Mis rudasini qazib olish va qayta ishlash jarayoni
Mis (Cu) zamonaviy hayotdagi eng muhim metallardan biridir. Uning elektr va issiqlik o'tkazuvchanligi, korroziyaga chidamliligi va nisbiy egiluvchanligi misni elektr kabellari, elektron komponentlar, quvurlar va hatto quyosh panellari va shamol turbinalari kabi qayta tiklanadigan energiya sanoati materiallari uchun asosiy materialga aylantiradi. Biroq, yakuniy mahsulotga aylanishidan oldin, mis qazib olish va rudani qayta ishlashdan tortib, katod yoki boshqa tijorat shakllariga qayta ishlash va quyishgacha bo'lgan uzoq jarayonlardan o'tishi kerak. Ushbu maqolada mis rudasini ishlab chiqarish va qayta ishlashning umumiy jarayoni, shuningdek, har bir bosqichdagi maqsadlar va ish tamoyillari muhokama qilinadi.
1. Mis rudalarini qidirish va qazib olish
Dastlabki bosqich iqtisodiy jihatdan foydali mis zaxiralarini topish uchun qidiruv ishlaridan boshlanadi. Tadqiqot ishlari geologik xaritalash, geofizik va geokimyoviy tadqiqotlar, shuningdek, mineral miqdori, taqsimlanishi va zaxira hajmini aniqlash uchun asosiy burg'ulashni o'z ichiga oladi. Texnik-iqtisodiy asoslash va ruxsatnomalar olingandan so'ng, qazib olish ikkita asosiy usul yordamida amalga oshiriladi:
1. Ochiq usulda qazib olish: porfir mis kabi yer yuzasiga nisbatan yaqin joylashgan mis konlarida qo'llaniladi. Bu usul global mis ishlab chiqarishda ustunlik qiladi, chunki ruda miqdori past bo'lishiga qaramay, zaxiralar katta.
2. Yer osti qazib olish: agar konlar chuqurroq bo'lsa yoki geografik sharoitlar ochiq qazib olishga imkon bermasa, qo'llaniladi.
Qazib olingan rudalar odatda xalkopirit (CuFeS₂), bornit (Cu₅FeS₄), xalkotsit (Cu₂S) kabi mis minerallarini va malaxit (Cu₂CO₃(OH)₂) va azurit kabi oksid minerallarini o'z ichiga oladi. Misdan tashqari, rudalar ko'pincha temir, oltingugurt, kremniy, oltin, kumush va molibden kabi aralashmalar yoki ularga bog'liq minerallarni o'z ichiga oladi.
2. Maydalash va maydalash
Qazib olingan ruda katta hajmga ega va shuning uchun mis minerallarini ganguedan ajratish uchun maydalash kerak. Bu jarayon ikki bosqichni o'z ichiga oladi:
– Maydalash: jagʻli maydalagich, konusli maydalagich yoki giratorli maydalagich yordamida ruda hajmini bir necha santimetrgacha kamaytirish.
– Maydalash: odatda oʻnlab va yuzlab mikrometrgacha boʻlgan mayda zarrachalarni ishlab chiqarish uchun sharsimon tegirmon yoki SAG tegirmonidan foydalanish.
Ushbu bosqichning asosiy maqsadi togʻ jinslari matritsasidan mis minerallarini ajratishdir. Ajralish darajasi keyingi ajratish jarayonlarining muvaffaqiyati uchun juda muhimdir.
3. Ruda konsentratsiyasi: Flotatsiya (Sulfid rudalari uchun)
Sulfidli mis rudalari uchun eng keng tarqalgan usul ko'pikli flotatsiya hisoblanadi. Bu jarayonda mayda ruda shlamasi suv va ma'lum kimyoviy reagentlar bilan aralashtiriladi:
– Kollektor: mis mineralining yuzasini havo pufakchalariga osongina yopishib qoladigan qilib gidrofob qiladi.
– Ko'piklantiruvchi: barqaror ko'pik hosil qiladi.
– Modifikatorlar (aktivatorlar, depressantlar, pH regulyatorlari): ajratish selektivligini oshiradi.
Havo flotatsiya kamerasiga puflanadi, natijada mis minerallari pufakchalarga yopishib, ko'pik sifatida yuzaga ko'tariladi, u yerda ular mis konsentrati sifatida to'planadi. Qolgan mis bo'lmagan materiallar chiqindi sifatida tashlanadi.
Olingan konsentrat odatda taxminan 20-35% Cu ni o'z ichiga oladi, bu ba'zi porfir konlarida atigi 0,4-1% Cu bo'lishi mumkin bo'lgan boshlang'ich rudadan ancha yuqori.
4. Gidrometallurgik qayta ishlash (oksid rudalari uchun)
Mis oksidi rudalari odatda sulfid flotatsiyasi orqali samarali qayta ishlanmaydi. Shuning uchun, gidrometallurgiya yo'llari, masalan:
1. Tanlab eritish: ruda yoki maydalangan material uyumga yig'iladi (uyma tanlab eritish) va sulfat kislota (H₂SO₄) eritmasi bilan sepiladi. Mis konsentrlangan tanlab eritish eritmasida Cu²⁺ ionlariga eriydi.
2. Erituvchini ekstraksiya qilish (SX): organik erituvchilar yordamida Cu²⁺ ni suzib tashlanadigan eritmadan ajratish va tozalash.
3. Elektroyutish (EW): elektr toki orqali katodga sof misni cho'ktirish va yuqori tozalikdagi mis katodini hosil qilish.
SX-EW yo'nalishi juda mashhur, chunki u katodlarni to'g'ridan-to'g'ri erimasdan ishlab chiqarishi mumkin, ayniqsa past sifatli oksid rudalari uchun.
5. Mis konsentratini eritish
Sulfid konsentratlari uchun keyingi bosqich pirometallurgiya hisoblanadi. Konsentrat quritiladi va keyin pechda (masalan, tez eritish zavodida yoki aks sado beruvchi pechda) eritiladi. Eritish jarayonida ajratish ikki asosiy bosqichga bo'linadi:
– Mat: taxminan 45–70% Cu ni o'z ichiga olgan mis va temir sulfidlarining aralashmasi.
– Shlak: tarkibida kremniy, temir va boshqa minerallar kabi aralashmalardan oksidlar va silikatlar mavjud.
Eritish jarayonidagi kimyoviy reaksiyalar SO₂ ga boy gazlarni ham hosil qiladi. Zamonaviy zavodlarda SO₂ ushlanib, sulfat kislotaga aylantiriladi, bu esa chiqindilarni kamaytiradi va qimmatli qo'shimcha mahsulot ishlab chiqaradi.
6. Blister misga aylantirish
Keyin eritish zavodidan olingan mat konvertorda (masalan, Pirs-Smit konvertori) qayta ishlanadi. Temir sulfidi va oltingugurtni oksidlash uchun havo yoki kislorod puflanadi:
– Temir FeO ga oksidlanadi va keyin shlakka kiradi.
– Oltingugurt SO₂ ga oksidlanadi.
Natijada taxminan 98–99% Cu sofligiga ega blister mis hosil bo'ladi. U "blister" deb ataladi, chunki uning yuzasi ko'pincha jarayon davomida gazlar ajralib chiqishi tufayli g'ovak bo'lib ko'rinadi.
7. Qayta ishlash: Yong'inni qayta ishlash va elektrokimyoviy tozalash
Blisterdagi mis miqdori yuqori bo'lsa-da, Fe, S, Ni, As, Sb kabi aralashmalar va olib tashlanishi kerak bo'lgan qimmatli elementlar (Au, Ag, Pt, Pd) hali ham mavjud. Tozalash ikki umumiy bosqichda amalga oshiriladi:
1. Olovda tozalash: kislorod va ayrim aralashmalarni kamaytirish uchun pechda dastlabki tozalash, plastinka shaklidagi mis anodni ishlab chiqarish.
2. Elektrorafinatsiya: anod mis sulfat eritmasida elektrolitik tarzda eritiladi. Sof mis katodda 99,99% soflikdagi katod misi sifatida cho'kadi.
Oltin va kumush kabi olijanob aralashmalar erimaydi va anod shilimshiqligi sifatida cho'kadi, keyin esa qimmatbaho metallarni qayta tiklash uchun qayta ishlanadi. Shuning uchun mis sanoati ko'pincha oltin va kumushni qo'shimcha mahsulot sifatida ham ishlab chiqaradi.
8. Bosma va yakuniy mahsulot
Mis katodlari to'g'ridan-to'g'ri xalqaro standart tovarlar sifatida (masalan, LME A sinf) sotilishi yoki boshqa shakllarda qayta ishlanishi mumkin:
– Elektr kabellari uchun simli tayoqcha,
– sanitariya-tesisat va HVAC uchun mis quvurlar,
– ishlab chiqarish sanoati uchun varaqlar/plitalar,
– mis (Cu-Zn) va bronza (Cu-Sn) kabi qotishmalar.
Ushbu ishlab chiqarish bosqichi odatda kerakli mahsulotga qarab prokat, ekstruziya yoki sim tortish zavodida amalga oshiriladi.
9. Atrof-muhit va chiqindilarni boshqarish
Mis rudasini qayta ishlash jarayoni chiqindilar, shlaklar va gaz chiqindilarini hosil qiladi. Shuning uchun ekologik jihatlar juda muhimdir:
– Chiqindilar chiqindixona to'g'onlarida suvning barqarorligi va sifatini kuzatib boriladi.
– Chuchuk suv sarfini kamaytirish uchun texnologik suv ko'pincha qayta ishlanadi.
– Sulfat kislota ishlab chiqarish uchun eritish zavodidan SO₂ yig'iladi.
– Yerlarni qayta tiklash ishlari konchilik ishlari tugagandan so'ng amalga oshiriladi.
Zamonaviy ekologik standartlar chang chiqindilarini kamaytirishni, energiyadan samaraliroq foydalanishni va sulfat kislota kabi kimyoviy moddalarni xavfsiz ishlatishni talab qiladi.
Xulosa
Rudadan mis ishlab chiqarish jarayoni murakkab texnologik ketma-ketlikni o'z ichiga oladi: qazib olish, maydalash va maydalash, minerallarni flotatsiya yoki eritish orqali ajratish va keyin yuqori sifatli mis katodlarini olish uchun eritish-konversiyalash yoki SX-EW orqali tozalash. Jarayon yo'lini tanlash ko'p jihatdan ruda turiga (sulfid yoki oksid), mis miqdoriga, shuningdek, iqtisodiy va ekologik jihatlarga bog'liq. Elektr energiyasi, elektr transport vositalari va qayta tiklanadigan energiyaga global talabning ortishi bilan samarali va barqaror mis ishlab chiqarish sanoatning kelajakdagi rivojlanishining kalitidir.
