روش های استحصال مس | نقش کاتدبلانک

در راستای استخراج فلز مس از سنگ معدن، یکی از روش های لیچینگ (هیدرو متالوژی) و ذوبی (پیرو متالوژی)، با در نظر گرفتن ساختار اکسیدی و یا سولفوری سنگ معدن به کار گرفته می شود. از عمده تجهیزات به کار گرفته شده در فرآیندهای مذکور کاتد بلانک استنلس استیل و آندهای سربی بوده که در ادامه و در راستای تشریح فرآیندهای یاد شده، به این دو تجهیز نیز خواهیم پرداخت.

استحصال مس به روش ذوبی (پیرومتالوژی)

در روش ذوبی یا پیرو متالوژی در ابتدا  سنگ معدن به وسیله خردایش و فلوتاسیون به کنسانتره مس تبدیل خواهد شد. در ادامه و به وسیله تصفیه حرارتی در کوره های ذوب، آندهای مسی با خلوص 98 الی 99 درصد، حاصل می گردند. از آن جایی که این محصول قابلیت استفاده در صنایع پایین دستی را ندارد، لازم است تا جهت رسیدن به خلوص بالاتر تصفیه شیمیایی مناسب نیز بر روی این ماده انجام گیرد.

نقش کاتدبلانک استنلس استیل در پالایشگاه مس

 در مرحله تصفیه شیمیایی به وسیله الکترولیز در حوضچه های اسیدی، خلوص مس به بالای 99.99 % افزایش می یابد. در فرآیند الکترولیز،  آندهای مس دارای خلوص 98 الی 99 درصد (ماده خروجی از مرحله تصفیه حرارتی) ، قطب مثبت و همچنین کاتدهای مسی (در فرآیند قدیمی) و یا کاتد بلانک استنلس استیل Stainless Steel Cathode در فرآیندهای جدید، به عنوان قطب منفی و در مقابل آندهای مسی در هر سلول قرار می گیرند.

در فرآیند استحصال مس، قطب مثبت، آندAnode و قطب منفی، کاتد Cathode نامیده می شود. جای گیری سلول ها در مرحله تصفیه شیمیایی به شکل متوالی بوده و اتصال آنها به هم توسط باس بارهای میانی مسی Inter cell bus bar صورت می گیرد.

برق مورد نیاز جهت فرآیند الکترولیز شیمیایی به شکل dc یا مستقیم بوده که توسط رکتیفایرهای یکسو کننده پس از ترانس تبدیل جریان حاصل می شود. جریان ایجاد شده از طریق آپرون ها Appron ( باس بارهای اتصالی سلول) به آندهای نخستین سلول به کمک باس بارهای میانی به سلول های دیگر منتقل می گردد. جریان برق پس از عبور از تمامی سلول ها از طریق آپرون های متصل شده به کاتدهای سلول آخر و به کمک باس بارهای مسی میانی، به ترانسفورمر (ترانس تبدیل جریان) بر می گردد. در اصطلاح به محل انجام الکترولیز در محل آخر این پروسه الکترو ریفاینینگ ER یا پالایشگاه مس می گویند.  

استحصال مس به روش لیچینگ (هیدرو متالوژی)

علاوه بر آنچه پیش تر گفته شد، روش دیگری جهت استحصال مس مورد استفاده قرار می گیرد که در آن، مس به وسیله برخی فرآیندهای شیمیایی به فاز مایع و محلول در اسید در می آید. در این روش آندها از جنس سرب ( آند سربی آلیاژی Lead Alloy Anode  و کاتدها به مانند روش قبل از نوع کاتدبلانک استنلس استیل خواهند بود.

در روش لیچینگ یا هیدرومتالوژی، پس از خردایش سنگ معدن اکسیدی مس توسط سنگ شکن، به وسیله اسید سولفوریک، مس به شکل مایع محلول در اسید در می آید. محلول اسیدی یاد شده در مرحله بعد به وسیله برخی مواد ارگانیک یا نفتی به حالت آلی در آمده و سپس با کمک گرفتن مجدد از مواد اسیدی به حالت الکترولیت در می آید. به فرایندهای یاد شده اصطلاحا جداشدن ( extraction ) و حل شدن ( solvent ) می گویند و در نتیجه، واحدی که این دو فرایند در ان انجام می شود به اختصار SX نام دارد.

نقش آند سربی آلیاژی و کاتدبلانک استیل و در پروسه لیچینگ یا هیدرومتالوژی

مرحله اخر در لیچینگ به مانند مرحله اخر روش پیرومتالوژی می باشد، با این تفاوت که آند از نوع آند سربی آلیاژی Lead Alloy Anode و مس محلول در الکترولیت می باشد. ( آند حاوی مس نمی باشد ) قطب منفی در این روش مانند روش قبل کاتد بلانک استنلس استیل (گرید 316L) است. اصطلاحا به محل انجام این فرایند در پروسه لیچینگ یا هیدرومتالوژی ، الکترو وینینگ EW (Electro Wining) می گویند.

از انجایی که فرآیندهای پیرو متالوژی ( استحصال به کمک آند مسی ) آلودگی های زیست محیطی زیادی را به همراه دارند ، در سال های گذشته استحصال مس از کنسانتره های سولفوری با استفاده از فرایند هیدرو متالوژی ( فرایند با آند سربی آلیاژی ) رو به گسترش است. در این دسته از فرآیندها به منظور انحلال مس به روش های لیچینگ تحت فشار و بیولیچینگ، اقدام شود. (به علت آن که مس سولفوری در روش پیرومتالوژی در هنگام تصفیه حرارتی در کارخانه ذوب مس، آلایندهایی از جمله CO2 و SO2 آزاد می کند، فرایند مذکور به طور خطرناکی برای محیط اطراف مضر و نیاز به تصفیه های ثانویه در آن احساس می گردد. تولید اسید سولفوریک در کارخانه های پیرومتالوژی از خروجی دودکش های کارخانه ذوب را می توان یکی از موارد تصفیه این الاینده ها برشمرد. )

در بایولیچینگ کنسانتره های مس و به طور ویژه کنسانتره های کثیف ( کنسانتره هایی که دارای درصد سرب بالا می باشند)، عملیات انحلال اسیدی و اکسیداسیون در حضور یک باکتری، در دمایی نزدیک به 50 درجه سانتی گراد انجام می گیرد.