مس که یکی از اولین فلزاتی است که در طول تاریخ توسط بشر کشف و مورد استفاده قرار گرفت، در دوران باستان کمیاب بود. با این حال، می توان آن را به راحتی از سنگ معدن آن استخراج کرد. در طول قرن سیزدهم، فالون در سوئد به یک مکان معدنی مهم مس تبدیل شد و به ثروت این کشور کمک زیادی کرد.
تاریخچه ای در مورد مس از گذشته تا کنون
به دلیل نرمی و قابلیت تغییرشکل مس، آثاری که از این فلز ساخته می‌شدند به زنگ زدگی مستعد بودند. برای مقابله با این مشکل، افراد شروع به غرق کردن قلع در مس کردند که منجر به ایجاد آلیاژ مس-قلع به نام برنز شد. این آلیاژ سختی به مس می‌بخشید و مقاومت آن را به طور قابل توجهی افزایش می‌داد. برنز ویژگی‌های مفیدی از جمله آسانی ذوب و ریخته‌گری و مقاومت در برابر زنگ زدگی در معرض هوا داشت. به همین دلیل، در زمان‌های باستان به طور گسترده‌ای استفاده می‌شد. یک نمونه تصویری از کاربرد آن می‌توان در ساخت یک مجسمه برنزی که حلیوس را نشان می‌دهد مشاهده کرد. این مجسمه در حدود سال 280 پیش از میلاد ساخته شده و در ورودی بندر رودس، که در جزیره‌ای به همین نام در دریای اژه قرار دارد، قرار گرفته است.
مسئولیت استفاده گسترده از مس در بخش های برق و الکترونیک در زمان های مدرن شده است. در دهه 1960، این صنایع مسئول 28٪ از مصرف مس بودند و تا سال 1997 همچنان در بازار غالب بودند و بیش از 25٪ را تشکیل می دادند. سپس، مس در صنعت برق، ساخت ماشین، ساخت و ساز، حمل و نقل و زمینه های مختلف دیگر کاربرد گسترده ای پیدا کرد. بازار مصرف مس تمرکز خود را از اروپای غربی و ایالات متحده، جایی که در دو دهه گذشته به طور عمده تمرکز شده بود، به کشورهای در حال توسعه مانند چین، روسیه، هند، برزیل و دیگران منتقل کرده است.
راه های ذوب مس کدام است؟
برای ذوب کردن مس دو راه وجود دارد، یکی پیرومتالورژِی و دیگری هیدرومتالورژی. در دنیای امرو روش اصلی ذوب پیرومتالورژِی است که 85 درصد تولیدات جهان را شامل می شود. همین طور در مورد پودر متالورژی می توانید مطالب مفیدی را کسب کنید.
پیرومتالورژی
در تکنیک آتش‌فراوری، معمولاً سنگ معدن اولیه استفاده می‌شود که پس از فرآوری معدنی می‌تواند شامل 20-30 درصد مس باشد. کنسانتره مس وارد یک کوره بلند، کوره شعله، کوره برقی یا کوره تشعشعی می‌شود تا ذوب شود و در نتیجه مات (مس یا فلز ناخالص و غیرصیقلی) تشکیل شود. سپس مات ذوب شده به کانورتر منتقل می‌شود که در آن به مس برافراشته می‌شود (مس فلزی که ذوب شده اما هنوز تصفیه نشده است).
به دنبال تصفیه از راه الکترولیز، مس الکترولیتی با ارزش و عیار 99.0 در صد تولید خواهد شد. این فرایند کوتاه و با سازگاری قوی است و نرخ بازیابی مس احتمال دارد به 95% برسد. با این وضعیت، از انجایی که گوگرد به عنوان گاز زائد خارج خواهد شد و بازیافت ان به همین راحتی نیست، به سادگی الودگی ایجاد خواهد شد. در سال های اخیر، راه های پیرومتالورژی بیشتری توسعه پیدا کرده است مثل روش نقره، فرایند نوراندا،راهکار میتسوبیشی ژاپن و…
هیدرومتالورژی
هیدرومتالورژی بیشتر برای اسید مس کم عیار است و محصول مس تصفیه شده را مس الکترولیتی نامیده می شود. راه های هیدرومتالورژی مدرن معمولا به شکل یر قابل تفکیک هستند: روش تسویه سولفاتی، حل شویی، رسوب الکتروشیمیایی، روش لیچینگ، استخراج، رسوب الکتریکی و روش لیچینگ باکتریایی
ویژگی و مقایسه دو راه استخراج مس
- تجهیزات برای راه دوم آسان تر است، ولی محتوای ناخالصی بیشتر است.
- راه دوم شامل محدودیت هایی در عیار سنگ معدن و انواع آن دارد.
قیمت راه اول از راه دوم بیشتر است.
منبع ها و انواع مس
در ادامه در تلاشیم که فلز مس را در اناوع مختلف و فرایند گوناگون مقایسه کنیم و در این زمینه بهترین اطلاعات را به شما ارائه نماییم.
طبقه بندی مورفولوژیکی در طبیعت
- مس بومی: محتوای مس از 99% بیشتر است
- سنگ معدن اکسید مس: ذخایر محدودی دارد
- سنگ معدن سولفید مس: محتوای مس حداقل ترین ممکن است. 80% مس در جهان از سولفید مس تصفیه می شوند.
طبقه بندی بر اساس فرایند تولید
- کنسانتره مس: سنگ معدنی با مس بالا پیش از ذوب
- مس خام: محصول حاصل از ذوب با مس 95% تا 98%
- مس خالص:دارای محتوای بیشتر از 99% بعد از پخت با الکترولیز می باشد.
طبقه بندی با توجه به ترکیب آلیاژ
- برنج:آلیاژ، مس و روی
- برنز:آلیاژ مس، قلع و غیره
- کورونیکول: کونیکو
طبقه بندی بر اساس شکل محصولات
- لوله مس
- میله مسی
- ورق مسی
- فویل مس و…
چگونه مس را ذوب می کنند؟
روش رایج ذوب از راه استفاده از تجهیزات در مقیاس بزرگ برای تولید انبوده و مقادیر زیاد مس مثل کوره های ریخته گری می باشد. افزون بر استخراج مس از سنگ های دیگری از راه های به دست آوردن مس، ذوب کردن ضایعات مس است که به راه های متفاوتی انجام می پذیرد.
با این حال، با دسترس بودن مس، راه جدیدی در اندازه کوچکتر در مس به وجود آمد. ما دیگر مجبور نیستیم که روی تجهیزات گران قیمت سرمایه گذاری کنیم که فقط باید به دت فلزکاران آموزش دیده کار کنند.
وجود روش‌های مختلفی برای ذوب مس وجود دارد، هر روش نیازمند یک ظرف و عنصر گرمایشی متمایز است که ممکن است با سایر روش‌ها متفاوت باشد. روشی که بیشترین راحتی را دارد، شامل ذوب مس در خانه در یک کارگاه کوچک است، با استفاده از یک تورچ اکسی‌اسیتیلن و یک اجاق گاز.
نحوه ذوب کردن مس با مشعل اکسی استیلن
مراحل به ترتیب زیر می باشد.
- لوازم مورد نیاز را تهیه نمایید
مس،مشعل اکسی استیلن، انبر، بوته ذوب مس، قالب های میله ی، همزن مذاب
- لباس حفاظ مناسب بپوشید
حتما حتما از ماسک و دستکش ایمنی استفاده نمایید. همین طور مراقب باشید مس را در مکانی ذوب کنید که به دور از مواد قابل احتراق باشد.
- مس را به قطعه های کوچک برش دهید
اگر مس به شکل سکه‌های مس باشد، نیازی به انجام این مرحله نیست زیرا سکه‌ها به راحتی درون کاسه قرار می‌گیرند. با این حال، اگر مس به شکل سیم‌های مس باشد، لازم است در ابتدا با استفاده از قیچی سیم‌ها را از پوشش بیرونی عایق‌گذاری کنید، زیرا این سیم‌ها هنگام سوختن ممکن است مضر باشند. سپس، سیم‌های مس را به حلقه‌های کوچکتر تبدیل کرده و آن‌ها را با دقت درون کاسه قرار دهید.
- مشعل را روشن نمایید
مشعل را روشن نمایید و دریچه اکسیژن را طوری تنظیم کنید که در صورت لزوم دمای شعله افزایش یابد. مشعل را به سمت مس داخل بوته بگیرید و آن را جلو و عقب ببرید و مطمئن شوید که گرما به طور مساوی توزیع می شود.
- بوراکس را بزنید
برای جلوگیری از کسیداسیون، حداقل یک قاشق چایخوری بوراکس را در مسی که تازه ذوب بریزید.
- فلز را در قالب میله ای بریزید
اجاز دهید مایع سرد شود تا به شکل میله های می سفت و سخت جامد شود. این مرحله امکان دارد بخواهید درخشندگی مس را با تمیز نمودن آن با مواد تمیز کننده دلخواه خود بهبود بدهید.
می توانید از اسید کلریدریک، استون، اسید سیتریک، شوینده آمینیوم و غیره استفاده نمایید.
