شمش مس شکل تصفیه شدهای از فلز مس است که از طریق فرآیندی به نام ذوب تولید میشود. ذوب شامل حرارت دادن سنگ مس یا قراضه مس تا دمای بالا در یک کوره است که باعث ذوب شدن فلز و جدا شدن از ناخالصی ها میشود. سپس مس مذاب در قالب ها ریخته می شود تا شمش ها را تشکیل دهند که بلوک های جامد، مس خالص هستند.
مس را می توان به دو صورت پیرومتالورژی یا هیدرومتالورژیک تولید کرد. پیرومتالوژی یکی از روش های تبدیل مس عیار پایین موجود در کانسنگ ها به مس فلزی با خلوص بالا می باشد. این روش دارای سه مرحله است.
-فراوری مس با فلوتاسیون
-تبدیل کنسانتره مس به مس فلزی (مس مات)
-خالص سازی
مسیر هیدرومتالورژی فقط برای مقدارمنابع بسیار محدودی از مس در جهان استفاده می شود و مزیت آن شستشوی درجا سنگ معدن مس میباشد.
روند انجام مراحل
-مرحله خردایش
هدف مرحله خردایش کاهش اندازه ذرات سنگ معدن از طریق خرد کردن، آسیاب کردن یا سایر فرآیندها است که یک عملیات انرژی بر با راندمان بسیار کم است. تخمین زده می شود که خرد کردن 30 تا 50 درصد هزینه های عملیاتی استخراج معمولی را تشکیل می دهد. در سال های آینده به دلیل عیار پایین سنگ معدن، افزایش سختی سنگ و عمق معادن تشدید می شود. بنابراین، این صنعت نیاز به روشهای نوینی برای کاهش مصرف انرژی در فرآیند خرد کردن سنگهای مس دارد.
-مرحله تغلیظ
مرحله تغلیظ مس معمولاً از طریق فلوتاسیون انجام می شود تا مواد معدنی با ارزش را از مواد گنگ جدا کند. مهمترین عواملی که بر عملکرد شناورسازی محلول تاثیر گذارPH است. یکی از نگرانی های عمده در مورد شناورسازی، تولید باطله است، که این باطله ها همچنان حاوی مس و سایر فلزات ارزشمند است. انتظار می رود که تولید باطله در سال های آینده به دلیل استخراج شدید سنگ معدن مس با عیار پایین افزایش یابد و خود این باطله ها باید مورد بازیافت قرار گریند. از این رو محققان روشهایی را برای بهبود فرآیندهای شناورسازی، کاهش و پردازش مجدد باطلههای تازه و قدیمی ارزیابی کردهاند.
روش پیرومتالورژیکی که شامل مراحل ذوب، تبدیل و پالایش است که هدف آن جداسازی فلز از مواد معدنی و بدست آوردن آند مس است.
-مرحله ذوب
این مرحله در کورههای کنورتور و دوار متفاوت است
--مرحله ذوب در کورههای کنورتور
محصول فلوتاسیون غلیظ (کنسانتره مس) در دمای 1200-1300 درجه سانتیگراد به مس مات سولفید تبدیل میشود. در مرحله تبدیل، هوا به فاز مایع تزریق میشود که اساساً از مس و سولفید آهن تشکیل شده است. سولفید آهن اکسید می شود و سولفید مس به مس مذاب خام 99 درصد تبدیل میشود. در مرحله تصفیه گوگرد و اکسیژن باقی مانده از طریق اکسیداسیون حذف میشود.
در نهایت، مرحله پالایش الکتریکی با هدف خالص سازی آند مس برای تولید محصول نهایی مس به عنوان کاتد انجام می شود. یکی از چالش های اصلی در این فرآیند، کنترل غلظت فلزات در الکترولیت مخزن خانه است که از آند به همراه مس حل می شوند، مانند آرسنیک، آنتیموان و بیسموت. آنتیموان و بیسموت فلزات با ارزشی هستند که به طور گسترده در نیمه هادی ها، ترموالکتریک، داروسازی، مواد شیمیایی، سرامیک ها و رنگدانه ها استفاده میشوند، همچنین به عنوان عناصر حیاتی توسط کمیسیون اروپا در نظر گرفته میشوند. بنابراین استخراج و بازیابی این فلزات از تولید مس اهمیت فزاینده ای پیدا کرده است. در سالهای اخیر، روشهای مختلفی برای حذف این ناخالصیها از الکترولیتهای مخزن آزمایش شده است، مانند رسوب شیمیایی، استخراج با حلال با استفاده از کربن فعال، شستشوی شیمیایی، الکترودیالیز، رزینهای تبادل یونی. که در میان این فناوریها، رزینهای تبادل یونی در مقیاس صنعتی در سراسر جهان بیشتر استفاده میشوند.
--مرحله ذوب در کوره های دوار
کنسانتره مس سولفیدی یا مواد بازیافتی را با دمای 1300 تا 1400 درجه ذوب نموده و سپس با کاهش دما و فعال کردن اکسیژن ادامه داده تا مس مات به عیار 70 درصد رسیده و از سرباره جدا میگردد. در مرحله تصفیه مس مات سولفیدی با اکسیژن دهی به عیار 97 تا 99 درصد تبدیل می شود.
