دانلود مقاله مس

مقدمه : یونانیان قدیم مس را به نام کالکوChalco ورومیها به اسم آیسAes می‌شناختند.

از آنجائیکه در زمانهای قدیم قسمت عمده مس از جزیره قبرسCyprium استخراج وبه روم فرستاده می شد رومیها این عنصر را آیس سیپریم نام گذاری کردند.

از صفت سیپریمCyprium به مرور زمان اسمCuprum بدونAes بوجود آمد که در زبانهای اروپائی شکلهای مختلف به خود گرفت و امروزه در انگلیسی به Copper معروف است مس را میتوان به اولین فلز مورد استفاده بشر دانست.این فلز با داشتن سختی کافی دارای انعطاف پذ یریعالی نیز میباشد.

در طبیعت این فلز گاهی بصورت آزاد ولی اغلب بصورتکانی های مختلف یافت میشود.مس خالص درنواحی امریکای شمالی بطور متناوب بدست امده وتوسط سرخپوستها استفاده شده است.اکثر سنگهای مس حاوی ناخالصیهایی از قبیل ارسنیک وقلع وروی و انتیموان و....هستند.بعضی الیاژ های مس در قدیم شناخته شده بودند وچنین الیاژهایی برای اولین بار در ساخت سلاحهای رزمی کاربرد داشت که از این الیاژها میتوان مس-ارسنیک ومس-قلع نام برد که عناصر قلعوارسنیک موجب سختی واستحکام الیاژ می شود.

مس والیاژهای ان در اکثر نقاط جهان بدست امده ولی بطور دقیق نمیتوان گفت اولین استفاده کنندگان ان در کجا بوده اند.

از اثار بدست امده اسیای مرکزی وترکستان را بهعنوان مبدا پیدایش مس در جهان محسوب میکنند.این اثار اکثرا مربوط به 7000-1000 سال قبل از میلاد بوده ودر نواحی زیر بدست امده است.

1-تل ابلیس در کرمان 2-تپه سیالک بین قم و کاشان 3-چاتال هویک درترکیه(اناتولی) 4-تیمنا در فلسطین 5-انوو-اوگاریت در سوریه 6-تپه گاورا در عراق تصور میرود اولین کارخانه ذوب مس در حدود 6000 سال قبل از میلاد در تل ابلیس شناخته شده باشد.

در حدود 3000 سال قبل از میلاد مس از طریق اسیای مرکزی به اروپاوسایر کشورهای جهان راه یافت.در امریکای وامریکای جنوبی نیز معادن مس وجود داشته واز بعضی ازانها نیز احتمالا مس استخراخ شده ولی استخراج واقعی وصنعتی در حدود سال1840 اغازگردیده است.

معادن شیلی که از معادن معروف دنیاست از سالهای1883-1850مورد بهره برداری قرار گرفته وهنوزهم این ناحیه از بزرگترینمعادن مس محسوب میشود.معادن کانادا نیز تقریبا ازسال 1900 مورد بهره برداری قرار گرفت.تکامل روشهای تهیه مس بطور خلاصهبه ترتیب زیراست.

1-احتمالا مس درابتدا از ذوب مس طبیعی که بصورت ازاد وجود داشت بدست امده است وسپس احیاء سنگهای اکسیده به خصوص مالاکیت متداول شده است که این سنگها در گودالهاییکه در دامنه تپه های مشرف به وزش باد احداث شده بود ریخته شده و عمل احیاء توسط چوبهای جنگلی انجام می گرفته است.

بعدها از بوته های گل سیلیکاتی استفاده شده وسپس به تدریج وسائل ابتدائی دمش بکار گرفته شدهداست.در سالهای 1580 وسائل دمش بهتری جانشین وسائل ابتدائی دم قرار گرفت.در جزیره قبرس در این سنوات کوره های ابتدائی احیاء جهت ذوب به کاربرده شده است.

2-در سال 1585 کوره قائم توسطBarthel-Kohler جهت ذوب مس ساخته شد ودر ساْلPlizz,1866 جهت خنک کردن جدار چنین کوره هایی از اب استفاده نمود وتحت عنوان کوره هایPlizz معروف گردید.تکامل طراحی وروشهای جدید در این خصوص ادامه یافت ودر سال1890 کوره های قائم با سطح مقطع مستطیل طراحی گردید.از طرفی در سال 1698 کوره شعله ای توسط طرح وساخته شد که در ابتدا با سوخت ذغال سنگ کار می کرد.

این کوره ها به مرور زمان تکامل بیشتری یافت بطوریکه هنوز در صنعت استفاده می شود.

3-اولین کوره تشویه مکانیکی درسال1851 توسط پارکسParkes طراحی گردید وسپس در سال 1875 کوره های تشویه بگونه ای توسطSmith,Manhes تکامل یافت که بتوان در انها از واکنشهای گرما زای گوگرد تا حدی جهت گرم کردن کوره استفاده کرد.

بر این مبتا نیز روی کار کوره های تبدیل کننده به تحقیق پرداخته شد ودر سال 1875 توسطW.Keates کوره های تبدیل کننده ساخته شد واز سال 1880 توسطDavid,Manhes کوره های کنورتور به صنعت راه یافتند.

4-تصفیه مس درابتدا در گودالهایی توسط چوب انجام میشد واز سالهای 1700در ناحیهHarz در آلمان غربی تصفیه مس در کوره های شعله ای آغاز شد وسپس برای بازیابی فلزات از روشیScholuter که توسط پیشنهاد گردیده بود استفاده شد واین روش تا سالهای 1870 که متد الکترولیزبه صنعت راه یافت ادامه داشت وازاین به بعد تصفیه الکتریکی مس تحولی عظیم در صنعت مس بوجود آورد.

خواص فیزیکی مس مس هم به صورت آزاد و هم بصورت ترکیبات مختلف – اکسید - سولفور و کربنات یافت می شود وزن مخصوص آن 9/8 و نقطه ذوبی معادل 1083 تا 1100 درجه و نقطه جوش 2360 درجه و سختی آن بین 5/2 تا 3 می باشد .

وزن مخصوص نوع تجارتی ان بین 2/8 تا 8/8 می باشد رنگ آن قرمز مسی و دارای جلای فلزی است .

خاصیت چکش خواری و قابلیت تورق و مفتول شدن دارد .

بطور کلی می توان خواص آن را به دو دسته – الکتریکی - مکانیکی تقسیم کرد .

خواص شیمیایی مس در تقسیم بندی عناصر در جدول تناوبی در دسته طلا و نقره قرار دارد .

در مجاورت هوای مرطوب سطح اشیاء مسی از لایه نازک سبز رنگی به نام کربنات مس پوشیده می شود که اصطلاحا ً زنگ می گویند .

علامت اختصاری مس CU و جرم اتمی ان 6/63 و از عناصر 2 ظرفیتی می باشد .

اگر مس را حرارت دهند در 185 درجه سانتیگراد شروع به اکسید شدن می کند .

در 200 درجه حرارت به رنگ کلی در 300 درجه حرارت به رنگ سبز مایل به آبی و در درجات بالاتر به رنگ سیاه در می آید موارد استفاده مس مس از دورانهای گذشته مورد استفاده داشته و از آن ها در زمان باستان ابزار و آلات جنگی و ظروف و لوازم تزئینی تهیه می کردند و به سبب خاصیت بالای مقاومت خورندگی مس در پوسته های روکشی کشتی ها استفاده می کردند و به علت دارا بودن خاصیت هدایت الکتریکی زیاد و پیشرفت مهندسی برق می توان گفت که مس یکی از فلزات اصلی مصرف در ساخت هدایت کننده ها سایر قسمتهای انتقال جریان برق گردید .

در حال حاضر نصف تولید مس در دنیا به این مصرف اختصاص داده شده است .

و باز به علت خاصیت هدایت حرارتی بالای ان این فلز در ساخت دستگاههای گرم کننده - سرد کننده و از این قبیل لوازم مصرف دارد .

می توان از استخراج مس با سایر فلزات انواع و اقسام آلیاژهای متنوع تهیه کرد که در زیر تعدادی از این آلیاژها مختصراَ شرح داده می شود .

برنج : برنج آلیاژی از مس و روی است که مقدار روی ان از 18 تا 40 در صد می تواند باشد که از نظر خواص مکانیکی و قابلیت انجام کار بر مس برتری دارد و از نظر تهیه ارزانتر از تهیه مس خالص است .

برنز : آلیاژی از مس و قلع است که از برنج و مس سخت تر است و بهتر ریخته گری و تراشکاری می شود و به علت مقاومت خورندگی بالایی که برنز دارد از ان در ساخت شیرها .

مهره ماسوره ها برای بشکه های آب و گاز و لوازم شیمیایی استفاده می شود و باز به علت اصطکاک و استهلاک کم از انها در ساخت بلبرینگها و حلزونیها .

چرخ دنده ها استفاده می شود .

برنز الومینیم دارای 5 تا 10 در صد آلومینیم است و رنگ ان شبیه به طلاست .

برنز سیلین : دارای 5 در صد سیلین است .

برنر فسفر : دارای 9 در صد قلع نیم تا یک در صد فسفر است در ساخت قطعات ماشین آلات استفاده می شود .

برنز منگنز : دارای 3 در صد منگنز است .

از آلیاژهای مس و نیکل در حد بسیار محدودی استفاده می شود که در میان آنها از همه مهمتر آلیاژ نقره آلمانی است که شامل 80 در صد مس و 18 در صد نیکل است .

فلز مونل ( MONEL ) که دارای 68 در صد نیکل 28 در صد مس و اهن است که به مقدار زیاد نسبت به خورندگی مقاوم بوده و دارای خواص مکانیکی عالی است و نیاز به ابکاری پس از تراشکاری ندارد .

بنابراین از آن به مقدار زیاد در تهیه لوازم پزشکی و جراحی و اطاق عمل و دستگاههای ازمایشگاهی و ضرب سکه استفاده می شود .

علاوه بر مصارف بالا از ترکیباتی نظیر سولفات – کربنات – و سیانید مس و غیره در کارهای هنری و نیز در حشره کشها و میکروب و قارچ کشها استفاده می شود .

موقعیت جغرافیایی معدن مس سر چشمه معدن مس سرچشمه در حدود 160 کیلومتری جنوب غربی کرمان و حدود 50 کیلومتری رفسنجان و 20 کیلومتری شمال قریه پاریز قرار دارد .

این معدن از طریق جاده آسفالته به رفسنجان و سیرجان مرتبط می شود و در آینده نزدیک بوسیله راه آهن از طریق سیرجان به بندر عباس متصل خواهد شد و فاصله ان تا بندر عباس 427 کیلومتر می باشد .

ارتفاع این معدن از سطح دریا بطور متوسط 2620 متر و بلندترین نقطه آن از سطح دریل به 3280 متر می باشد .

طول جغرافیایی این منطقه 52 و 55 و عرض ان 57 و 29 می باشد .

تغییرات سالانه درجه حرارت در این منطقه از 15 درجه تا 32 درجه سانتیگراد است .

میزان بارندگی در ارتفاعات 550 میلیمتر و در ناحیه ای که برای ریختن مواد باطله در نظر گرفته شده است 300 میلیمتر و سرعت باد در این منطقه گاهی به 10 کیلومتر در ساعت می رسد .

کانسار معدن مس سرچشمه از نوع پرفیری است .

این معدن یکی از بزرگترین معادن روباز جهان به مشار می رود و ذخیره زمین شناسی آن بالغ بر یک میلیارد و ذویست میلیون تن سنگ سولفوری با عیار متوسط 7% درصد برآورد شده است .

استخراج در معدن سرچشمه بدین شرح است که پس از عملیات انفجار ، سنگ معدن بر اساس نوع و مشخصات مربوطه توسط کامیونهای بزرگ معدنی به محل مناسب انتقال می یابد و از آنجا با توجه به برنامه تولید معدن بارگیری و به سنگ شکن اولیه ( از نوع ژیراتور)‌ منتقل می شود .

پس از خردایش ، خاک با دانه بندی 100% درصد زیر 8 اینج در انبار درشت با ظرفیت 150 هزار تن ذخیره می گردد .

تغلیط در این کارخانه روزانه 41165 تن سنگ معدن با عیار یک در صد بعد از سه مرحله خرد شدن به 80 در صد زیر 5% اینج رسیده و وارد انبار سرمه با ظرفیت 40 هزار تن می گردد .

خاک نرم بوسیله 8 نوار نقاله وارد 8 آسیاب گلوله ای شده و حدود 70 در صد زیر 200 مش ( 77 میکرون ) خرد شده و به بخش پر عیار سازی انتقال می یابد .

در واحد پر عیار سازی با افزودن مواد شیمیایی و شیر آهک بعد از سه مرحله پر عیار کردن کنسانتره مس و مولییدن با عیار 30 در صد به میزان 1100 تن در روز تولید می گردد .

باقیمانده ( باطله ) به حوضچه های آبگیری و به رسوبگیر جهت باز یافت اب انتقال داده می شود .

دوغاب کنسانتره مس و مولیبدن تولیدی جهت جدا سازی مولیدنیت به کارخانه مولییدن پمپاژ می گردد .

در کارخانه مولیبدن پس از هفت مرحله پر عیار سازی کنسانتره مولیبدن آن با عیار 56 درصد استحصال و بصورت بشکه بسته بندی و آماده فروش می گردد .

دوغاب کنسانتره مس پس از فیلتر و خشک شدن با رطوبت 7% به انبار ذوب انتقال می بابد .

تجهیزات عملیاتی واحد تغلیظ : سنگ شکن اول: نوع ژیراتوری 1عدد با ظرفیت (واحد ) h/t 2600 سنگ شکن دوم: نوع مخروطی استاندارد 3عدد با ظرفیت (واحد ) h/t 706 سنگ شکن سوم ؛ نوع مخروطی سرکوتاه 6عدد با ظرفیت (واحد ) h/t 396 آسیاب گلوله ای مرحله اول 8عدد با ظرفیت (واحد ) h/t 225 آسیاب گلوله ای مرحله دوم 4عدد با ظرفیت (واحد ) h/t 80 سلول های شناور سازی وافر 112عدد با ظرفیت (واحد ) t3 f 300 سلول های اسکاونجر 40عدد با ظرفیت (واحد ) t3 f 300 سلول های کلینر 32عدد با ظرفیت (واحد ) t3 f 150 سلول های ری کلینر 8عدد با ظرفیت (واحد ) t3 f 150 مواد مصرفی میزان مصرف روزانه میزان مصرف طبق طرح ماده شیمیایی kg g/Mt.ore 2696 5/65 11 -z 782 19 259 Daw : froth 901 9/21 407 R- 782 19 200 - Z 782 11 FUEL OIL 75/61 5/1 130- 8 - آب : 3 متر مکعب به ازای هر تن خاک خشک شیر آهک : 3 کیلوگرم به ارای هر تن خاک خشک گلوله 3 اینج : 900 گرم به ازای هر تن خاک خشک ( T/Y 8892 ) گلوله 2 اینج : 400گرم به ازای هر تن خاک حخشک ( T/Y 16 ) گلوله 11 ینج : 100 گرم به ازای هر تن خاک خشک ( T/Y 1500 ) تجهیزات شیمیایی و احد مولییدن - آسیاب گلوله ای : 3 عدد سلول شناور سازی : 82 عدد فیلتر : 2 عدد خشک کن حلزونی : 1 عدد بویلرروغن : 1 عدد تانکهای لیچینگ : 2 عدد تیکنر : 3 عدد ( و سطی ، نهائی .

تیکترها ی MO – CU ) سیستم توزین : 1 عدد آنالیز مولیبدنیت ذوب کارخانه ذوب دارای دو کوره انعکاسی .

چهار کوره مبدل ( کنورتور ) سه کوره آند و دو چرخ ریخته گری می باشد .

مواد ورودی به کوره های ریو رب شامل کنسانتره مس .

آهک .

سیلیس و مواد سرد برگشتی ( ته پاتیلی ) و غبار برگشتی و خروجی کوره شامل مات و سرباره می باشد .

ظرفیت روزانه در کوره 750 تن مخلوط مواد شارژ می باشد .

مات شامل 42-40 در صد مس بوده و سرباره کوره دور ریز می باشد .

ورودی کوره های کنورتور مات مس .

سیلیس .

مواد سرد .

مس قراضه می باشد .

محصول نهایی کارخانه دوب آندهایی به وزن تقریبی 230 کیلوگرم است که جهت تصفیه به پالایشگاه ارسال می گردند .

تجهیزات عملیاتی واحد ذوب سنگ شکن های اول و دوم واحد اختلاط مواد شارژ کوره ها کوره های انعکاسی (ریورب)‌ کوره های مبدل ( کنورتور) کوره های آند و ریخته گری الکترو فیلتر ها ذیلاَ آنالیز تقریبی مواد ورودی و خروجی قسمتهای مختلف کارخانه ذوب آمده است .

آنالیز کنسانتره ورودی به کارخانه ذوب: ( 1255 تن در روز ) آنالیز گرد و غبار خروجی از کوره ریورب : ( 30 تن در روز ) آنالیز گاز خروجی کوره ریورب : ( Sa /hr 136000 ) آنالیز مات مس : ( 1090 تن در روز 9 آنالیز سر باره ریورب : ( 125 تن در روز ) خروجی کنورتور : مس بلیستر با عیار 3/99 در صد ( 422 تن در روز ) سر باره با انالیز ذیل ( 758 تن در روز ) بخشی از سرباره کنورتور به کوره ریورب برگشت داده می شود .

پالایشگاه و ریخته گریها امور پالایشگاه و ریخته گریها شامل : واحد پالایش ، واحد ریخته گریها و واحد فلزات قیمتی می باشد .

واحد پالایش : واحد پالایش از سه بخش 1)سالن الکترولیز 2)خالص سازی الکترولیت 3) سولفات نیکل و تخلیه لجن تشکیل شده است .

سالن الکترولیز از 960 سلول الکترولیز که هر 40 سلول تشکیل یک بخش یا سکشن ( Section ) را می دهند تشکیل شده است که از مجموع 24 سکشن را شامل می گردد ./ در سالن الکترولیز آند های ورودی از کارخانه ذوب با متوسط وزن 230 کیلوگرم و با درجه خلوص 7/99 در صد .

درجه خلوص آنها به 99/99% افزایش می یابد .

بعضی از ناخالصی هلای اند از قبیل طلا .

نقره و 000 ضمن عمل الکترولیز .

تشکیل لجن الکترولیز را داده که پس از طی عملیات در بخش تخلیه لجن .

فیلتر و خشک شده و به واحد فلزات قیمتی جهت استحصال فلزات قیمتی ارسال می گردد .

باقیمانده اند تحت نام قرلضه جهت ذوب مجدد به کارخانه ذوب عودت داده می شود .

بخشی از الکترولیت در گردش جهت جدا کردن ناخالصیهای محلول در الکترولیت از قبیل Fe – %ZN- NI و 000 به واحد سولفات نیکل ارسال می گردد .

ظرفیت واحد با استفاده روش جریان مستقیم ( direct current ) سالانه 171000 تن کاتد و با استفاده از روش تناوبی سوی جریان ( prc ) سالانه 240000 تن کاتد پیش بینی شده است .

واحد ریخته گریها این واحد از دو بخش ریخته گری پیوسته و ریخته گری نیمه پیوسته تشکیل شده است.

واحد ریخته گری پیوسته در این واحد کاند در یک کوره عمودی ( آسا رکو ) با ظرفیت 50 تن در ساعت پیوسته ذوب می شود و مذاب پس از عبور از کوره نگهدارنده .

ماشین ریخته گری هزلت و 15 ایستگاه غلطکی تحت عملیات نورد قرار گرفته و بصورت مفتول 8 میلیمتری در بسته های کویل 4 تنی که مورد مصرف کارخانجات کابل سازی است بسته بندی می گردد .

( ظرفیت این واحد t/h 23 می باشد .) واحد ریخته گری نیمه پیوسته تولیدات این واحد دو نوع شمس ( slab ) مس به ابعاد 127/660 میلی فنر به طول 3/7 متر و دیگری به ابعاد 152/1067 میلیمتر به طول 3/7 متر و استوانه ای شکل (bilet ) به قطر 250 میلیمتر و طول 3/7 متر می باشد .

ظرفیت سالانه واحد 41240 تن شمش و 4436 تن استوانه ای ( bilet ) با استفاده از دو ایستگاه ریخته گری است .

محصولات این واحد جهت تولید ورق مسی .

لوله های مسی و آلیاژهای مس کاربرد دارند .

واحد فلزات قیمتی لجن حاصل از الکترولیز مس که حاوی طلا ، نقره ، سلنیوم ، انتیموان و بیسوت می باشد خوراک این واحد را تشکیل می دهد .

این لجن در ابتدا برای سلنیوم زدایی شده و سپس به همراه مواد کمک ذوب در کوره کوپلاسیون ذوب می شود .

محصول کوپلاسیون تحت نام اند نفره ( نقره و طلا ) در بخش الکترولیز نقره خالص گشته و نقره بصورت شمش 30 کیلوگرمی با عیار 99/99 در صد ریخته گری می شود .

به هنگام الکترولیز نقره .

لجنی حاصل می شود که حاوی طلا است پس از عملیات شیمیایی و حرارتی به فرم آند طلا ریخته گری شده و نهایت طی یک مرحله الکترولیز بصورت کاتد در آمده و بصورت شمش با عیار 99/99 % ریخته گری می شود .

فصـل دوم پالایشگاه محصول کارخانجات ذوب دارای خلوص کافی به خصوص جهت مصارف الکتریکی و صنعتی نمی باشد یکی از روشهای خالص سازی ان استفاده از روش الکترو شیمی می باشد که در پالایشگاه جهت رسیدن به درجه خلوص ( 99/99 ) ان را مورد عمل پالایش قرار می دهند .

پالایشگاه از سه قسمت تشکیل شده است .

سالن الکترولیز واحد تولید نیکل سولفات ( NISO4+7H20 ) واحد تصفیه و عمل اوری لجن به انضمام واحدهای جنبی که سرویس دهی به واحدهای اصلی را بر عهده دارند از جمله 0 واحد اب و بویلرات کمپرسور ( واحد تولید هوای فشرده ) پمپ خانه – کولینگ تاور ) سالن الکترولیز : این سالن که تحت عنوان تانک هوس نامیده می شود مجموعه ای از سلولهای الکترولیز - تانکها و مخازن و 000 می باشد و عملیات خالص سازی مس دز این سالن انجام می گیرد و از 24 بخش (سکشن ) تشکیل گردیده که هر سکشن شامل 40 ( سلول ) یا حوضچه الکترولیز می باشد که به صورت بیست تایی ( نیمه سکشن ) در کنار یکدیگر قرار دارند .

مجموعاَ 960 سلول با حوضچه الکترولیز به صورت 960 = 20 * 24 تقسیم بنید و برای اهداف به خصوصی در نظر گرفته شده است .

1-70 سلول جهت تولید کاتد تجاری تحت عنوان سلولهای تجاری ( GMMERCIAL ) 2- 50 سلول جهت تولیدی کاند تجاری اولیه تحت عنوان از سلولهای استرپینگ ( STRIPING ) 40 سلول جهت تولیدی انجام کارهای آزمایشی وتحقیقاتی به عنوان سلولهای آزمایشی ( EXPRIMENTAL ) آشنایی مختصری با فرایند الکتروشیمی الف – مس خالص را می توان با عمل الکترولیز در یک محلول الکترولیت که شامل اسید سولفوریک و سولفات مس است از سایر فلزات و ناخالصیها جدا کرد .

ب ) مس به اندازه کافی تمایل بیشتری ( نسبت به هیدروژن ) به الکترون دارد و در محلول می تواندبا بازدهی بالائی رسوب نماید.

پ)هنگامیکه الکترودها (اندوکاتد) به یک منبع جریان متصل و در الکترولیت غوطه ورباشند واکنش الکترو شیمی بین الکترودها و یونهای محلول شروع میگردد.

1.مس آ ندی بر طبق واکنش زیر حل میگردد.

CU----CU2++Ze CU2++Ze-------CU 2.واکنش انجام شده در کاتد قانون فاراده : مقدار ماده ای که در الکترودها رسوب دهد یا حل گردد متناسب با مقدار الکتریسیته ای است که از محلول عبور کند و این مقدار برای جریانی معادل یک آمپر در مدت زمان یک ثانیه برابر با یک کولمب ( معادل الکتروشیمی ) می باشد .

مقدار الکتریسیته ای که برای حل شدن یا رسوب دادن یک معادل گرم مصرف می گردد 96520=F کولمب است که آن را فاراده گویند وزن مولکولی 3600 57/63 معادل گرم برای یک یون = --------- ، g 1864/1 = ---------*------------ ظرفیت 96520 2 بنابراین در هنگام الکترولیز مس عبور یک آمپر ساعت جریان از محلول باعث رسوب 186 /1 گرم مس می گیرد .

جهت محاسبه راندمان جریان بر اساس قانون فوق نسبت مقدار عملی مس تولید شده را به مقدار تئوری در نظر می گیرد مس تولید شده عملی ---------------- = راندمان جریان مس تولید شده تئوری 100* Q ------------ = راندمان n*10*10166*T*T راندمان جریان بر حسب درصد Q مقدار مس تولید شده عملی I شدت جریان بر حسب آمپر T زمان عملیات بر حسب ساعت N تعداد سلولهای زیر بار در سکشن 1.186 معدل گرم شیمیایی بر حسب گرم بر آمپر عواملی که باعث کاهش راندمان جریان می گردند 1-اتصال کوتاه شدن کاتد و آند که عامل اصلی افت راندمان جریان می باشند و در صورت بروز باید سریعاً برطرف گردد 2-هدر رفتن جریان 3-حل شدن شیمیایی مس رسوب داده شده ولتاژ بین الکترودها مناسب ترین ولتاژ بین کاتد وآند در پالایشگاه مس سرچشمه حدود 625 ولت و بین آند و بلانک حدود 634 ولت می باشد .

رفتار ناخالصی ها : مس آندی که جهت الکترولیز به پالایشگاه فرستاده می شود دارای درصد معینی از ناخالصی ها می باشد که بسته به رفتار ناخالصی ها در حین عمل الکترولیز به 5 گروه تقسیم می گردند .

1-فلزات الکترونگاتیو شامل نیکل و آهن و روی ….

که در اسید سولفوریک محلول بوده و در الکترولیت انباشته می شوند فقط به صورت مکانیکی می توانند موجب آلودگی کاتد شوند .

2-فلزات الکتروپوزتیو ( نادر ، نجیب ) شامل طلا ، نقره ، پلاتین، پالادیم، و ….

که در الکترولیت نا محلول بوده و وارد لجن می گردند .

3-فلزاتی که در حالت عادی در اسید سولفوریک محلولند ولی به دلیل ترکیب با عناصر دیگر با اند به صورت نامحلول در می آیند مانند CU2O-NiO 4-فلزاتی که با حلالیت بسیار کم در اسید سولفوریک حل می شوند مانند سرب و قلع .

5-فلزاتی که پتانسیل نزدیک به مس دارند و همراه مس یا زودتر از آن از آند جدا می شوند و مضرترین ناخالصی ها را تشکیل می دهند شامل ارسنیک ، آنتیوان و بیسموت … که در مجاورت هم ترکیباتی چون AS.Sb‌ و BiAs را نموده و به صورت لجن شناور باعث آلودگی کاتد می شوند .

اصول تولید کاتد : در سلولهایی که جهت تولید کاتد تجارتی در نظر گرفته شده اند ( 48 آند و 49 کاتد ) در هر سل قرار داده می شوند آندها پس از اینکه در کارخانه ی ذوب ریخته گری می شوند راک می شوند و توسط ماشین حمل آند ( استرادل ) به باسکول پالایشگاه منتقل و پس از توزین وارد سالن الکترولیز می شوند در سالن الکترولیز ابتدا آندهای روی راک توسط افراد بازرس کنترل و در صورت لزوم باپتک ضرباتی به دسته های آند زده می شود تا به عمود قرار گرفتن آنها در سلول کمک شود و سپس توسط جرسقیل های سقفی به داخل حوضچه های الکترولیز منتقل می شوند آند ها در قطب مثبت و کاتدها ( ورقهای اولیه ) در قطب منفی قرار می گیرند عبور جریان برق با ولتاژ حدود 625 ولت و آمپراژ 18 تا 20 کیلو آمپر از طریق آند و عبوز از محل الکترولیت حاوی 180 تا 200 گرم در لیتر اسید سولفوریک و 38 تا 40 گرم در لیتر سولفات مس موجب انحلال مس در آند و رسوب آن روی ورق اولیه یعنی کاتد می گردد .

الکترولیت در حوضچه ها حدود 60 تا 62 دما و سرعت جریان در حدود 25 الی 30 لیتر در دقیقه می باشد که گرمای لازم از طریق مبدلهای حرارتی و حرکت الکترولیت توسط پمپهای عمودی تامین می گردد .

با توجه به اینکه زمان ماندن (عمر) آندها 28 روز پیش بینی شده از هر آند طی دو مرحله ( هر مرحله 14 روز ) کاتد تولید می گردد و پس از دو مرحله کاتد گیری از هر آند ما بقی به صورت قراضه به ذوب برگشت داده می شود .

گردش الکترولیت در پالایشگاه به صورت مدار با ز و بسته انجام می گیرد .

الف)مدار باز : پس از برداشتن کاتد تولیدی از داخل حوضچه ( 14 روزه ) پلاک کف حوضچه بر داشته می شود و الکترولیت و لجن ته نشین شده در کف حوضچه ها به داخل چاهک هایی که در قسمت زیرین سالن الکترولیز وجود دارند هدایت می گردند .

هر کدام از این چاهک ها دارای دو پمپ و یک همزن می باشند که لجن و الکترولیت را به داخل تیکنر ها هدایت می نمایند در تیکنر ها لجن در کف ته نشین و الکترولیت که به مقداری از ذرارت معلق نیز آلوده می باشند سر ریز می نماید که در تانک مخصوصی جمع آوری و پس از انجام عمل فیلتر اسیون در فیلتر های کیسه ای به تانک ذخیره فرستاده می شود ( جهت تامین الکترولیت مدار بسته ) و لجن های باقی مانده در کف تیکنر توسط پمپهای دیافراگمی جهت عمل آوری لجن به واحد تصفیه ی لجن ارسال می گردند .

ب- مدار بسته گردش الکترولیت مدار بسته ی گردش الکترولیت شامل تانک ذخیره –تانک وضعیت ( کاندیشن تانک ) فیلتر –پمپ – مبدل حرارتی می باشد که در این مدار الکترولیت به طور دائم و پیوسته از طریق لوله ی ورودی الکترولیت وارد حوضچه ها می گردد و از طریق سر ریز حوضچه ها مجدداً به تانک وضعیت ( کاندیشن تانک ) برگشت داده می شود.

در مدار بسته گردش الکترولیت ، مواد شیمیایی افزودنی به الکترولیت ( کلوتیو اوره – مگانا فلوک ) و همچنین حرکت الکترولیت ( از طریق پمپهای عمودی ) و دمای الکترولیت ( در مبدلهای حرارتی ) کنترل می گردد و شرایط لازم الکترولیت جهت انجام الکترولیز آماده می شود .

قسمت تهیه کاتد اولیه جهت تولید کاتد اولیه در پالایشگاه پنجاه سلول به این امر اختصاص داده شده که در این سلولها که تحت نام استرپینگ شناخته می شوند اند در قطب مثبت و بلانک تیتانیوم به عنوان کاتد در قطب منفی قرار می گیرد اندهای مصرفی در این واحد فقط از نظر ابعاد با اندهای مورد مصرف در سلولهای تجارتی متفاوت می باشند و شرایط الکترولیت نیز همانند بخش تجارتی است امپراژ مصرفی در این قسمت حدود 17 الی 18 کیلو آمپر و ولتاژ حدود 34 در صد ولت بین آند و بلانک می باشد در مدت زمان بیست و چهار ساعت با در نظر گرفتن میزان آمپراژ رسوبی در حدود 6 درصد میلیمتر از آند جدا و بر سطح بلانک تیتانیوم می نشیند که هر روز به صورت دستی این ورقه نازک از روی بلانک جدا و پس از صاف نمودن و بریدن لبه های اضافی در دستگاهی به نام ماشین تهیه کاتد اولیه به صورت کاتد اولیه اماده و جهت مصرف در سلولهای تجارتی مورد استفاده قرار می گیرند .

مواد شیمیایی الکترولیت : 1- چسب : باعث پولا ریز اسیون کاتد می گردد و در نقاطی که دانستیه جریان بالا باشد همراه یون مس جذب کاتد و باعث مدور شدن آن نقطه و جلوگیری از رشد سوزنی کاتد می گردد و نهایتاً از خشن شدن سطح کاتد جلوگیری بعمل می آید .

2- مگنا فلوک : که باعث رسوب ذرات معلق الکترولیت می گردد .

3-تیواوره : که به صورت سولفید مس جذب کاتد و باعث افزایش مراکز کریستالی در سطح کاتد و نهایتاً جلوگیری از رشد ناموزون در کاتد می گردد .

4-اسید کلرید ریک : با توجه به انحلال کامل نقره در الکترولیت جهت راسب نمودن آن از اسید کلریدریک استفاده می گردد که به صورت کلر و نقره وارد لجن می گردد .

واحد تصفیه و عمل آوری لجن لجن حاصله از عمل الکترولیز در سلولهای تجارتی و استریپینگ پس از انجام پولینگ و تخلیه قراضه ها همراه با الکترولیت از کف حوضچه ها شستشو و به چاهکهای مخصوص که در قسمت زیرین سالن الکترولیز قرار دارند ( SUMP ) هد ایت و ازآنجا به تیکنرها فرستاده می شوند ذرات لجن در کف تیکنر ته نشین و توسط پمپهای دیافراگمی از تیکنر به واحد تصفیه لجن عملیات مس زدایی لجن با استفاده بخار و هوای فشرده و کنترل غلظت و اسید یته محلول انجام و طبق واکنش زیر مس فلزی از لجن جدا می گردد .

محلول حاصل از فیلتر مخصوصی که به صورت صفحه ای می باشد و قابلیت شستشوی لجن با آب و خشک کردن ان را دارا می باشد .

عبور به صورت لجن خشک بسته بندی و آماده خروج از واحد می گردد .

سیستم ذوب دهی سیستم ذوب دهی تشکیل شده است از: 1-شارژ 2-کوره 3- انتقال ونگهداری لیفتراک و مواد شارژ: 90درصد کاتد و10درصد ضایعات ریخته گری وپالایشگاهدر آسانسور شارژ گذاشته می شود.آسانسور بالا برده میشود وتحویل ماشین شارژ داده میشود.

ماشین شارژ توسط زنجیر ونقاله داخل دهانه شارژ میدهد.

ماکسیمم مقدار شارژدر آسانسور نباید از 2700Kg بیشتر باشد.وارتفاع شارژ نباید از70cm باشد.

شارژ کوره باید بطور مداوم صورت گیرد.

سیستم شارژ مفتول ضایعاتی که توسط ماشین کشیده میشود وحدودا در نیم متری قیچی میشود واین مفتولها به عنوان شارژ استفاده میشود.

سیستم شارژ: هر چه سیستم شارژ تنظیم تر باشد اتلاف حرارتی کمتر است وهر چه کوره پر تر باشد اتلاف حرارتی کمتر است وکمتر به آجر های دیواره کوره آسیب میرسد.

اگر کوره زیاد پر باشد فضای مفید کوره کم می شود وجلوی مشعل ها مسدود شده ومشعل ها خاموش می شود واگر فضای مفید کوره خالی باشد اتلاف حرارتی زیاد می شود.

شارژ کوره مخلوطی از کاتد لیچینگ و کاتد پالایشگاه ویا مخلوطی از کاتد وضایعات است.

شارژ توسط یک سیستم مدار بسته به دو صورت اتوماتیک ودستی انجام می گیرد.

در مواقع اضطراری سیستم شارژ به صورت دستی انجام می گیرد.

کوره آسارکو(Asarco): برای ذوب مس ار کوره های مختلفی استفاده می شود که متداولترین انها کوره اسارکو است.این کوره شباهت زیادی به کوره کوچک قائم دارد ودر اندازه های مختلف طراحی میشود.

معمولا بزرگترین نوع انها به ارتفاع 6 تا 8 متر وقطر داخلی 1.5 تا 1.8 متر ساخته شده که قادر است در هر ساعت مقدار 70تن مذاب تولید کند.البته اگر قطر کوره از 1.8 متر تجاوز کند حرارت کوره به شدت پیین یاید وقادر به ذوب مس نمی باشد.

این کوره ها فقط نقش ذوب کاتد را داشته وبعلت راندمان بالا( ذوب 70 تن مس) از اهمیت زیادی برخوردار است.

توسط مشعل ها اتمسفر کاملا احیایی سرتاسر کوره را فرا گرفته بطوریکه هیچ گونه خطر اکسیداسیونی وجود نخواهد داشت.سوخت مشعل ها گاز طبیعی عاری از گوگرد نظیر متان وپروپان و...

میباشد.شکل1 شمای چنین کورهای را نشان می دهد.