فرآوري شامل خردايش و شستشو و جدايش در محيط سنگين است. براي مگنتيت مي‌توان از جدايش مغناطيسي كمك گرفت. اكسيد آهن مصنوعي به روش‌هاي متنوعي از جمله فروپاشي دمايي ته‌نشيني مستقيم, فرآيند آنيلين يا سنتز بروش بخار توليد مي‌شود.
در راستاي استفاده بهينه از ضايعات و توليد اقتصادي با جمع‌آوري گرد و غبار، لجن و پوسته‌هاي اكسيدي، آهن اسفنجي به روش ‏RHF‏ يا (‏Rotary heary furnace‏) توليد شد.‏
واحد ‏RHF‏ كه مجموعه‌اي از تجهيزات شامل يك مخزن مخلوط مواد با كربن، ديسك مخصوص جهت تبديل مواد به گندله و يا تبديل مواد به بريكت توسط تجهيزات خاص، كوره خشك‌كن و كوره چرخشي مورد نظر است، گندله را در مدت ‌10 تا ‌20 دقيقه تحت اتمسفر احياي كوره تبديل به آهن اسفنجي مي‌كند.‏
مواد ورودي اين واحد از غبارات سنگ آهن، لجن‌ها و پوسته‌هاي اكسيدي حاصل از توليد محصولات فولاد تشكيل شده به منزله كاهش آلودگي و توليد اقتصادي در كارخانه‌هاي فولادسازي پيشرفته جهان به‌كار مي‌رود و ضايعات و مواد ورودي پس از مخلوط شدن با كربن در مسير پروسس توليد كلوخه، تبديل به گندله يا بريكت گشته و پس از عبور از كوره شك كن به منظور افزايش استحكام آن وارد كوره ‏RHF‏ شده و عمليات احيا صورت مي‌گيرد.‏ استحكام آهن اسفنجي (‏DRI‏) به دست آمده از اين طريق در حدود ‌5/1 برابر استحكام سنگ آهن زينتر شده ‌باشد. ‏
با توجه به اينكه در صنايع توليد فولاد هميشه مقداري از مواد ورودي به سيستم به صورت ضايعات به هدر مي‌رود، بنابراين جمع‌آوري و بازگشت آنها به چرخه توليد در حد امكان كمك بزرگي در جهت رفع آلودگي‌هاي زيست محيطي و همچنين كاهش هزينه‌هاي توليد بوده و در واقع به منزله حداكثر استفاده از منابع خواهد بود.‏

آهن اسفنجي:
در خلال سي سالي که از معرفي فرآيند ميدرکس در احيا مستقيم مي‌گذرد، اين روش تکنيک‌هاي بسياري را به منظور کارايي بيشتر به کار گرفته که عبارتند از:
- استفاده از کوره‌هاي بزرگتر
- افزايش بازيابي گرما
- چگونگي شکست گاز و توليد گاز احيايي
- استفاده از کاتاليست‌هاي بهينه شده
- استفاده از بريکت گرم
- اين مقاله به نحوه بهينه‌سازي فرآيند ميدرکس طي شش فازي که به‌دنبال اين مي‌آيند مي‌پردازد.

فاز 1 - در اين فاز طبق فرآيند اصلي ميدرکس از شارژ صد در صد گندله به عنوان ورودي استفاده شد.
فاز 2- در اين فاز سنگ آهن درشت دانه نيز به ورودي اضافه گرديد
فاز 3 - پو شش دادن گندله ورودي
فاز 4 - تزريق اکسيژن به داخل کوره
فاز 5 - معرفي سيستم اکسي پلاس، اين روش يکي از فناوري‌هاي ميدرکس است که طي آن نرخ شکست گاز طبيعي به وسيله افزودن اکسيژن و حرارت بهبود داده مي‌شود.
فاز 6- در اين فاز روش تزريق اکسيژن و تکنيک اکسي پلاس به منظور دستيابي به کارايي بهينه فرآيند شکست گاز را با يکديگر تلفيق مي‌کنند.

بهره‌وري در کوره احيا
مهمترين عاملي که در موفقيت فرآيند ميدرکس دخيل است بهينه‌سازي مستمر بهره‌وري کوره است. چالش اصلي در اين زمينه همواره افزايش نرخ و درجه مصرف گازهاي احيايي (هيدروژن و منواکسيد کربن) در کوره بوده است که اين عامل اثر عميقي بر بهره‌وري کوره و مصرف بهينه انرژي دارد.
طي 30 سال گذشته به‌کار گيري اين گازها در کوره‌هاي احيا تا 25 درصد بهبود داده شده است و به اين مهم با بهبود يکنواختي برخورد گاز با سطح مواد ورودي و افزايش دماي گاز احيايي دست يافته‌اند.

بکارگيري فرآيند اصلي ميدرکس (دهه هفتاد)
بکارگيري فرآيند اصلي ميدرکس در اوايل دهه هفتاد با گندله بعنوان تنها ورودي و گاز احيايي با دماي پايين همراه بود. دماي پايين گاز به علت تمايلي بود که مواد نسبت به به‌هم چسبيدن از خود نشان مي‌دادند.
بکارگيري سنگ‌آهن درشت دانه (دهه هشتاد)
شارژ سنگ‌آهن دشت دانه براي اولين بار در اواسط دهه 70 در کوره‌هاي ميدرکس به‌کار گرفته و طي دهه 80 گسترش پيدا کرد. شارژ سنگ آهن بدين صورت اين حسن را به ارمغان آورد که جلوي چسبيدن مواد ورودي و پديد آمدن قطعات بزرگ و بروز اختلال در حرکت مواد در کوره را مي‌گرفت. در اين زمان دماي گاز احيايي توانست به حدود 780 تا 850 درجه سانتيگراد افزايش داده شود و اين روش‌ها توانست 13 درصد به بهره‌وري کوره کمک کند.‎‏

بکارگيري روش پوشش دادن گندله(PELLET COATING) (دهه نود)
فعاليت‌هاي تکميلي در دهه 80 در اواسط دهه 90 به معرفي روش پوشش دادن مواد قابل شارژ در کوره واحدهاي احيا به وسيله ‎ CaO , CaO/MgO‎‏گرديد
با افزايش علاقه به استفاده از اين روش توليدکنندگان بين‌المللي گندله نيز محصول خود را با اين روش سازگار نمودند و بدين‌ترتيب استفاده‌کنندگان روش ميدرکس توانستند دماي گاز احيايي کوره‌هاي خود را به کمي بالاتر از 900 درجه سانتيگراد افزايش بدهند که اين خود باعت افزايش کارايي کوره به اندازه يازده درصد نسبت به قبل گرديد. بين فازهاي 1 و 3 دماي گاز احيايي تا حدود 140 درجه افزايش يافت و در همين حال دماي توده مواد جاري در داخل کوره نيز حود 45 درجه افزايش دما پيدا کرد. و از اين مهمتر اينکه دستيابي به اين حد در کارايي بدون سرمايه‌گذاري هنگفت و تغييرات عمده در تجهيزات در واحد انجام گرديد.
توليد آهن اسفنجي به عنوان يکي از اساسي‌ترين مواد اوليه فولاد در بسياري از کشورهاي خاورميانه و آمريکاي لاتين انجام مي‌شود. يکي از دلائل عمده در انتخاب اين روش‌ گاز طبيعي است، گاز طبيعي که منبع اصلي سوخت در فرآيند توليد آهن اسفنجي است در بسياري از کشورهاي دنيا گران است، لذا از اين روش استفاده نمي‌کنند. هر چند که امکان دارد با تبديل به گاز کردن محصولات فرعي نفتي و زغال‌سنگي به گاز و وصل به يک واحد توليد‌کننده ‏DRI‏ جذابيت اقتصادي خاصي به‌وجود آيد. در اين مقاله کوتاه سعي بر آن است که امکانات ترکيب يک واحد تبديل گاز با يک واحد توليدي ‏ DRI‏ به روش ميدرکس مورد بررسي قرار گيرد.‏

احياي سنگ آهن
سنگ‌آهن خام به صورت ‏Fe2O3‎‏ بوده که ترکيبي از آهن و اکسيژن است و تمامي عمليات احياي سنگ‌آهن مربوط به جدا کردن اقتصادي سنگ‌آهن از اکسيژن است. آهن اصلي‌ترين بخش يک فولاد است که به عنوان پرمصرف‌ترين ماده در دنيا شهرت دارد. اگر فرآيند احياسازي سنگ‌آهن تماماً در حالت جامد انجام يابد، محصول حاصل به ‏ DRI‏ يا آهن اسفنجي شهرت مي‌يابد.‏ براي توليد ‏ DRI‏اکسيژن موجود در سنگ‌آهن در حرارت بسيار زياد نزديک به 900 درجه سانتيگراد يا 1650 درجه فارنهايت با گاز احيا کننده ‏CO (منواکسيد کربن) يا هيدروژن ‏‎(H2)‎‏ ترکيب مي‌شود. رابطه شيميايي احياي سنگ‌آهن با گازهاي احياکننده به صورت زير است:

● استخراج اورانيوم از معدن

اورانيوم که ماده خام اصلي مورد نياز براي توليد انرژي در برنامه هاي صلح آميز يا نظامي هسته اي است، از طريق استخراج از معادن زيرزميني يا سر باز بدست مي آيد. اگر چه اين عنصر بطور طبيعي در سرتاسر جهان يافت ميشود اما تنها حجم کوچکي از آن بصورت متراکم در معادن موجود است.

هنگامي که هسته اتم اورانيوم در يک واکنش زنجيره اي شکافته شود مقداري انرژي آزاد خواهد شد.

براي شکافت هسته اتم اورانيوم، يک نوترون به هسته آن شليک ميشود و در نتيجه اين فرايند، اتم مذکور به دو اتم کوچکتر تجزيه شده و تعدادي نوترون جديد نيز آزاد ميشود که هرکدام به نوبه خود ميتوانند هسته هاي جديدي را در يک فرايند زنجيره اي تجزيه کنند.

مجموع جرم اتمهاي کوچکتري که از تجزيه اتم اورانيوم بدست مي آيد از کل جرم اوليه اين اتم کمتر است و اين بدان معناست که مقداري از جرم اوليه که ظاهرا ناپديد شده در واقع به انرژي تبديل شده است، و اين انرژي با استفاده از رابطه E=MC۲ يعني رابطه جرم و انرژي که آلبرت اينشتين نخستين بار آنرا کشف کرد قابل محاسبه است.

اورانيوم به صورت دو ايزوتوپ مختلف در طبيعت يافت ميشود. يعني اورانيوم U۲۳۵ يا U۲۳۸ که هر دو داراي تعداد پروتون يکساني بوده و تنها تفاوتشان در سه نوترون اضافه اي است که در هسته U۲۳۸ وجود دارد. اعداد ۲۳۵ و ۲۳۸ بيانگر مجموع تعداد پروتونها و نوترونها در هسته هر کدام از اين دو ايزوتوپ است.

براي بدست آوردن بالاترين بازدهي در فرايند زنجيره اي شکافت هسته بايد از اورانيوم ۲۳۵ استفاده کرد که هسته آن به سادگي شکافته ميشود. هنگامي که اين نوع اورانيوم به اتمهاي کوچکتر تجزيه ميشود علاوه بر آزاد شدن مقداري انرژي حرارتي دو يا سه نوترون جديد نيز رها ميشود که در صورت برخورد با اتمهاي جديد اورانيوم بازهم انرژي حرارتي بيشتر و نوترونهاي جديد آزاد ميشود.

اما بدليل 'نيمه عمر” کوتاه اورانيوم ۲۳۵ و فروپاشي سريع آن، اين ايزوتوپ در طبيعت بسيار نادر است بطوري که از هر ۱۰۰۰ اتم اورانيوم موجود در طبيعت تنها هفت اتم از نوع U۲۳۵ بوده و مابقي از نوع سنگينتر U۲۳۸ است.

● فراوري

سنگ معدن اورانيوم بعد از استخراج، در آسيابهائي خرد و به گردي نرم تبديل ميشود. گرد بدست آمده سپس در يک فرايند شيميائي به ماده جامد زرد رنگي تبديل ميشود که به کيک زرد موسوم است. کيک زرد داراي خاصيت راديو اکتيويته است و ۶۰ تا ۷۰ درصد آنرا اورانيوم تشکيل ميدهد.

دانشمندان هسته اي براي دست يابي هرچه بيشتر به ايزوتوپ نادر U۲۳۵ که در توليد انرژي هسته اي نقشي کليدي دارد، از روشي موسوم به غني سازي استفاده مي کنند. براي اين کار، دانشمندان ابتدا کيک زرد را طي فرايندي شيميائي به ماده جامدي به نام هگزافلوئوريد اورانيوم تبديل ميکنند که بعد از حرارت داده شدن در دماي حدود ۶۴ درجه سانتيگراد به گاز تبديل ميشود.

هگزافلوئوريد اورانيوم که در صنعت با نام ساده هگز شناخته ميشود ماده شيميائي خورنده ايست که بايد آنرا با احتياط نگهداري و جابجا کرد. به همين دليل پمپها و لوله هائي که براي انتقال اين گاز در تاسيسات فراوري اورانيوم بکار ميروند بايد از آلومينيوم و آلياژهاي نيکل ساخته شوند. همچنين به منظور پيشگيري از هرگونه واکنش شيميايي برگشت ناپذير بايد اين گاز را دور از معرض روغن و مواد چرب کننده ديگر نگهداري کرد.

● غني سازي

هدف از غني سازي توليد اورانيومي است که داراي درصد بالايي از ايزوتوپ U۲۳۵ باشد.

اورانيوم مورد استفاده در راکتورهاي اتمي بايد به حدي غني شود که حاوي ۲ تا ۳ درصد اورانيوم ۲۳۵ باشد، در حالي که اورانيومي که در ساخت بمب اتمي بکار ميرود حداقل بايد حاوي ۹۰ درصد اورانيوم ۲۳۵ باشد.

يکي از روشهاي معمول غني سازي استفاده از دستگاههاي سانتريفوژ گاز است.

سانتريفوژ از اتاقکي سيلندري شکل تشکيل شده که با سرعت بسيار زياد حول محور خود مي چرخد. هنگامي که گاز هگزا فلوئوريد اورانيوم به داخل اين سيلندر دميده شود نيروي گريز از مرکز ناشي از چرخش آن باعث ميشود که مولکولهاي سبکتري که حاوي اورانيوم ۲۳۵ است در مرکز سيلندر متمرکز شوند و مولکولهاي سنگينتري که حاوي اورانيوم ۲۳۸ هستند در پايين سيلندر انباشته شوند.

اورانيوم ۲۳۵ غني شده اي که از اين طريق بدست مي آيد سپس به داخل سانتريفوژ ديگري دميده ميشود تا درجه خلوص آن باز هم بالاتر رود. اين عمل بارها و بارها توسط سانتريفوژهاي متعددي که بطور سري به يکديگر متصل ميشوند تکرار ميشود تا جايي که اورانيوم ۲۳۵ با درصد خلوص مورد نياز بدست آيد.

آنچه که پس از جدا سازي اورانيوم ۲۳۵ باقي ميماند به نام اورانيوم خالي يا فقير شده شناخته ميشود که اساسا از اورانيوم ۲۳۸ تشکيل يافته است. اورانيوم خالي فلز بسيار سنگيني است که اندکي خاصيت راديو اکتيويته دارد و از آن براي ساخت گلوله هاي توپ ضد زره پوش و اجزاي برخي جنگ افزار هاي ديگر از جمله منعکس کننده نوتروني در بمب اتمي استفاده ميشود.

يک شيوه ديگر غني سازي روشي موسوم به ديفيوژن يا روش انتشاري است.

دراين روش گاز هگزافلوئوريد اورانيوم به داخل ستونهايي که جدار آنها از اجسام متخلخل تشکيل شده دميده ميشود. سوراخهاي موجود در جسم متخلخل بايد قدري از قطر مولکول هگزافلوئوريد اورانيوم بزرگتر باشد.

در نتيجه اين کار مولکولهاي سبکتر حاوي اورانيوم ۲۳۵ با سرعت بيشتري در اين ستونها منتشر شده و تفکيک ميشوند. اين روش غني سازي نيز بايد مانند روش سانتريفوژ بارها و باره تکرار شود.

● راکتور هسته اي

راکتور هسته اي وسيله ايست که در آن فرايند شکافت هسته اي بصورت کنترل شده انجام ميگيرد. انرژي حرارتي بدست آمده از اين طريق را مي توان براي بخار کردن آب و به گردش درآوردن توربين هاي بخار ژنراتورهاي الکتريکي مورد استفاده قرار داد.

اورانيوم غني شده ، معمولا به صورت قرصهائي که سطح مقطعشان به اندازه يک سکه معمولي و ضخامتشان در حدود دو و نيم سانتيمتر است در راکتورها به مصرف ميرسند. اين قرصها روي هم قرار داده شده و ميله هايي را تشکيل ميدهند که به ميله سوخت موسوم است. ميله هاي سوخت سپس در بسته هاي چندتائي دسته بندي شده و تحت فشار و در محيطي عايقبندي شده نگهداري ميشوند.

در بسياري از نيروگاهها براي جلوگيري از گرم شدن بسته هاي سوخت در داخل راکتور، اين بسته ها را داخل آب سرد فرو مي برند. در نيروگاههاي ديگر براي خنک نگه داشتن هسته راکتور ، يعني جائي که فرايند شکافت هسته اي در آن رخ ميدهد ، از فلز مايع (سديم) يا گاز دي اکسيد کربن استفاده مي شود.

براي توليد انرژي گرمائي از طريق فرايند شکافت هسته اي ، اورانيومي که در هسته راکتور قرار داده ميشود بايد از جرم بحراني بيشتر (فوق بحراني) باشد. يعني اورانيوم مورد استفاده بايد به حدي غني شده باشد که امکان آغاز يک واکنش زنجيره اي مداوم وجود داشته باشد.

براي تنظيم و کنترل فرايند شکافت هسته اي در يک راکتور از ميله هاي کنترلي که معمولا از جنس کادميوم است استفاده ميشود. اين ميله ها با جذب نوترونهاي آزاد در داخل راکتور از تسريع واکنشهاي زنجيره اي جلوگيري ميکند. زيرا با کاهش تعداد نوترونها ، تعداد واکنشهاي زنجيره اي نيز کاهش ميابد.

حدودا ۴۰۰ نيروگاه هسته اي در سرتاسر جهان فعال هستند که تقريبا ۱۷ درصد کل برق مصرفي در جهان را تامين ميکنند. از جمله کاربردهاي ديگر راکتورهاي هسته اي، توليد نيروي محرکه لازم براي جابجايي ناوها و زيردريايي هاي اتمي است.

● باز فراوري

براي بازيافت اورانيوم از سوخت هسته اي مصرف شده در راکتور از عمليات شيميايي موسوم به بازفراوري استفاده ميشود. در اين عمليات، ابتدا پوسته فلزي ميله هاي سوخت مصرف شده را جدا ميسازند و سپس آنها را در داخل اسيد نيتريک داغ حل ميکنند.

در نتيجه اين عمليات، ۱% پلوتونيوم ، ۳% مواد زائد به شدت راديو اکتيو و ۹۶% اورانيوم بدست مي آيد که دوباره ميتوان آنرا در راکتور به مصرف رساند.

راکتورهاي نظامي اين کار را بطور بسيار موثرتري انجام ميدهند. راکتور و تاسيسات باز فراوري مورد نياز براي توليد پلوتونيوم را ميتوان بطور پنهاني در داخل ساختمانهاي معمولي جاسازي کرد. به همين دليل، توليد پلوتونيوم به اين طريق، براي هر کشوري که بخواهد بطور مخفيانه تسليحات اتمي توليد کند گزينه جذابي خواهد بود.

● بمب پلوتونيومي

استفاده از پلوتونيوم به جاي اورانيوم در ساخت بمب اتمي مزاياي بسياري دارد. تنها چهار کيلوگرم پلوتونيوم براي ساخت بمب اتمي با قدرت انفجار ۲۰ کيلو تن کافي است. در عين حال با تاسيسات بازفراوري نسبتا کوچکي ميتوان چيزي حدود ۱۲ کيلوگرم پلوتونيوم در سال توليد کرد.

کلاهک هسته اي شامل گوي پلوتونيومي است که اطراف آنرا پوسته اي موسوم به منعکس کننده نوتروني فرا گرفته است. اين پوسته که معمولا از ترکيب بريليوم و پلونيوم ساخته ميشود، نوترونهاي آزادي را که از فرايند شکافت هسته اي به بيرون ميگريزند، به داخل اين فرايند بازمي تاباند.

استفاده از منعکس کننده نوتروني عملا جرم بحراني را کاهش ميدهد و باعث ميشود که براي ايجاد واکنش زنجيره اي مداوم به پلوتونيوم کمتري نياز باشد.

براي کشور يا گروه تروريستي که بخواهد بمب اتمي بسازد، توليد پلوتونيوم با کمک راکتورهاي هسته اي غير نظامي از تهيه اورانيوم غني شده آسانتر خواهد بود. کارشناسان معتقدند که دانش و فناوري لازم براي طراحي و ساخت يک بمب پلوتونيومي ابتدائي، از دانش و فنآوري که حمله کنندگان با گاز اعصاب به شبکه متروي توکيو در سال ۱۹۹۵ در اختيار داشتند پيشرفته تر نيست.

چنين بمب پلوتونيومي ميتواند با قدرتي معادل ۱۰۰ تن تي ان تي منفجر شود، يعني ۲۰ مرتبه قويتر از قدرتمندترين بمبگزاري تروريستي که تا کنون در جهان رخ داده است.

● بمب اورانيومي

هدف طراحان بمبهاي اتمي ايجاد يک جرم فوق بحراني ( از اورانيوم يا پلوتونيوم) است که بتواند طي يک واکنش زنجيره اي مداوم و کنترل نشده، مقادير متنابهي انرژي حرارتي آزاد کند.

يکي از ساده ترين شيوه هاي ساخت بمب اتمي استفاده از طرحي موسوم به 'تفنگي” است که در آن گلوله کوچکي از اورانيوم که از جرم بحراني کمتر بوده به سمت جرم بزرگتري از اورانيوم شليک ميشود بگونه اي که در اثر برخورد اين دو قطعه، جرم کلي فوق بحراني شده و باعث آغاز واکنش زنجيره اي و انفجار هسته اي ميشود.

کل اين فرايند در کسر کوچکي از ثانيه رخ ميدهد.

جهت توليد سوخت مورد نياز بمب اتمي، هگزا فلوئوريد اورانيوم غني شده را ابتدا به اکسيد اورانيوم و سپس به شمش فلزي اورانيوم تبديل ميکنند. انجام اين کار از طريق فرايندهاي شيميائي و مهندسي نسبتا ساده اي امکان پذير است.

قدرت انفجار يک بمب اتمي معمولي حداکثر ۵۰ کيلو تن است، اما با کمک روش خاصي که متکي بر مهار خصوصيات جوش يا گداز هسته اي است ميتوان قدرت بمب را افزايش داد.

در فرايند گداز هسته اي ، هسته هاي ايزوتوپهاي هيدروژن به يکديگر جوش خورده و هسته اتم هليوم را ايجاد ميکنند. اين فرايند هنگامي رخ ميدهد که هسته هاي اتمهاي هيدروژن در معرض گرما و فشار شديد قرار بگيرند. انفجار بمب اتمي گرما و فشار شديد مورد نياز براي آغاز اين فرايند را فراهم ميکند.

طي فرايند گداز هسته اي نوترونهاي بيشتري رها ميشوند که با تغذيه واکنش زنجيره اي، انفجار شديدتري را بدنبال مي آورند. اينگونه بمبهاي اتمي تقويت شده به بمبهاي هيدروژني يا بمبهاي اتمي حرارتي موسومند.

مس یکی از عناصر جدول تناوبی است که نماد آن Cu و عدد اتمی آن 29 می‌‌باشد. .

ويژگيهای مهم فلز

مس فلز نسبتا" قرمز رنگی است که از خاصيت هدايت الکتريکی و حرارتی بسيار بالايی برخوردار است.( در بين فلزات خالص، تنها خاصيت هدايت الکتريکی نقره در حرارت اطاق از مس بيشتر است) چون قدمت مصنوعات مسی کشف شده به سال 8700 قبل از ميلاد برمی گردد، احتمالا" اين فلز قديمی‌ترين فلز مورد استفاده انسان می‌‌باشد.مس علاوه بر اينکه در سنگهای معدنی گوناگون وجود دارد، به حالت فلزی نيز يافت می‌‌شود.( مثلا" مس خالص در بعضی مناطق). اين فلز را يونانيان تحت عنوان Chalkos می‌‌شناختند. چون مقدار بسيار زيادی از اين فلز در قبرس استخراج می‌‌شد روميان آنرا aes Cyprium می‌‌ناميدند. بعدها اين واژه به فرم ساده تر cuprum درآمد و در نهايت انگليسی شده و به لغت Copper تبديل شد.

کاربردها

مس فلزی قابل انعطاف و چکشخوار است که کاربردهای زيادی مانند موارد زير دارد: سيم های مسی لوله‌های مسی دستگيره‌های درب و ساير وسايل منزل (تنديسگری). مثلا" مجسمه آزادی شامل 179000 پوند مس می‌‌باشد. آهنرباهای الکتريکی. موتورها، مخصوص موتورهای الکترومغناطيسی. موتور بخار وات. کليدها و تقويت کننده‌های الکتريکی. لامپهای خلاء، لامپهای پرتوی کاتدی و مگنترونهای(اجاقهای مايکروويو). هدايت کننده موج برای تشعشع مايکروويو. به علت خاصيت هدايت بهتر آن نسبت به آلومينيوم، کاربرد مس در IC ها به جای آلومينيوم رو به افزايش است. به‌عنوان جزئی از سکه ها. در وسايل آشپزی، از جمله ماهی تابه. بيشتر سرويسهای قاشق(چنگال)و چاقوها دارای مقاديری مس هستند (نقره نيکلی). اگر نقره استرلينگ در ظروف غذاخوری بکار رفته باشد ،حتما"بايد دارای درصد کمی مس باشد. به‌عنوان بخشی از لعاب سراميکی و در رنگ آميزی شيشه. وسايل موسيقی ،بخصوص سازهای بادی. به‌عنوان يکا(بيواستاتک)در بمارستانها و پوشاندن قسمت‌های مختلف کشتی برای حفاظت در برابر بارناکلها و ماسلها. ترکيباتی مانند محلول(فلينگ)که در شيمی کاربرد دارد. سولفات مس که به‌عنوان سم و تصفيه کننده آب کاربرد دارد.

تاريخچه

مس برای تعدادی از تمدنهای قديمی ثبت شده، شناخته شده بود و تاريخ استفاده از آن حد اقل به 10000 سال پيش می‌‌رسد. يک آويزه مسی، متعلق به سال 8700 قبل از ميلاد در شمال عراق کنونی پيدا شد.نشانه هايی مبنی بر ذوب و خالص کردن مس از اکسيدهای آن مانند مالاکيت و آزوريت تا سال 5000 قبل از ميلاد وجود دارد.در عوض اولين نشانه‌های استفاده از طلا تقريبا" به 4000 سال قبل از ميلاد بر می‌‌گردد. مصنوعات مسی و برنزی که از شهرهای سومری و مصنوعات مصری که از مس و آلياژ آن با قلع يافت شده تقريبا" متعلق به 3000 سال قبل از ميلاد هستند. در يکی از اهرام يک سامانه لوله کشی با مس پيدا شده که مربوط به5000 سال پيش است. مصريان دريافتند افزودن مقدار کمی قلع، قالب گيری مس را آسان تر می‌‌کند بنابراين آلياژهای برنزی که در مصر کشف می‌‌شوند تقريبا" قدمتی همانند مس دارند. استفاده از مس در چين باستان حداقل به 2000 سال قبل از ميلاد مربوط بوده و تا 1200 سال قبل از ميلاد در اين کشوربرنز مرغوب ساخته می‌‌شده است.در نظر داشته باشيد چون مس به راحتی برای استفاده و کاربرد مجدد ذوب می‌‌شود، دوران ذکر شده تحت تاثير جنگها و کشورگشائيها قرار می‌‌گيرد.در اروپا مرد يخیOetzi ،مردی که به دقت نگهداری می‌‌شود و متعلق به3200 سال قبل از ميلاد است، تبری با نوک مسی در دست دارد که درجه خلوص فلز آن 7/99% می‌‌باشد. مقدار زياد آرسنيک موجود در موهای او نشان دهنده سرو و کار او با پالايش مس می‌‌باشد. استفاده ار برونز در مرحله‌ای از تمدن به قدری فراگير بود که آن مرحله را عصر برونز می‌‌نامند. برنج برای يونانيان شناخته شده بود اما اولين بار بصورت گسترده توسط روميان بکار رفت. به خاطر زيبايی درخشانش- بطوريکه در باستان برای ساخت آئينه از آن استفاده می‌‌شد -ونيزبه دليل ارتباط آن با قبرس که مربوط به الهه بود ،در اسطوره‌شناسی و کيمياگری فلز مس با الهه های آفروديت و ونوس پيوند دارد.در کيمياگری علامتی را که برای مس در نظر گرفته بودند ،علامت سياره ناهيد نيز بود.

ترکيبات

آلياژهای بسياری از مس وجود دارد- برنج آلياژ مس/روی و برنز آلياژ مس/ قلع است. متداول‌ترين حالات اکسيداسيون مس شامل حالت مربوط به مس يک طرفيتی cuprous، 1+Cu و حالتcupric ،2+Cu می‌‌باشد. کربنات مس به رنگ سبز است که بوسيله آن ظاهر منحصر به فرد بامها يا گنبدهای با پوشش مس روی بعضی ساختمانها ساخته می‌‌شوند. اکسيدهای مس ( مانند :اکسيد مس ايتريم و باريم 7δ Yba2Cu3O یا YBCO) پايه‌های بسياری از ابر رساناهای غير معمول را تشکيل می‌‌دهند. ترکيبات ديگر : سولفيد مس

هشدارها

با تمامی ترکيبات مس بايد طوری رفتار شود گويی سمی هستند ( مگر خلاف آن مشخص باشد). اين فلز در حالت پودری خطر آتش زايی دارد.30 گرم سولفات مس برای انسان کشنده است.مس موجود در آب آشاميدنی با غلظتی بيش از 1 ميلی گرم در ليتر موجب لک شدن لباسها و اقلام در آب می‌‌گردد. مقدار بی خطرمس در آب آشاميدنی انسان بر حسب منبع آن متفاوت است اما مرز آن بين 5/1 تا 2 ميلی گرم در هر ليترمی باشد.

به‌طور کلي مس از دو روش مهم استخراج مي‌شود که شامل روش پيرومتالورژي (خشک) و روش هيدرومتالورژي (تر) مي‌باشد. در حدود 90% مس توليد شده در دنيا از کانه‌هاي سولفوري و از روش پيرومتالورژي حاصل مي‌شود و روش هيدرومتالورژي براي استخراج مس از کانه‌هاي اکسيدي به‌خصوص کربناتها، سيليکات‌ها و سولفات‌ها و همچنين دورريز کارخانه‌ها بکار مي‌رود.
   روش‌هاي الکتروشيميايي نيز براي توليد مس خالص نهايي مورد استفاده قرار مي‌گيرند که شامل تصفيه‌ي الکتريکي آندها در حالت استخراج از روش پيرومتالورژي و استخراج الکتروليزي از محلول در روش هيدرومتالورژي مي‌باشد

 استخراج مس از كانه‌هاي سولفيدي (پيرومتالورژي):
   تقريباً 90% كانه‌ي مس اوليه‌ي دنيا به صورت كانه‌هاي سولفيدي است. سولفيدها به سهولت تحت عمليات هيدرومتالورژيكي قرار نمي‌گيرند، زيرا به‌راحتي حل نمي‌شوند. بنابراين قسمت اعظم استخراج مس توسط روش‌هاي پيرومتالورژي يا آتشي با كاني پرعيار شده‌ي مس انجام مي‌شود. عمل استخراج شامل مراحل زير مي‌باشد:
   1- پرعيار كردن به روش فلوتاسيون، 2- تشويه (مرحله‌ي اختياري)، 3- ذوب به صورت مات (در كوره‌هاي دمشي، شعله‌اي، الكتريكي يا تشعشي)، 4- مرحله تبديل به مس حفره‌دار.
   محصول نهايي اين مراحل متوالي، مس ناخالص حفره‌دار است كه بايد قبل از ساخت و كاربرد، پالايش گرمايي (شعله‌اي) و الكتروليتي شود

1- پرعيار كردن به روش فلوتاسيون:    كانه‌هاي مس كه امروزه استخراج مي‌شوند، كم‌عيارتر از آنند كه مستقيماً ذوب شوند. گرمايش و ذوب مقدار عظيمي مواد زائد، محتاج مقدار گزافي سوخت است. خوشبختانه، كاني‌هاي مس موجود در سنگ معدن را مي‌توان توسط روش‌هاي فيزيكي پرعيار و به نحو اقتصادي ذوب كرد.    موثرترين روش پرعيار كردن، فلوتاسيون است، كه در آن كاني‌هاي مس به شيوه‌ي انتخابي به حباب‌هاي هوايي كه از ميان پالپ آبي حاصل از كانه‌ي نرم شده بالا مي‌آيند، متصل مي‌شوند. انتخابي بودن فلوتاسيون ناشي از به‌كار بردن معرف‌هايي است كه كاني‌هاي مس را آب‌ران مي‌سازند، در حالي كه كاني‌هاي باطله آب‌گير باقي مي‌مانند. كاني‌هاي شناور شده در كف پايداري در بالاي محفظه فلوتاسيون جمع‌آوري مي‌شوند و به صورت كانه پرعيار شده درمي‌آيند. كاني پرعيار شده مس معمولا حاوي30- 20% مس است.    خردكردن و نرم‌كردن كانه به ذرات ريز، پيش از عمل فلوتاسيون الزامي است و كاربرد فلوتاسيون باعث تغيير شيوه‌ي ذوب از كوره‌ي دمشي به كوره‌هايي از نوع اجاقي مي‌شود، چرا كه بار كوره‌ي قبلي فقط بايد مواد تكه‌اي باشد (فرجي، 1371).

سلول‌هاي فلوتاسيون در كارخانه‌ي پرعياركني مس سرچشمه   نمايي از كوره‌ي تشويه        2- تشويه:    عمل تشويه شامل اكسايش جزئي سولفيدهاي پرعيار حاصل از فلوتاسيون و حذف جزئي گوگرد از آن‌ها به شكل So2 است. اين كار توسط واكنش كاني پرعيار شده با هوا در دماهايي بين 700- 500 درجه‌ي سانتي‌گراد، در كوره‌هاي تشويه‌ي اجاقي يا تشويه‌كننده‌ي بستر سيال در شرايط كاملاً كنترل شده، انجام مي‌گيرد. محصول كوره‌ي تشويه كلسين ناميده مي‌شود كه مخلوطي از اكسيدها، سولفات‌ها و سولفيدهاست و تركيب شيميايي آن توسط كنترل دماي فرآيند تشويه و نسبت هوا به كاني پرعيار شده، تغيير مي‌كند. فرآيند تشويه معمولاً خودسوز است و جريان تغليظ شده‌اي از گاز So2حدود 15-5% توليد مي‌كند.    از عمل تشويه اصولاً در كوره‌هاي ذوب شعله‌اي استفاده مي‌شود كه هدف اصلي از آن خشك‌كردن و گرمايش بار كوره‌ي شعله‌اي، با استفاده از حرارت واكنش‌هاي گرمازاي تشويه، است. محصولات گرم كوره‌ي تشويه نسبت به كاني پرعيار شده‌ي خيس و سرد، به انرژي كمتري براي ذوب نياز دارند، بطوري كه عمل تشويه باعث صرفه‌جويي قابل ملاحظه‌اي در سوخت و افزايش آهنگ ذوب مي‌شود. همچنين عمل تشويه باعث افزايش غلظت مس در مات FeS : Cu2S توليدي در حين ذوب مي‌شود، عاملي كه مقدار تبديل ناگزير بعدي (حذفFe و S) را كاهش مي‌دهد (فرجي، 1371).

3- ذوب مات:    هدف از ذوب مات تهيه‌ي فاز سولفيدي مذاب (مات)، شامل تمامي مس موجود در بار و فاز سرباره‌ي مذاب بدون مس است. مات متعاقباً براي تشكيل مس حفره‌دار ناخالص اكسيد مي‌شود و سرباره‌ي مرحله‌ي ذوب مستقيماً يا بعد از مرحله‌ي بازيابي مس دور ريخته مي‌شود.    عمل ذوب توسط ذوب تمامي بار كوره در دمايي حدود 1200 درجه‌ي سانتي‌گراد معمولاً همراه با روان‌ساز سيليسي، انجام مي‌گيرد. سيليس، آلومين، اكسيدهاي‌ آهن، آهك و ساير اكسيدهاي جزئي، سرباره‌ي مذاب را تشكيل داده و مس، گوگرد، آهن اكسيد نشده و فلزات قيمتي، مات را تشكيل مي‌دهند. سرباره سبك‌تر از مات و در آن تقريباً غير قابل حل است و به سهولت از آن جدا مي‌شود.    يكي از هدف‌هاي مهم ذوب مات، توليد سرباره‌اي جداشدني شامل حداقل ميزان مس است. اين كار توسط اشباع تقريبي سرباره از سيليس، از طريق گرم نگه‌داشتن كوره به حد كافي بطوري كه سرباره‌ مذاب و سيال باشد، و با اجتناب از شرايط اكسيدي اضافي، عملي است. اين شرايط اخير براي كاهش هر چه بيشتر تشكيل منيتيت جامد الزامي است چراكه شرايط چسبنده‌اي ايجاد مي‌كند و مانع جدا شدن مات از سرباره مي‌شود.    عمل ذوب اغلب اوقات در كوره‌هاي شعله‌اي سنتي انجام مي‌گيرد. كوره‌هاي دمشي هنوز در برخي نقاط، به‌ويژه در جاهايي كه كانه‌ها به صورت تكه‌اي در دسترس باشند، به‌كار مي‌روند، و كوره‌هاي الكتريكي در بعضي مناطق كه نيروي برق آسان است مورد استفاده قرار مي‌گيرند. يك فرآيند جديدتر به‌نام ذوب تشعشعي از واكنش‌هاي تشويه به عنوان منبع گرمايي جهت ذوب استفاده مي‌كند كه به علت نياز كم آن به سوخت در تعدادي ار كارخانه‌هاي جديد به كار گرفته شده است (فرجي، 1371).

ذوب مات   كوره‌ي دمشي        متداول‌ترين روش‌هاي ذوب به شرح زير مي‌باشند:    الف- كوره‌ي دمشي:    اگر چه استفاده گسترده از روش فلوتاسيون جهت تهيه كاني پرعيار شده باعث كاهش استفاده از كوره‌ي دمشي (بلند) شده است، اما هنوز تعدادي از كارخانه‌ها به‌ويژه در ژاپن و آفريقا از آن استفاده مي‌كنند. كوره‌ي دمشي دستگاهي است كه به طور مداوم كار مي‌كند و در آن بار سرد از يك تنوره‌ي عمودي، هم‌زمان با صعود گازهاي گرم (حاصل از سوختن كك و سولفيدهاي موجود در بار با هوايي كه از نزديك كف كوره بدان دميده مي‌شود) پايين مي‌آيد. نتيجه‌ي اين عمل خشك‌شدن، گرمايش و ذوب بسيار موثر بار، هم‌زمان با نزول آن براي تشكيل مات و سرباره در كف كوره است.    ذوب مواد سولفيدي مس در كوره‌ي دمشي توسط كلوخه‌هايي از كك متالورژي (كه از تخريب زغال‌سنگ قيري بدست مي‌آيد) و مقدار آن به 10-5% شارژ مي‌رسد. كك به عنوان قسمتي از سوخت مورد نياز بوده و از طرفي باعث ايجاد قابليت نفوذ و نگهداري بار مي‌شود. بقيه‌ي مواد تشكيل دهنده‌ي بار نيز بايد كلوخه‌اي باشند تا گازهاي داغ بتوانند از ميان فضاهاي موجود در بار بالا روند. بنابراين، مواد حاوي مس بايد از تكه‌هاي درشت سنگ معدن يا كاني پرعيار شده‌اي كه هم‌جوشي شده ،تشكيل شده باشند.    محصولات كوره‌ي دمشي سرباره و مات مذاب است كه پس از جمع‌آوري به تناوب خارج مي‌شوند. گرماي لازم براي ذوب توسط احتراق كك و گوگرد توليد مي‌شود. مي‌توان جهت تامين گرماي اضافي براي فرآيند، سوخت‌هاي مايع (مازوت) يا گازي (گاز طبيعي) را از طريق زنبورك‌ها به كوره تزريق كرد

ب- كوره‌ي شعله‌اي:    كوره‌ي شعله‌اي در حقيقت كوره‌اي اجاقي است كه در آن بار جامد شامل كاني پرعيار شده، كلسين (ماده تشويه شده) و روان‌سازهاي همراه با سرباره‌ي حاوي مس برگشتي از كنورتر و گرد و غبار، تا 1200 يا 1250 درجه سانتيگراد توسط گازهاي احتراقي داغ كه در سرتاسر حمام در حركت‌اند، گرما مي‌بيند. اين كوره شامل يك اجاق است كه توسط مواد ديرگداز (معمولاً منيزيت يا كروم - منيزيت) آسترشده و سقف آن از نوع قوس‌دار ثابت (سيليسي) يا آويزان (منيزيتي) است. كوره‌ي شعله‌اي توسط سوختن پودر زغال، سوخت نفتي يا گاز طبيعي در يك انتها گرم مي‌شود و گازهاي داغي را به وجود مي‌آورد كه در سرتاسر كوره حركت كرده و بار را ذوب مي‌كنند.    محصولات كوره‌ي شعله‌اي عبارتند از سرباره‌ي مذاب كه جدا مي‌شود و مات مذاب كه براي اكسيد شدن و تبديل به مس حفره‌دار يا بليستر به كنورتر فرستاده مي‌شود. مات و سرباره در كوره جمع و جداگانه از آن خارج مي‌شوند.    كوره‌ي شعله‌اي دو اشكال اساسي دارد: يكي اين‌كه در مقايسه با ساير واحدهاي ذوب‌كننده انرژي قابل ملاحظه‌اي مصرف مي‌كند (به شكل سوخت‌هاي هيدروكربني) و ديگر اين‌كه حجم زيادي از گازهاي احتراقي توليد مي‌كند كه داراي اندكي SO2 هستند. جداسازي موثر SO2 از گازها با چنين غلظت كمي مشكل است و بنابراين كوره‌هاي شعله‌اي باعث بروز مسائلي در زمينه‌ي آلودگي هوا مي‌شوند. به همين دليل فرآيند شعله‌اي در آينده بتدريج توسط روش‌هاي ذوب ديگر نظير روش‌هاي ذوب تشعشعي، الكتريكي يا پيوسته جايگزين خواهد شد. پيشنهاد ممكن ديگر بازيابي هيدرومتالورژيكي مستقيم مس از كاني‌هاي پرعيار شده‌ي سولفيدي است اما اين روش هنوز در مراحل تحقيقاتي و تاسيس واحدهاي پيشاهنگ قرار دارد (فرجي، 1371).

نمايي از كوره‌ي شعله‌اي   نمايي از كوره‌ي الكتريكي        ج- كوره‌ي الكتريكي:    ذوب در كوره‌ي الكتريكي مشابه ذوب در كوره‌ي شعله‌اي است، با اين تفاوت كه هيچ‌گونه سوخت خارجي به‌كار برده نمي‌شود. گرماي لازم جهت ذوب، ناشي از مقاومت سرباره است در برابر عبور جريان با آمپر بالا بين الكترودهاي كربني سنگيني كه در سرباره فروبرده شده‌اند. استفاده از كوره‌ي الكتريكي مقرون به صرفه است، زيرا مقدار گرمايي كه توسط گازها خصوصاً 2 SO خارج مي‌شود، نسبتاً كم است. به هر حال، انرژي الكتريكي گران است و استفاده از كوره‌ي الكتريكي تنها به مناطقي كه برق فراوان و نسبتاً ارزان باشد، محدود مي‌شود.    كوره‌ي الكتريكي داراي مزاياي كنترل و تنظيم‌پذيري دماست و چون فاقد محصولات احتراق است، كنترل شرايط اكسايش در آن به خوبي انجام مي‌شود. اين دو عامل باعث كنترل عالي خواص سرباره نظير غلظت منيتيت و ويسكوزيته مي‌شود و در نتيجه اتلاف مس در سرباره‌هاي مرحله‌ي ذوب كاهش مي‌يابد.

د- كوره‌ي تشعشعي:    تمامي كوره‌هاي دمشي، شعله‌اي و الكتريكي، مقدار قابل توجهي سوخت هيدروكربني يا انرژي الكتريكي جهت ذوب مصرف مي‌كنند در حالي‌كه مي‌توان انرژي قابل ملاحظه‌اي از اكسايش بار سولفيدي آن‌ها بدست آورد. به عبارت ديگر، ذوب در كوره‌هاي تشعشعي باعث استفاده‌ي قابل ملاحظه‌اي از انرژي احتراق سولفيدها توسط اكسيد كردن قسمتي از بار سولفيدي و استفاده از گرماي آزاد شده براي ذوب بار و سرباره مي‌شود.    مزاياي اساسي فرآيندهاي كوره‌ي تشعشعي عبارت است از: نياز اندك به سوخت هيدروكربني و سهولت حذف SO2 از گازهاي خروجي اين كوره‌ها. تنها عيب اين كوره، اتلاف نسبتاً بالاي مس در سرباره و گردوغبار خروجي از دودكش است اما مقدار بيشتر اين مس بازيابي مي‌شود (فرجي، 1371).

عمل تبديل        4- تبديل:    تبديل (كنورتور) مس شامل اكسيد‌كردن مات مذاب بدست آمده از مرحله‌ي ذوب (توسط هوا) است. عمل تبديل، آهن و گوگرد را از مات جدا كرده و مس حفره‌دار خام 99% توليد مي‌كند. اين فرآيند عموماً در يك كنورتر افقي استوآن‌هاي پيريس- اسميت كه با آجرهاي دير‌گداز آستر شده انجام مي‌گيرد. گاهي اوقات كنورتر داراي يك سيستم پيشرفته جمع‌آوري گاز است.    مات مذاب از طريق يك دهانه‌ي مركزي بزرگ به داخل كنورتر ريخته مي‌شود و هواي اكسنده از طريق يك رديف زنبورك كه در طول كنورتر قرار دارند، دميده مي‌شود. مات با دماي حدود 1100 درجه‌ي سانتي‌گراد افزوده مي‌شود و گرماي توليد شده در كنورتر كه ناشي از اكسايش آهن و گوگرد است براي خودسوز كردن فرآيند كافي است. محصول فرآيند تبديل، مس حفره‌دار است كه 0.1- 0.02% گوگرد دارد. تا زماني كه مقدار گوگرد به كمتر از 0.02% كاهش نيابد اكسيد مس به نحو چشمگيري تشكيل نمي‌شود، بنابراين اكسايش مس مسئله‌ساز نيست

توليد پيوسته و تك مرحله‌اي مس:    با توجه به آن‌چه گفته شد، هر سه مرحله‌ي استخراج پيرومتالورژيكي، يعني تشويه ذوب و تبديل، كنترل كننده‌ي فرآيند اكسايش مي‌باشند كه بطور متوالي دي‌اكسيدگوگرد، اكسيدآهن (كه به همراه مواد باطله و روان‌ساز به‌صورت سرباره درمي‌آيد) و نهايتاً مس فلزي توليد مي‌كنند. اين روش تركيبي، با روش تشويه و ذوب بطور توام در كوره تشعشعي شروع شده و با ذوب مقداري كاني پرعيار شده در كنورترها و با حضور اكسيژن فراوان ادامه مي‌يابد. در سال‌هاي اخير، مرحله‌ي سوم يا اكسايش Cu2S به مس حفره‌دار بطور موفقيت آميزي به‌صورت روش مداوم درآمده است كه توليد مس بليستر يا حفره‌دار را در يك مرحله امكان‌پذير مي‌سازد. از جمله فرآيندهاي مهم در توليد پيوسته مس مي‌توان به فرآيندهاي نورندا، وركرا و ميتسوبيشي اشاره نمود (فرجي، 1371).

نماهاي طولي و انتهايي رآكتور صنعتي تك مرحله‌اي نراندا (بيلي و همكاران، 1975)        الف- فرآيند نورندا:    فرآيند صنعتي نورندا معمولاً براي توليد مس مات با عيار بسيار بالا 75-70% به‌كار مي‌رود و براي توليد مس حفره‌دار كاربردي ندارد. رآكتورهاي نورندا در توليد مات با عيار بسيار بالا كاملاً موفق بوده‌اند و هركدام از آن‌ها در صورتي كه از هواي حاوي اكسيژن 33-24% استفاده كنند، روزانه تا 1900-1100 تن كاني پرعيار شده‌ي خام را مي‌توانند مورد عمل قرار دهند. اين رآكتورها براي برطرف كردن بخش عمده‌ي نياز گرمايي خود از گرد زغال كه همراه كاني پرعيارشده بارگيري مي‌شود استفاده مي‌كنند كه در مواردي كه زغال فراوان و قيمت آن نسبت به قيمت سوخت‌هاي هيدروكربني ارزان باشد، اين نيز مزيتي به‌شمار مي‌رود.    عمليات فرآيند شامل مراحل زير است:    1- بارگيري كاني پرعيارشده‌ي خام به‌صورت گندله (10% آب) و روان‌ساز سيليسي بر روي سطح سرباره به وسيله‌ي پرتابگر تسمه‌اي. 2- دمش هواي غني شده از اكسيژن از طريق زنبورك‌هاي مستغرق. 3- تخليه‌ي سرباره از ناحيه‌ي مقابل ناحيه‌ي بارگيري. 4- تخليه‌ي متناوب مس حفره‌دار از ته رآكتور از طريق دهانه‌ي بارريز گرم شده. 5- سوزانيدن گاز طبيعي يا نفت در مشعل‌هاي دو سر رآكتور.    گاز توليدشده در رآكتور،‌ 8-5% SO2 دارد. اين گاز از طريق دهانه خارج و در يك محفظه‌ي جمع‌آوري گرد و غبار جمع مي‌شود. مس حفره‌دار توليد شده در ته چاهي در انتهاي رآكتور جمع مي‌شود و از اين محل مس حفره‌دار به داخل پاتيل‌ها ريخته مي‌شود، سپس اين مس جهت جداكردن گوگرد به كوره‌ي آند فرستاده مي شود. مقدار گوگرد مس حفره‌دار توليدشده در فرآيند نورندا به مراتب از مقدار گوگرد توليدشده در فرآيند سنتي بيشتر است و از اين‌رو به هواي بيشتر و زمان بيشتري براي اكسايش در كوره‌ي آند نياز دارد كه بزرگ‌ترين عيب اين فرآيند به‌حساب مي‌آيد.    سرباره نيز به‌داخل پاتيل‌ها ريخته مي‌شود و سپس به‌صورت تختال ريخته‌شده به آرامي سرد مي‌شود. اين تختال‌ها خرد و نرم شده و مس آن‌ به روش فلوتاسيون از سرباره جدا مي‌شود. سرباره معمولاً 12-8% مس دارد و باطله‌ي نهايي فلوتاسيون داراي 5% مس است. سرباره‌ي پرعيارشده (حدود 55% مس) با كاني‌ پرعيارشده‌ي جديد مخلوط شده و در رآكتور مجدداً ذوب مي‌شود.

پالايش گرمايي و الكتروليتي مس حفره‌دار:    در حقيقت تمامي مس حفره‌دار توليد شده توسط فرآيندهاي فوق‌الذكر توسط روش الكتروشيميايي تصفيه مي‌گردد تا مسي با درجه‌ي خلوص بالا، 99/99% بدست آيد. مس كاتدي بدست آمده براي مصارف الكتريكي و غيره بسيار مناسب است.    روش پالايش الكتروشيميايي نيازمند آندهاي مستحكم، صاف و نازك است تا در محفظه‌هاي پالايش در ميان كاتدها قرار گيرند. پالايش الكتروليتي شامل جداكردن مس به‌طريقه‌ي الكتروشيميايي از آند ناخالص و رسوب ترجيحي مس حل‌شده به شكل خالص بر روي صفحه‌ي نازك كاتد مسي است (فرجي، 1371).

مس كاتدي   چرخ گردان        آماده‌سازي آندها:    در اكثر موارد مس حفره‌دار مذاب مستقيماً پالايش گرمايي مي‌شود. اما گاهي اوقات مس حفره‌دار جهت حمل به پالايشگاه كه در محل ديگري قرار دارد، ريخته‌گري مي‌شود كه در آنجا اين شمش‌هاي ريخته‌شده جهت تهيه‌ي آند ذوب مي‌شوند. در مورد اخير، قراضه‌ي مس و قراضه‌ي آند همراه شمش مس ‌حفره‌دار ذوب مي‌شوند. عمل پالايش گرمايي در كوره‌هاي دوار انجام مي‌گيرد.    هدف اوليه‌ي پالايش گرمايي، گوگردزدايي از مس حفره‌دار مذاب است تا از توليد حفره به هنگام انجماد جلوگيري كند. براي رسيدن به اين هدف دو مرحله بايد طي شود: يكي اكسايش گوگرد با هوا تاحد 0.001 يا 0.003 گوگرد در مس و ديگري حذف اكسيژن موجود در مس در خلال تبديل و پالايش مرحله‌ي قبل. پالايش گرمايي در كوره‌هاي دوار انجام مي‌گردد. دماي عمليات در حدود 1130-1150 درجه‌ي سانتي‌گراد است كه گداز كافي براي آندريزي را تامين مي‌كند.    تقريباً تمام آندهاي مسي در قالب‌هاي روباز پهن كه روي چرخ گردان بزرگي قرار دارند، ريخته مي‌شوند. گردش چرخ بدين جهت است كه قالب‌هاي آند را در زير جريان مذاب مس قرار دهد، تا مذاب به داخل آن‌ها ريخته‌شود. وقتي يك قالب پر شد، چرخ دوباره شروع به گردش مي‌كند تا قالب خالي بعدي پر شود. در حالي‌كه صفحه‌ي چرخ مي‌گردد، آندهاي تازه ريخته‌شده به‌وسيله‌ي پاشش آب‌سرد و بعد از نيم‌دور چرخش از قالب‌هاي خود جدا مي‌شوند.    مهم‌ترين جنبه‌ي آندريزي علاوه بر سطح صاف، دقت در ضخامت يعني وزن آندهاست كه بايد تا حد امكان يكنواخت باشد. اين يكنواختي و هماهنگي سبب مي‌شود كه در خلال پالايش الكتروليتي، تمام آندهاي يك سلول الكتروليز هم‌زمان خورده شوند.

استخراج مس از کانه هاي اکسيدي ( هيدرومتالورژي):    اگر چه مس اغلب اوقات به شكل سولفيدي يافت مي‌شود، به‌صورت اكسيدي نيز به شكل كربنات‌ها، اكسيدها، سيليكات‌ها و سولفات‌ها، به ويژه در آفريقا، وجود دارد. اغلب كاني‌هاي اكسيدي به طريقه‌ي موثرتري تحت عمليات هيدرومتالورژيكي، يعني انحلال در اسيد سولفوريك و به دنبال آن رسوب يا استخراج الكتريكي مس از محلول، قرار مي‌گيرند.    سنگ معدن به طريق شكسته‌شدن براي انحلال آماده مي‌شود تا براي استخراج موثر، سطح زيادي ‌بدست آيد. سپس با يك ماده‌ي حلال يعني اسيد سولفوريك، به روش وزني در توده‌ها يا انباشته‌هاي بزرگ كانه‌ي كم‌عيار، يا توسط تلاطم مكانيكي در حوضچه‌ها يا مخازن تماس پيدا مي‌كنند.    محلول‌هاي حاصل از انحلال براي بازيابي مس توسط رسوب برروي قراضه‌ي آهن يا، در مورد محلول‌هاي حاصل از انحلال تغليظ شده، توسط استخراج الكتروليتي، تحت عمليات قرار مي‌گيرند. مس بدست آمده از روش جانشيني با آهن آلوده مي‌شود و معمولاً در يك كوره‌ي ذوب يا كنورتر يك كارخانه‌ي سنتي ذوب سولفيد، مجدداً مورد عمل قرار مي‌گيرد. مس بدست آمده توسط استخراج الكتروليتي ذوب و ريخته‌گري شده و براي فروش جهت مصارف غير الكتريكي عرضه مي‌شود.

انحلال انباشته‌اي، توده‌اي يا درمحل؛ بازيابي مس به روش استخراج توسط حلال و استخراج الكتروليتي.        الف- استخراج به روش حلال:    محلول‌هاي حامل حاصل از انحلال انباشته‌اي كانه‌هاي كم‌عيار از لحاظ مقدار مس فقيرند و مس موجود در آن‌ها معمولاً توسط جانشيني بر روي آهن بازيابي مي‌شود. اما اخيراً حلال‌هاي آلي كه يون‌هاي مس را از اين محلول‌هاي رقيق به نحوه‌ي انتخابي استخراج مي‌كنند، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. از اين گذشته، حلال‌هاي آلي متعاقباً مي‌توانند اين مس را به يك محلول اسيدي قوي و غني از مس منتقل كنند،‌ كه براي استخراج الكتروليتي مس مناسب باشد.    استخراج به روش حلال هم به‌جهت خالص‌سازي محلول‌ها و هم براي تغليظ فلزات حل‌شده‌ي درون حجم كمتري از محلول، كاربرد روز افزوني در صنايع هيدرومتالورژي پيدا مي‌كند.    ب- استخراج الكتروليتي:    مس را مي‌توان توسط استخراج الكتروليتي از محلول‌هاي غليظ حاصل از انحلال يا از الكتروليت‌هاي توليد شده به طريق استخراج به روش حلال به صورت قابل عرضه به بازار بازيابي كد. استخراج الكتروليتي شبيه به پالايش الكتروليتي است، با اين تفاوت كه آند از تركيبات غير قابل حل نظير سرب حاوي آنتيموان انتخاب مي‌شود. واكنش كلي استخراج الكتروليتي مس را مي‌توان چنين نوشت:    CuSO4+H2O => Cu+1/2 O2+HSO4    در طي اين فرآيند، مس بر روي كاتد نشسته، اكسيژن در آند آزاد شده و اسيد سولفوريك براي استفاده‌ي مجدد دوباره توليد مي‌شود. استخراج الكتروليتي نيازمند ولتاژي حدود 10 برابر ولتاژ مورد استفاده در پالايش الكتروليتي است و بنابراين اين روش انرژي بسيار بيشتري مصرف مي‌كند. به‌علاوه، درجه‌ي خلوص محصول كاتد (به علت آلودگي ناشي از آند سربي كه كاملاً نامحلول نيست) نسبت به مس حاصل از پالايش الكتروليتي كمتر است. مس حاصل از استخراج الكتروليتي براي مصارف الكتريكي كه بيشترين كاربرد را دارند مناسب نيست و براي مصارف ديگر به‌كار مي‌رود.

ذوب و ريخته‌گري مس كاتد:    كاتدهاي حاصل از پالايش الكتروليتي 90-95% مس توليدي از منابع اوليه را تامين مي‌كنند. ضمن اينكه اين كاتدها را مي‌توان از قراضه‌ي مس ذوب‌شده نيز بدست آورد. كاتدهاي بدست آمده از استخراج و پالايش الكتروليتي در محيط كنترل شده‌ي احيايي براي ريخته‌گري به اشكال صنعتي ذوب مي‌شوند. سوخت‌هاي مورد استفاده، كم‌گوگرد هستند تا از جذب آن در محصول مس اجتناب شود. عمل ذوب غالباً در كوره‌هايي با تنوره‌ي عمودي (آساركو) انجام مي‌گيرد كه در آن كاتدها حين حركت به سمت پايين توسط گازهاي داغ متصاعد توليد شده بر اثر احتراق سوخت در روزنه‌هاي تعبيه شده در دورادور پايين كوره، گرم مي‌شوند. ذوب كامل و سريع است و مادامي كه اتمسفر ملايم احيايي برقرار باشد اكسايش يا جذب ناخالصي اتفاق نمي‌افتد.    مرسوم‌ترين محصول كاتدهاي حاصل از پالايش الكتروليتي مس چقرمه‌ي الكتروليتي است مشخصه‌ي مس چقرمه صاف بودن سطح آن (بدون انقباض در حين انجماد) بعد از ريخته‌گري در قالب روباز است. اين مس كمتر از 10ppm گوگرد دارد اما مقدار اكسيژن و هيدروژن آن براي حذف انقباض ناشي از تشكيل بخار آب در حين انجماد، كافي است. اين مس به طور پيوسته در سيستم‌هاي مجتمع ريخته‌گري پيوسته/ نورد ميله يا به صورت ميله‌هاي يك روتخت 100 كيلوگرمي در قالب‌هاي روباز افقي ريخته مي‌شود، هر دو محصول براي توليد سيم مناسبند.    ساير انواع مس حاصل از پالايش الكتروليتي، مس اكسيژن‌زدايي شده با فسفر جهت مصارف جوشكاري و لحيم‌كاري سخت و مس بي‌اكسيژن براي مصارف الكترونيكي‌اند. اين‌ها در قالب‌هاي عمودي با سيستم خنك‌كننده‌ي آبي براي كاهش هرچه بيشتر حفره‌هاي انقباضي و دورريز، ريخته‌گري مي‌شوند.    كاتدهاي حاصل از استخراج الكتروليتي مانند كاتدهاي حاصل از پالايش الكتروليتي ذوب مي‌شوند اما محصول معمولاً به‌صورت تختال يا شمشال ريخته‌گري مي‌شود تا به ورق و لوله تبديل شود. هر دونوع كاتد را مي‌توان مستقيما براي تهيه‌ي آلياژها (برنج و برنز و غيره) نيز فروخت (فرجي، 1371).

نقره آلماني از انواع آلياژهاي مس و نيکل   لامپ برنجي آلياژ مس و روي

   آلياژهاي مس:
   مس داراي آلياژهاي گوناگوني با ساير فلزات مثلاً قلع، روي و غيره مي‌باشد که کاربرد آن را وسيع‌تر مي‌نمايد. از اين ميان، مهم‌ترين گروه برنج‌ها هستند مانند «تومباک» با 10% روي و 90% مس و يا «مانتز متال» كه شامل 30% روي و 60% مس و 10% قلع و سرب مي‌باشد.
   بر‌نج‌ها از لحاظ خواص مکانيکي بر مس برتري دارند و از طرفي هزينه‌ي تهيه‌ي آن‌ها از مس خالص کمتر است زيرا که روي بکاررفته از مس ارزان‌تر است. برنج‌ها در صنايع و بطور کلي در مهندسي شيمي کاربرد زيادي دارند. برنز نيز آلياژ مس و قلع است که مقدار قلع تا 20% مي تواند در آلياژ وجود داشته باشد. اگر چه برنزها سخت‌تر از مس مي باشند ولي قابليت ماشين‌کاري و ريخته شدن خيلي خوبي دارند. به علت مقاومت زياد برنز در مقابل خوردگي از آن‌ها براي ساختن شير و لوله‌هاي آب و گاز استفاده مي‌شود. برنزها به‌علت داشتن ضريب اصطکاک کم و مقاومت در برابر سايش در ساختن ياتاقآن‌ها، چرخ‌دنده‌ها و دنده‌ها نيز بکار مي‌روند.
   آلياژهاي مس و نيکل به مقدار محدودي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. از بهترين اين نوع آلياژها، مي‌توان نقره‌ي آلماني با 80% مس و 20% نيکل و نيز آلياژ مونل با 68% نيکل، 28% مس و 10% آهن و منگنز را نام برد. «مونل متال» به‌علت مقاومت زياد در مقابل خورندگي و خواص مکانيکي خوب و همچنين قابليت ماشين‌کاري خوب در مهندسي ابزار دقيق از قبيل ابزار جراحي، دستگاه‌هاي شيميايي و غيره بکار مي‌رود. کات کبود CuSO4,5H2O، در صنايع شيميايي، دباغي و صنايع پوست و نيز در رنگ‌‌سازي و ساخت ابريشم مصنوعي بکار مي‌رود.

مراحل فلوتاسيون:

1-آسيا كردن مواد معمولا به روش تر تا ابعادي كه كاني هاي با ارزش از يكديگر وازكانيهاي باطله جدا يا آزاد شوند.

2-آماده سازي مواد به منظور ايجاد شرايط لازم براي اتصال كاني مطلوب به حبابهاي هوا

3-ايجاد يك جريان بالارونده از حبابهاي هوا در گلاب(مرحله هوادهي)

4-تشكيل يك لايه كف غني از ذرات كاني مطلوب روي سطح گلاب(كف سازي)

5-برداشت كف غني از ذرات كاني(كف گيري).

نكته:آسيا كردن جزو مراحل فلوتاسيون نمي باشد اما چون ميزان خرد كردن مواد اثر بسيار مهمي روي فرايند فلوتاسيون دارد، ذكرآن لازم است. مثلا توليد ذرات خيلي ريز نتيجه خردايش زياد بوده وذرات نرمه سطوح كاني ها را پوشانده ودر فرايند فلوتاسيون اختلال ايجاد مي كنند(همانطور كه گفتيم فلوتاسيون با سطح ارتباط دارد).

عمليات مختلف يك فرايند فلوتاسيون در ماشين فلوتاسيون انجام ميشود. براي ايجاد حبابهاي هوا از ورود مستقيم هواي تحت فشار ويا به هم زدن گلاب ويا هردو استفاده ميشود.

براي اتصال ذرات كاني به حبابهاي هوا، بايد يك لايه نازك آبران بروي سطح كاني ايجاد گردد،ضمن آنكه سطوح ساير كانيها بايد آبپذير باقي بماند تا جذب هوا نشود وبه محصول كف نيايد. نكته مهم فلوتاسيون در اين است كه ايجاد چنين شرايط فيزيكي وشيميايي سطحي توسط مواد شيميايي خاصي صورت مي گيرد. پس انتخاب تركيبي از مواد شيميايي مناسب براي هر كانسنگ مشخص قدم مهم واساسي فرآوري آن كانسنگ است.

از فلوتاسيون جهت فرآوري كانيهاي زيادي استفاده ميشود براي مثال ميتوان به كانسنگهاي سولفوري مس، سرب وروي(كالكوپيريت وگالن واسفالريت)،موليبدن،كبالت،فسفات،فلدسپار وذغالسنگ اشاره كرد اما بيش از همه از فلوتاسيون در فرآوري كانيهاي مسي/سرب/روي استفاده ميشود.

مواد شيميايي مورد مصرف در فلوتاسيون:

      ●   كلكتورها: مواد آلي قطبي هستند كه روي سطح كاني جذب شده وآنرا آبران ميكنند.

      ●   تنظيم كننده ها: مواد شيميايي كه براي تنظيم محيط فلوتاسيون مانند ph بكار ميروند. (اسيدها وقلياها)

      ●   فعالسازها: موادي كه ميتوانند شرايط جذب كلكتور را روي سطح كاني بهبود ببخشند براي مثال ميتوان به سولفات مس بعنوان فعال

           كننده اسفالريت اشاره كرد.

      ●   بازدارنده ها: مواد شيميايي كه ميتوانند مانع جذب كلكتور روي يك كاني شوند. مانند سولفات روي كه اسفالريت را در فلوتاسيون

            گالن بازداشت ميكند(نكته:با اصطلاحات آشنا شويد).

      ●   كفسازها: مواد آلي هستند براي ايجاد كف با خصوصيات مناسب(از نظر پايداري كف و. . . )بكار ميروند.

فرايند فلوتاسيون را ميتوان از ديدگاه هاي مختلفي مورد بررسي قرار داد. شيمي فلوتاسيون بحث مفصلي است كه از شيمي سطح كانيها،فصل مشترك فازهاي جامد،گاز ومايع، نحوه جذب كلكتور و. . . صحبت خواهد كرد.

ماشين هاي فلوتاسيون نحوه اختلاط مواد جامد با آب ومواد شيميايي ونحوه ايجاد حباب هوا وهمچنين ابعاد سلول فلوتاسيون را بررسي مي كنند كه جنبه مكانيكي فرايند فلوتاسيون را مطرح ساخته كه اينگونه مباحث منابعي براي طرح سئوال نبوده اند.

در اين گفتار سعي شد مقدمه اي از آنچه در فلوتاسيون مطرح است، بيان شود اما دورنماي مسير مطالعاتي ما براي تكميل بحث شامل بخش هاي زير است:

      ●   بررسي شيمي سطح(در ارتباط با شيمي فيزيك) ومحيط سه فازي هوا-آب –جامد ونيروهاي اين محيط

      ●   مباحثي درباره بار سطحي كانيها وپتانسيل سطح

      ●   مواد شيميايي كه در فلوتاسيون بكار ميروند

      ●   فلوتاسيون كاني هاي مختلف وشرايط آن

      ●   سينيتيك فلوتاسيون

منبع:http://farid-rashidi66.parsfa.com/post-205247.html

کانه آرایی
مقدمه

کانه آرایی مجموعه عملیاتی است که بر روی ماده معدنی ، پس از استخراج انجام می‌شود تا آن ماده را قابل مصرف کند. هر ماده معدنی که بطور اقتصادی قابل بهره برداری باشد کانه (ore) نامیده می‌شود. هر کانه متشکل از تعدادی کانی است که حداقل یکی از آنها کانی با ارزش موجود در ماده معدنی است و در حقیقت ماده معدنی برای دستیابی به آن کانی استخراج می‌شود، سایر کانیهای متشکله ماده معدنی را گانگ می‌نامند.






تاریخچه کانه آرایی

نخستین دوره زندگی بشر ، عصر حجر نام گرفته است. بشر اولیه برای ساخت آلات و ابزار مورد نیاز خود به موازات گیاهان از رنگ استفاده می‌کرد که آثار زیادی از آن در حفاریهای باستان شناسی بدست آمده است. برای ساخت این ادوات سنگی ، شناخت خواص آنها برای بشر اولیه ضروری بوده است. بنابراین یکی از اولین علومی که بشر سعی در فراگیری آن کرد، سنگ شناسی و کانی شناسی بود. در کنار این دانش انسان نیازمند فنونی برای جدا کردن سنگ یا کانی مورد نظر از سایر کانیها بود. بنابراین می‌توان گفت که انسان از عصر حجر در پی دستیابی به روشهای حتی‌المقدور ساده برای کانه آرایی بوده است. شواهد زیادی از کانه آرایی و ذوب مواد معدنی از دوران پیش از تاریخ موجود است.

هدف از کانه آرایی

هدف از عملیات کانه آرایی در بیشتر موارد جدا کردن کانی یا کانیهای با ارزش از گانگ است. کانه استخراج شده ، از شروع عملیات کانه آرایی ، بار اولیه نامیده می‌شود. پس از مجموعه عملیات کانه آرایی ، محصولی به نام محصول آراسته تولید می‌شود که مشخصات فی آن توسط مصرف کننده مشخص شده است. این مشخصات شامل عیار ، دانه بندی ، نوع و مقدار سایر کانیهای همراه ، میزان رطوبت و غیره است.

باقیمانده بار اولیه ، باطله نام دارد که باید برای انبار کردن آن محلی مناسبی را در حوالی کارخانه کانه آرایی پیش بینی کرد. با کاهش تدریجی ذخایر معدنی پرعیار ، اکتشاف و بهره برداری از کانسارهای بزرگ با کانیهای مخلوط ضروت پیدا می‌کند. به موازات آن ، کانه آرایی نیز دارای اهمیت بیشتری می‌شود که برای جوابگویی به نیازهای صنعتی ، باید به گسترش زمینه‌های تحقیقاتی پیشرفته‌تری دست یافت.

مرحله اول کانه آرایی

بسته به نوع کانه و مشخصات مورد نظر در محصول آراسته ، عملیات کانه آرایی ممکن است شامل مراحلی ساده یا بسیار پییچیده باشد. نخستین مرحله این عملیات ، آزاد کردن کانیهای با ارزش موجود در کانه از کانیهای گانگ است. برای نیل به این هدف باید کانه را طی یک یا چند مرحله توسط انواع سنگ شکنها ، آسیاها خرد کرد. بررسی عملیات خرد کردن معمولا همراه با عملیات طبقه بندی از نظر ابعاد است که به منظور بدست آوردن محصولی با دانه بندی مشخص و یارای خارج کردن دانه‌هایی که به میزان لازم خرد شده‌اند، انجام می‌شود. بدین تربیت از خرد شدن بیش از حد دانه‌ها جلوگیری می‌شود.





مرحله دوم کانه آرایی

مرحله دوم شامل عملیات پر عیار کردن یا جدا کردن کانیهای با ارزش از کانیهای گانگ است. این عملیات بر مبنای مشخصات کانیها پایه گذاری شده‌اند و با استفاده از اختلاف خواص فیزیکی ، شیمیایی یا شیمی فیزیکی کانیها با یکدیگر می‌توان آنها را جدا کرد. این عملیات که بطور جامع تر ، روشهای آرایش نامیده می‌شوند شامل روشهای سنگجوری ، ثقلی ، الکتریکی ، مغناطیسی ، فلوتاسیون ، هیدرومتالوژی و غیره می‌شوند.

مراحل سوم کانه آرایی

با توجه به اینکه بیشتر روشهای آرایش به طریقه تر انجام می‌شوند، بنابراین مرحله سوم عملیات کانه آرایی را می‌توان شامل عملیات جدا کردن فازهای جامد و مایع از یکدیگر یا به عبارت دیگر آبکش کردن و خشک کردن محصولات آراسته دانست که توسط تیکنر (thickener) ----- و خشک کن انجام می‌شود.

مرحله نهایی کانه آرایی

مرحله نهایی نیز شامل عملیات تخلیه کانیهای گانگ (باطله) و در بیشتر حالات ، بازیابی آب موجود در بخش از مواد است. این کار در سه باطله (Tailings dam) انجام می‌شود.

طراحی کارخانه کانه آرایی

برای طراحی یک کارخانه کانه آرایی ، لازم است ابتدا کانه مورد نظر در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گیرد. درجه اطمینان به نتایج حاصل از این مطالعات ، بستگی به دقت نمونه برداری دارد. در عملیات مقدماتی اکتشافی ، با توجه به محدودیت در نمونه قابل دسترسی ، تهیه نمونه نماینده امکان پذیر نیست، لیکن این مطالعات به منظور بررسی قابلیتی آرایش سنگ معدنی ضروری است و در حقیقت عملیات اکتشافات تفضیلی در صورت مثبت بودن نتایج حاصل از این مرحله انجام می‌شود.

با ادامه عملیات اکتشافی ، نمونه‌های تهیه شده از ترانشه‌ها ، تونلها یا چاههای اکتشافی و مغزه‌های حفاری قابل اعتمادتر می‌شوند و بر مبنای نتایج حاصل از مطالعات آزمایشگاهی بر روی نمونه‌ها می‌توان شمای عملیات مقدماتی کارخانه را تهیه کرد. پس از خاتمه مطالعات آزمایشگاهی در بیشتر حالات ، لازم است آزمایشهایی بر روی نمونه‌هایی با حجم بیشتر و بطور پیوسته در کارخانه نیمه صنعتی انجام شود و بر مبنای نتایج حاصل از این بخش شمای عملیات نهایی کارخانه تهیه می‌شود. با توجه به اینکه نتایج حاصل از عملیات کانه آرایی در مراحل آزمایشگاهی و نیمه صنعتی بستگی به نمونه برداشت شده دارد. لذا دقت در انتخاب روش مناسب نمونه برداری و اجرای صحیح آن اهمیت زیادی در طرای کارخانه دارد. 
 

درس‌های این رشته در طول تحصیل:

دروس پایه:
ریاضیات عمومی، ریاضیات کاربردی، برنامه‌نویسی و آمار، فیزیک الکتریسته و مغناطیس، شیمی معدنی، رسم فنی و نقشه‌خوانی، اجزاء ماشین، کارگاه.
دروس اصلی:
کانی شناسی، سنگ‌شناسی، هیدرولیک، الکترونیک، شیمی تجزیه
دروس تخصصی:
تهیه مواد معدنی، روش‌های فیزیکی کانه‌آرائی، فلوتاسیون، سرویس و نگهداری ماشین‌آلات، کنترل، مدیریت و قوانین کار، ایمنی و کمک‌های اولیه،‌ زبان تخصصی، کار‌آموزی

سيكلون (Cyclone)

براي خرد كردن بيشتر محصول به‌دست آمده در مسيرهاي سنگ‌شكني، از انواع آسياها استفاده مي‌شود. آسياها ممكن است به طريقه خشك يا تر كار كنند كه انتخاب آن بستگي به نوع كانه و مراحل بعدي عمليات دارد.

به‌عنوان مثال اكثر كانه‌هاي سولفوره به طريقه تر، طي يك يا چند مرحله آسيا مي‌شوند تا به درجه آزادي مناسب برسند. كانه‌هاي آهن را ممكن است بسته به نوع عمليات پرعيار كردن، به طريقه تر يا خشك آسيا كرد. در مورد كانه‌هاي غير فلزي، مسيرهاي آسيا كردن بسيار متفاوت هستند. به عنوان مثال در مورد باريت اكثرا آسيا كردن و پرعيار كردن به طريقه تر است و نظر به ‌اين كه محصول پرعيار شده آن، در صنايع مربوطه بايد دانه‌بندي كوچكتري داشته باشد، ابتدا خشك مي‌شود و مراحل بعدي آسيا كردن به طريقه خشك انجام مي‌شود.

از انواع آسيا‌هاي متداول در صنعتي مي‌توان به آسياهاي ميله‌اي، آسياهاي گلوله‌اي، آسياهاي لوله‌اي، آسياهاي خودشكن، آسياهاي نيمه خودشكن، آسياهاي قائم، آسياهاي غلتكي، آسياهاي دمشي و... اشاره كرد.

آسیای گلوله ای

به گزارش خبرگزاري فارس از تبريز به نقل از روابط عمومي استانداري آذربايجان شرقي، احمدعليرضا بيگي در نشست كميته برنامه‌ريزي و توسعه شهرستان ورزقان با اشاره به خسارات زيست محيطي فعاليت اين واحد معدني، عدم بهره‌مندي مردم اين شهرستان از منافع معدن مس سونگون را قابل قبول ندانست. وي با اشاره به كمرنگ بودن اشتغالزايي اين معدن در ورزقان، گفت: تا به حال وجود معدن مس سونگون نه تنها فايده چنداني به حال اين شهرستان نداشته است، بلكه زمين‌هاي كشاورزي منطقه هم كاهش يافته است. وي اظهارداشت: نقش اين مجموعه در توسعه استان با همكاري و مشاركت مس سرچشمه در اجراي طرح‌هاي مختلف در استان كرمان، قابل مقايسه نيست. بيگي افزود: بايد امكاناتي براي تحصيل مهارت فرزندان اين آب و خاك در صنعت مس فراهم شود تا در آينده فرزندان خود شهرستان، مس سونگون را اداره كنند. وي گفت: آغاز اين كار از طريق آموزش و پرورش، ايجاد هنرستان فني و دانشگاه ميسر مي‌شود. بيگي، احداث جاده كمربندي براي مس سونگون را ضروري دانست و اضافه كرد: عبور كاميون‌هاي حامل كنسانتره علاوه بر تخريب خيابان‌ها، موجب سلب امنيت اهالي شهرستان مي‌شود. استاندار آذربايجان شرقي در ادامه از مدير مجتمع مس سونگون خواست به طور جدي پيگير اين مسئله باشد و تا سه ماه آينده اين جاده كمربندي، ايجاد شود در غير اين صورت از عبور كاميون‌هاي كنسانتره مس جلوگيري مي‌شود. بيگي همچنين بر مرمت و بازسازي جاده قديمي شهر كه عبور كاميون‌هاي مس در تخريب آن نقش زيادي داشته با هزينه مس تاكيد كرد و گفت: عمليات مالي اين شركت، بايد داخل استان صورت گيرد. استاندار آذربايجان شرقي با اشاره به موقعيت‌هاي گردشگري شهرستان ورزقان گفت: بزرگراه تبريز ـ خاروانا زيرساخت ارتباطي مناسبي براي اين شهرستان فراهم مي‌كند. وي با توجه به استعداد مناسب منطقه براي كشاورزي، بر ضرورت سرمايه‌گذاري بيشتر در اين بخش تاكيد كرد و گفت: سد حاجيلار و آقبلاغ زمينه گسترش كشاورزي در اين شهرستان را بيش از پيش مساعد كرده است. بيگي در عين حال به استفاده از روش‌هاي جديد آبياري و جلو گيري از هدررفت آب تاكيد كرد.

مجتمع مس سونگون در 30 کیلومتری شمال شهرستان ورزقان واقع شده است.

معدن مس سونگون بر روی کمربند متالوژی جهانی موسوم به کمربند آلپ-همالیا قرار دارد.

ذخیره قطعی معدن مس سونگون 806 میلیون تن با اعیار متوسط 62/0 درصد برآورده شده است که طراحی اولیه آن براساس استخراج هفت میلیون تن در شش سال نخست و 14 میلیون تن در سالهای بعدی انجام گرفته است.