فرآوری سبزمس با روش بیولیچینگ محمد قره داغلی-روش‌های تولید مس از سنگ معدن در صنعت، شامل دو روش عمده پیرومتالورژی و هیدرومتالورژی می‌باشد. ۱-روش پیرومتالورژی شامل مراحل استخراج کانسنگ، پر عیارکردن، ذوب و ریخته‌گری اند و در نهایت پالایش الکترولیزی و دستیابی به مس خالص می‌باشد. روش هیدرومتالورژی شامل مراحل استخراج کانسنگ، خردابش/آگلومراسیون، انحلال و […]
فرآوری سبزمس با روش بیولیچینگ
محمد قره داغلی-روش‌های تولید مس از سنگ معدن در صنعت، شامل دو روش عمده پیرومتالورژی و هیدرومتالورژی می‌باشد.
۱-روش پیرومتالورژی شامل مراحل استخراج کانسنگ، پر عیارکردن، ذوب و ریخته‌گری اند و در نهایت پالایش الکترولیزی و دستیابی به مس خالص می‌باشد. روش هیدرومتالورژی شامل مراحل استخراج کانسنگ، خردابش/آگلومراسیون، انحلال و پالایش است.
۲- روش هیدرومتالورژی
در روش هیدرومتالورژی، کانسنگ‌های معدنی پس از استخراج از معدن تحت عملیات خردایش و آگلومراسیون قرار گرفته و با انجام عملیات انحلال (لیچینگ) بر روی آن، محلول حاوی عنصر معدنی حاصل می‌شود. در ادامه فلز مس از این محلول به کمک فرایندهای پالایش (جدایش با حلال یا تبادل یونیو الکترووینینگ) استحصال می‌گردد. روش‌های انحلال عموماً به دو دسته اصلی انحلال بدون کمک میکروارگانیسم و انحلال به کمک میکروارگانیسمها قابل تفکیک می‌باشد.
در طی فرایند لیچینگ، کانسنگ حاوی کانی‌های عناصر (مانند مس) قابل حل توسط یک عامل شیمیایی (مانند اسید سولفوریک)، با قرار گرفتن در مجاورت محلول آبی حاوی این عامل در شرایط شیمیایی و فیزیکی مناسب، دچار انحلال شده و عناصر مورد نظر در اثر این انحلال به صورت یون درآمده و از آن جدا می‌شوند. روش لیچینگ خود به انواع مختلف شامل لیچینگ توده‌ای، لیچینگ درجا، لیچینگ با همزن، لیچینگ حوضچه‌ای و لیچینگ تحت فشار تقسیم می‌گردد. در روش لیچینگ توده‌ای یا هیپ‌لیچینگ، کانسنگ به صورت توده‌ای در محلی انباشته شده و محلول حاوی عامل شیمیایی از بالا بر روی آن ریخته می‌شود تا در اثر جریان ثقل از میان خلل و فرج موجود در توده کانسنگ عبور کرده و کانی مورد نظر را حل کند. درمورد کانسنگ مس، کانی‌های اصلی مسدار شامل کانی‌های اکسیدی (مانند مالاکیت یا کربنات مس و…) و کانی‌های سولفیدی (مانند کالکوپیریت یا سولفید مس و آهن و…) هستند.
در روش هیپ‌لیچینگ با پاشش محلول اسید سولفوریک تحت شرایط شیمیایی و فیزیکی مناسب، کانی‌های اکسیدی مس به راحتی حل می‌شوند. لیکن درمورد کانی‌های سولفیدی این فرایند قدری پیچیده‌تر می‌شود و اسید به تنهایی امکان انحلال سریع این کانی‌ها را ندارد. بنابراین از گذشته تاکنون کوشش‌های در این راستا صورت گرفته است تا بتوان کانی‌های سولفیدی مس را به روش لیچینگ حل نمود که این تلاش‌ها منجر به ابداع روش‌های مختلفی از جمله بیولیچینگ گردید.
بیولیچینگ؛ روش اجتناب‌ناپذیر فرآوری مس
دگرگونی در فرایند فرآوری سنگ و خاک مس و استفاده از فن‌آوری‌های تازه اثری کارا بر بهره‌وری و بازدهی بیش‌تر تولید مس گذاشته است. مطرح شدن فن‌آوری لیچینگ و پس از آن، بیولیچینگ عملاً فرایند تولید و فرآوری مس را هم اقتصادی و هم دوستدار محیط‌زیست کرده است.
کانسنگ‌های سولفیدی در بخش زیادی از ذخایر مس وجود دارند، در حالی که تنها ۱۰ درصد از ذخایر مس جهان از نوع کانسنگ‌های اکسیدی است و امکان انحلال آن‌ها به کمک اسید سولفوریک وجود دارد. در این میان، یافتن راه‌حلی برای بهکارگیری گسترده کانسنگ‌های سولفیدی با روش لیچینگ، همواره بخشی از پژوهش درباره روش‌های جایگزین بوده است.
یکی از راهکارهای پیشنهاد‌شده کمک گرفتن از عوامل زیستی به‌ویژه باکتری‌های مختلف است. اندیشه این راهکار از آن‌جا به وجود آمد که در بسیاری از معادن مس جهان مشاهده می‌شد توده‌های کانسنگ سولفیدی در اثر نفوذ آب تا حدی دچار انحلال می‌شوند و محلول‌های سبزرنگ (حاوی یون آهن) و آبی‌رنگ (حاوی یون مس) از آن‌ها تراوش می‌کند. با بررسی و مطالعه این پدیده، پژوهشگران به عملکرد بعضی از باکتری‌های موجود در این آب‌‌ها مشکوک شدند و در تحقیقات بعدی ثابت شد که این عوامل زیستی، هنگامی که محیط مناسبی برای حیات داشته باشند، انرژی موردنیاز و غذای خود را از اکسیداسیون گوگرد و آهن موجود در کانی‌های سولفیدی این کانسنگ‌‌ها به دست می‌آورند. در پژوهش‌های بعدی انواع این باکتری‌ها شناسایی شد که هر یک در شرایط شیمیایی و فیزیکی خاصی (اعم از دما و pH) می‌توانستند به حیات و عملکرد خود ادامه دهند.
اکنون می‌شد از این فرایند به نحوی اقتصادی بهره‌برداری کرد و این باکتری‌ها را برای منافع اقتصادی خود به‌کار گرفت. در این ارتباط از حدود ۵۰ سال قبل فعالیت‌هایی آغاز شد و با گسترش فن‌آوری لیچینگ برای استحصال مس از کانسنگ‌های اکسیدی، تلاش بر این شد که با پاشش محلول اسید و باکتری روی توده‌های کانسنگ سولفیدی، بتوان محلول حاوی یون مس به دست آورد. با انجام این فعالیت‌ها مشخص شد که فن‌آوری جدید لیچینگ با عوامل زیست‌شناسی یا به اختصار بیولیچینگ، به ویژه در مورد کانسنگ‌های سولفیدی کم‌عیار هم به‌صرفه است و هم کارا.
سابقه استفاده از این تکنولوژی به سال‌های ۱۹۵۰ بر می‌گردد. توسعه این روش در دنیا به حدی بوده است که امروزه در امریکا بیش از ۲۰ درصد از استحصال مس به روش میکروبی است. در بسیاری از کشورهای دیگر از جمله شیلی، استرالیا، آفریقای جنوبی، کانادا، چین، پرو و دیگر مناطق از این روش برای بازیابی فلزات اصلی و گران‌بها استفاده می‌شود.
فرایند استحصال دربردارنده فرایندهای گرانی مانند ذوب است که در این فرایند‌ها باید غلظت مس در سنگ‌های معدنی زیاد باشد و همچنین بیش‌تر این فرایند‌ها آثار زیست‌محیطی مخربی دارند، اما غلظت کم، مشکلی برای باکتری‌ها به وجود نمی‌آورد و آن‌ها کارشان را به‌خوبی انجام می‌دهند. نکته دیگر این‌که باکتری‌ها هیچ زباله‌ای تولید نمی‌کنند که محیط‌زیست را آلوده کنند. این میکروارگانیسمها با شکستن مواد به عناصر تشکیل‌دهنده‌شان انرژی حیاتی را برای خود به دست می‌آورند؛ همزیستی مسالمت‌آمیز. اگر بخواهیم جنبه‌های مثبت بیولیچینگ را ردیف کنیم، می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:
۱٫ بیولیچینگ از نظر اقتصادی ساده‌تر و ارزان‌تر است و همچنین برای راه‌اندازی فرایند آن به نیروهای متخصص کم‌تری نیاز است.
۲٫از نظر زیست‌محیطی این فرایند بسیار بیش‌تر از دیگر فرایندهای استحصال مس دوستدار محیط‌زیست است. این برای شرکت‌های فرآوری مس به این معنی است که دیگر نیازی به صرف هزینه برای کنترل و بازیافت دی‌اکسید سولفور ناشی از ذوب نخواهند داشت که البته فرایندی گران است. نه‌تنها این باکتری‌ها را می‌شود در نزدیکی معدن یافت، بلکه می‌شود آن‌ها را به‌راحتی و بسیار کم‌هزینه پرورش داد.
۳٫ از آن‌جایی که این فرایند برای سنگ‌های کم‌عیار استفاده می‌شود، با استفاده از باکتری‌ها می‌توان مرحله خردایش سنگ‌‌ها را تا حد زیادی کوتاه‌تر کرد و از این طریق از هزینه‌های تولید کاست.
۴٫ بیولیچینگ مشخصاً اعتبار اجتماعی و اقتصادی باارزشی برای شرکت فراهم می‌کند و آن را به صنعتی سالم و ناآلاینده برای مناطق مسکونی پیرامونش تبدیل می‌کند. در واقع شرکت می‌تواند با یک تیر دو نشان بزند و با کم‌ترین هزینه، پیوست‌های اجتماعی خاص خود را با سرعت و دقتی بیش‌تر پیش ببرد.
می‌توان از نظر اقتصادی به دلیل طولانی شدن فرایند استحصال مس و از نظر زیست‌محیطی به دلیل تشکیل پسماند از نظر شیمیایی آلاینده‌ای به نام «پسر زرد (yellow boy)» ایرادهایی به بیولیچینگ وارد کرد، اما این روش به‌رغم این ایرادهای جزیی، آن‌قدر اقتصادی و زیست‌محیطی است که در معدن بزرگی مانند اسکاندیدا در شیلی تنها روش فرآوری باشد.
یکی از بهترین نمونه استفاده شده از روش بیولیچینگ، معدن کبرادابلانکا در شمال شیلی است. محوطه این عملیات درون منطقه آلتی پلانو در سطح تراز ۴۴۰۰ متر واقع شده است که به خاطر شرایط خاص این منطقه کار باکتری‌ها در دمای سرد و فشار کم اکسیژن در مناطق مرتفع با مشکل روبه رو می‌شوند. در معدن مذکور ۱۷۳۰۰ تن در روز ماده معدنی سولفیدی تا ۱۰۰ درصد زیر ۹ میلیمتر سنگ‌شکنی می‌شوند، با اسید سولفوریک و آب گرم آگلومره می‌شوند و بعدا بر روی پدهایی به ارتفاع ۶٫۵-۶ متر انباشته می‌شوند. پد‌ها توسط لوله‌های مخصوص هوادهی که در زیر هیپ‌‌ها نصب شده‌اند و توسط فن‌هایی با فشار پایین هوادهی می‌شوند، مجهز شده‌اند. فعالیت باکتری‌ها در این معدن با بیش‌ترین میزان موفقیت همراه است و بازیابی عملیات در حدود ۹۰-۸۰ درصد از سنگ معدنی سولفوری است که در حدود ۷۵۰۰ تن مس در سال تولید می‌کند. هزینه‌های به وجود آمده در معدن که شامل معدنکاری نیز می‌شود در حدود ۵۰ سنت به ازای هر پوند از ماده معدنی است.
در ایران نیز شرکت ملی صنایع مس ایران نیز در مجتمع‌های مس خود در سرچشمه و سونگون و شهربابک نیز از روش لیچینگ و بیولیچینگ برای استخراج مس از خاک‌های کم‌عیار استفاده می‌کند.
استفاده شرکت مس از روش‌های جایگزین ذوب تحسین‌برانگیز است
مهدی‌امینی، عضو هیأت علمی مهندسی معدن دانشگاه تهران با بیان این که ذوب روشی قدیمی است و باید سراغ روش‌های جدید برای استحصال مواد معدنی مثل مس رفت که شرکت صنایع ملی مس ایران در این زمینه پیشگام بوده است.
در سال‌های اخیر بالا بودن هزینه تولید و کاهش جهانی قیمت مس مشکلات زیادی را برای صنعت مس در حوزه‌های مختلف از اکتشاف تا استحصال این ماده معدنی ایجاد کرده است. این مشکل البته تازه نیست؛ چنان که مدیر امور اکتشافات و مهندسی توسعه شرکت ملی صنایع مس ایران در سال ۹۳، از برنامه این شرکت برای بهینه‌سازی اکتشافات صنعت مس با بهکارگیری فن‌آوری‌های جدید و کاهش هزینه‌ها خبر داده بود.
بابک‌بابایی گفته بود: «امور اکتشافات و مهندسی توسعه شرکت ملی صنایع مس ایران با در نظر گرفتن دو اصل مهم «بهبود مستمر» و «نو شدن دائم» برای دستیابی به تولید ۴۰۰هزارتن مس خالص در سال ۹۸، به بهینه‌سازی فعالیت‌های اکتشافی مصمم شد تا همزمان با کاهش هزینه‌ها از مؤثر‌ترین روش‌ها و فن‌آوری‌های نوین در عرصه اکتشافات بهره جوید». او، کم شدن عیار متوسط مس در معادن، کاهش احتمال کشف معادن بزرگ، افزایش ریسک‌های اجرایی معدنکاری با عمیق شدن معادن، حد استخراج روباز و زیر زمینی، کاهش احتمال اکتشاف معادن با عیار بالا، کمبود آب، حوادث و بلایای طبیعی و مشکلات اجتماعی و منطقه‌ای را از جمله دلایل و ضرورت‌های بهینه‌سازی در امور اکتشافی صنعت مس اعلام کرده بود. حالا در سال ۹۵ بار دیگر کارشناسان بر ضرورت اتخاذ سیاست‌هایی که منجر به استفاده علمی از روش‌های اکتشاف و مدیریت معدن می‌شود؛ تأکید می‌کنند.
رفع آلاینده‌های خاتون آباد و سرچشمه با احداث کارخانه‌های اسید
با بازنگری‌ها و درنهایت متناسب‌سازی میزان تولید اسید با ذوب پس از افتتاح کارخانه‌های جدید اسید تمام آلایندگی ناشی از گاز so2 گرفته خواهد شد.
محمدرضاسرحدی، مجری احداث کارخانه‌های اسید کرمان بابیان این مطلب گفت: بحث پروژه اسید درزمانی مطرح شد که کارخانه ذوب سرچشمه از سال ۱۳۸۹ تغییر تکنولوژی ذوب از ریورب به فلش را آغاز کرد.
وی با بیان این‌که گاز ریورب حدود ۰٫۷ تا یک درصد SO2 دارد اظهار داشت: ولی گاز فلش در آن زمان که تعریف شد دارای ۲۶ درصد SO2 بود و با این مقدار گاز، تکنولوژی فلش بدون احداث کارخانه اسید مجاز به فعالیت نیست؛ بنابراین پروژه احداث کارخانه اسید هم کلید خورد.
وی در ادامه با بیان این‌که احداث کارخانه‌های اسید تنها آلایندگی‌های ناشی از گاز را بر طرف می‌کند، یادآور شد: عمده آلایندگی‌های کارخانه خاتون‌آباد ناشی از دو مسأله غبار و گاز است که غبار آن مربوط به تکنولوژی فلش است که از نوع قدیمی بوده و مشعل‌های آن از نوع ونچوری است و غبار زیادی تولید می‌کند. این میزان غبار باعث شده که عمل تصفیه غبار در الکترو فیلتر‌ها به‌خوبی صورت نگیرد.
مجری احداث کارخانه‌های اسید کرمان ادامه داد: برای حل این موضوع و از بین بردن آلودگی‌های ناشی از غبار همزمان با احداث کارخانه‌های اسید، پروژه اصلاحات ذوب خاتون‌آباد با هدف تغییراتی در ساختار کارخانه ذوب مثل تغییر مشعل‌‌ها از ونچوری به جت و ارتقا الکترو فیلتر‌ها و هودهای کنورتر نیز در حال انجام است که با انجام آن‌ها همزمان با احداث کارخانه‌های اسید، آلایندگی خاتون‌آباد به‌طور کامل از بین خواهد رفت و محیط‌زیستی سالم و پاک خواهیم داشت.
بیولیچینگ روشی سبز و با بهره‌وری بالا برای فرآوری مس
حمیدرضامحمودی، رییس عملیات لیچینگ معدن میدوک گفت: روش بیولیچینگ هم از بهره‌وری و بازدهی و هم از نظر زیست‌محیطی و اقتصادی فن‌آوری باارزشی است.
حمیدرضامحمودی، رییس عملیات لیچینگ معدن میدوک درباره دلایل استفاده از فن‌آوری بیولیچینگ در معدن میدوک گفت: کارخانه لیچینگ این معدن براساس ۵ هزار تن در سال طراحی شده است و از آن‌جایی که مقدار خاک دپو کم‌تر از ۴ میلیون تن بود، باید برای استفاده بهینه‌تر از خاک‌های سولفوری بهکارگیری این فن‌آوری در دستور کار قرار می‌گرفت.
وی با بیان این‌که اساساً لیچینگ بر پایه خاک سولفوری و اکسیدی کار می‌کند، اظهار داشت: در معدن سرچشمه ۲۷ میلیون تن سنگ اکسیدی وجود داشت، در حالی که این مقدار در معدن میدوک کم‌تر از ۴ میلیون تن است و خوراک یک سال و نیم کارخانه را تأمین می‌کند.
رییس عملیات لیچینگ معدن میدوک با تأکید بر این‌که تاکنون کسی از روش بیولیچینگ برای خاک‌های سولفوری زیر ۰٫۲۵ استفاده نکرده است گفت: معدن میدوک ۴۰ میلیون تن خاک ۰٫۱۸ خلوص دارد که در هر ۱۰۰۰ کیلو سنگ معدن، ۱۸۰۰ گرم مس وجود دارد.
وی در باره تبعات زیست‌محیطی لیچینگ گفت: این فن‌آوری عملاً تبعات زیست‌محیطی منفی‌ای به بار نمی‌آورد، زیرا بیولیچینگ که در آن برای فرآوری سریع تر خاک و سنگ استخراج شده از باکتری‌ها استفاده می‌شود، فن‌آوری دوستدار محیط زیست است.
محمودی در تشریح این موضوع گفت: در لیچینگ، خاک طی فرایندهایی فرآوری می‌شود، اما در بیولیچینگ باکتری و اسید است که فرایند فرآوری را شکل می‌دهد و نکته مهم این است که با استفاده از باکتری و اسید، زمان فرآوری کوتاه تر می‌شود و همین بهره‌وری و بازده کارخانه را بالاتر می‌برد.
این مطلب بدون برچسب می باشد.
دیدگاه بسته شده است.