۲۲ مرداد ۱۴۰۱ - 2022 13 Aug
#
#
تحلیل ها

بررسی صنعت مس - بخش اول

بررسی صنعت مس - بخش اول
کد: 11852   تاریخ انتشار :۳۰ آبان ۱۳۹۴ ساعت ۱۱:۵۰

بررسی و تحلیل صنعت مس - بخش اول

ریشه لغوی مس یونانیهای قدیم مس را به نام کالکو Chalco و رومی‌ها به اسم آیس Aes می‌شناختند. از آنجایی که در دوران باستان، قسمت عمده مس از جزیره قبرس Cypern، استخراج و به روم فرستاده می‌شد، رومی‌ها این عنصر را آیس سیپریم نام‌گذاری کردند. از صفت Cyprium به مرور زمان اسم Cuprum بدون Aes بوجود آمد که در زبان های مختلف اروپایی شکلهای متفاوتی به خود گرفت. امروزه در انگلیسی به مس Copper ، در آلمانی Kupfer ، در فرانسه Cuiver ، در اسپانیا Cober و در زبان سوئدی Kopper می‌گویند. مس در افسانه هاو علم كيميا وابسته به الهه ونوس (الهه عشق و زيبايي) بوده و داراي جلاي زيباي فلزي بوده است . قديمي ترين مورد استفاده مس در توليد آئينه ها بوده و وابستگي آن به Cyprus به عنوان الهه مقدس و محترم بود. در كيمياگري، نماد مس، مظهر سياره ونوس بود.

نگاه اجمالی بر تاریخچه مس در جهان عصر فلز و زندگي صنعتي بشر با مس آغاز شده است. مس طليعة تمدن و دروازة ورود انسان نوسنگي به عصر فلز بوده است. بدين سبب، اين عصر را دوران كالكوليتيك (Chalcolitic) مي‫نامند. بي شك نخستين شناخت انسان از مس، كشف سنگ هاي سرخ فام و پرتلألؤ مس رست (مس چكشي، مس طبيعي) بوده كه در اعصار دور در طبيعت فراوان يافت مي‫شده است.‬‬ مس بعد از طلا، اولين عنصري است كه توسط بشر كشف شد و پس از آنها نقره و آهن شهاب سنگي كشف شدند. كشف مس در پايان عصر حجر و با شروع عصر مس همراه بود، عصري كه در آن بشر از طريق كوبيدن برروي مس طبيعي، ابزارآلات مورد نياز خود را تهيه مي‌كرد. ‬‬ مشاهدات باستان‌شناسي نشان‌ مي‌دهد كه قدمت استفاده از مس به‌عنوان وسيله‌اي زينتي در غرب آسيا مربوط به ده هزار سال قبل مي‌باشد. یک آویزه مسی، متعلق به ۸۷۰۰ سال قبل از میلاد در شمال عراق کنونی پیدا شد. نشانه‌هایی مبنی بر ذوب و خالص کردن مس از اکسیدهای آن مانند مالاکیت و آزوریت تا سال ۵۰۰۰ قبل از میلاد وجود دارد. در عوض اولین نشانه‌های استفاده از طلا تقریباً به ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد بر می‌گردد. مصنوعات مسی و برنزی که از شهرهای سومری و مصنوعات مصری که از مس و آلیاژ آن با قلع یافت شده تقریباً متعلق به ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد هستند. در یکی از اهرام یک سامانه لوله کشی با مس پیدا شده که مربوط به۵۰۰۰ سال پیش است. مصریان دریافتند افزودن مقدار کمی قلع، قالب گیری مس را آسان تر می‌کند بنابراین آلیاژهای برنزی که در مصر کشف می‌شوند تقریباً قدمتی همانند مس دارند. سر رونالد پيرين در كتاب خويش به نام «مس و آناتومي يك صنعت» مس را به‌عنوان يكي از فلزاتي كه از آغاز تمدن توسط آدمي به‌كار گرفته شده، شناخته و از دره‌ي تيمنا (Timna) در بخش غربي صحراي عدبه در فلسطين به عنوان گهواره‌ي اين صنعت نام برده است. دره تيمناي تامين‌كننده‌ي مس فراعنه بوده است (در يك پاپيروس مصري كاربرد مس براي درمان عفونت‌ها و ضدعفوني كردن آب ثبت شده است). استفاده از مس در چین باستان حداقل به ۲۰۰۰ سال قبل از میلاد مربوط بوده و تا ۱۲۰۰ سال قبل از میلاد در این کشوربرنز مرغوب ساخته می‌شده‌است. در اروپا مرد یخی، مردی که به دقت نگهداری می‌شود و متعلق به۳۲۰۰ سال قبل از میلاد است، تبری با نوک مسی در دست دارد که درجه خلوص فلز آن ۷/۹۹٪ می‌باشد. مقدار زیاد آرسنیک موجود در موهای او نشان دهنده سرو و کار او با پالایش مس می‌باشد. در هزاره‌ي چهارم تا هزاره‌ي سوم قبل از ميلاد، كارگران به استخراج مس از معدن هوئلوا (Hielva) اسپانيا مبادرت مي ورزيده‌اند در همين دوره استفاده از كالكوسيت، كالكوپيريت، بورنيت و سولفورها، صنعت مس را وارد مرحله‌ي تازه‌اي كرد. در هزاره‌ي چهارم قبل از ميلاد، استفاده از كاني‌هاي اكسيدي مس و احياي آن توسط زغال چوب ابداع و رايج گرديد.‬‬‬‬ ذوب مس بايد ديرتر از شناخت آن و شايد به طور اتفاقي تجربه شده باشد. شايد كوره‫هاي سفالگري اولين كوره‫هاي اتفاقي ذوب مس بوده‫اند. انقلاب صنعتي واقعي از زماني آغاز ‫شد كه انسان توانست مس و سپس مفرغ را ذوب نمايد. مفرغ (آلياژ مس، قلع و آرسنيك) فلز جنگ بود، فلزي سخت‫تر از مس و با تمام ويژگيهاي ديگر آن.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬ نمي‫توان هيچ قومي را قاطعانه پيشگام عصر مس ـ مفرغ معرفي كرد. اما اين را مي‫دانيم كه تمدن بشري، يكجا نشيني و ايجاد شهرهاي بزرگ در مناطق گرم و معتدل اطراف رودهايي مثل بين النّهرين، هليل، نيل، بلوچستان و سند شكل گرفته و ذوب مس، براي نخستين بار، در چنين مناطقي و نزديك به معادن قديم مس اتفاق افتاده است.‬ نواحی که طبق شواهد باستان شناسی از قدیمی‌ترین مناطق هستند که مس در آنجا مورد استفاده قرار می‌گرفته، عبارتند از : تل ابلیس در ایران و استان کرمان، تپه سیالک در ایران بین کاشان و قم، چاتال هویوک در ترکیه (آناتولی)، تیمنا در فلسطین، آنوو اوگاریت در سوریه، تپه گاورا در عراق. تصور می‌شود که اولین کارخانه ذوب مس در 6000 سال قبل از میلاد در تل ابلیس اطراف کوههای کرمان ساخته شده باشد. در سال 1932 این تپه باستانی توسط باستان‌ شناس انگلیسی "سر اورل اشتین" کشف گردید و در سال 1964 مجددا این تپه بوسیله "کامرول" مورد جستجو قرار گرفت؛ اما متاسفانه قسمت عمده تپه بوسیله کشاورزان تخریب و تبدیل به مزارع شده بود. استخراج واقعی مس به طریق صنعتی از سال‌های 1840 آغاز گردید و معادن شیلی که جزء معادن معروف دنیاست، از سال‌های 1883 ـ 1840 مورد بهره برداری قرار گرفت. معادن کانادا در 1900 مورد بهره برداری قرار گرفت. در دوران اوليه، برنز (آلياژ مس – قلع) از كانه هاي مركب بدست آمده و از 2800 قبل از ميلاد دوران برنز آغاز شد. در ابتدا كانه هاي مس به همراه كانه هاي قلع ذوب مي شدند، اما بعدها برنز از مس و قلع فلزي توليد شد. برنج (آلياژ مس – روي) در 1000 سال قبل از ميلاد در يونان شناخته شد اما استفاده اوليه آن به طور گسترده توسط رومي ها بود . ‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬

sekkeh1

نگاه اجمالی بر تاریخچه مس در ایران ايران از نظر منابع و ذخاير مس در دنيا به سبب شرايط زمين شناسي ويژه اي كه دارد، جايگاهي خاص دارد بويژه آنكه بخشي از كمربند جهاني مس از اين كشور عبور مي كند از مهمترين معادن واقع بر روي اين كمربند مي توان به معادن سرچشمه، ميدوك، دره زار و.. در استان كرمان و سونگون اهر و.. اشاره كرد. البته هنوز باوجود ذخاير عظيم مس در ايران مناطق ناشناخته فراوانند. در حدود پنج هزار سال پیش از میلاد مردم غارنشین فلات ایران بر اثر تغییراتی که از لحاظ آب و هوا و تشکیل مزارع و چمنزارها به وجود آمد به دشت‌ها روی آوردند و زندگی تازه‌ای را آغاز کردند و در تمدن آن‌ها نسبت به دوران‌های پیشین پیشرفت بیشتری دیده شد. در پایان عهد حجر پسین مردم این سامان آلات و ابزار خود را با مس می‌ساختند و کم‌کم این‌گونه ادوات جای ابزار سنگی را که تا آن زمان متداول بود گرفت. در هزاره چهارم پیش از میلاد مردم دشت‌نشین فلات ایران در کار زندگی پیشرفت بیشتری کردند با آن‌که سنگ در ساختن آلات و ادوات در این عهد به کار می‌رفت فلز نیز بیش از دوره پیش وارد صنعت گردید، مس را با چکش صاف می‌کردند، اما طرز ذوب کردن فلزات را نمی‌دانستند و با مس سنجاق و ظروف ظریف می‌ساختند. در این دوره ذوب مس نیز متداول شد و آلات و ادوات را به شیوه ریخته‌گری ساختند. در سکونت‌گاه‌های دوره مزبور چاقوها و دشنه‌هایی با تیغه مسین به دست آمده است. همچنین در حفریات سیلک کاشان مقداری آئینه مسی جهت آرایش به دست آمده است. از ویژگی‌های این دوره وجود گوشواره‌هایی از طلا و لاجورد است. تپه زاغه، تپه سیلک و تل ابلیس از قدیمی ترین مناطقی هستند که ایرانیان برای نخستین بار در این محل ها از فلز مس استفاده کردند. کارهای مس و مفرغی قبل از تاریخ که در ایران انجام شده در بسیاری از موزه های دنیا وجود دارد. پس از آن در دوره های مختلف مانند دوره هخامنشی و ساسانی وبعد از استیلای عرب و دوره مغل و تیموریان نمونه هایی از اشیاء مسی و مفرغی که در ایران ساخته شده در موزه های روسیه و انگلیس و فرانسه وجود دارد. در عصر صفویه صنعت برنج سازی و استفاده از مس و آلیاژهای آن رونق بسیاری داشته است ولی پس از انقراض صفویه و روی کار آمدن سلسله قاجاریه در کلیه صنایع از جمله صنعت ذوب مس انحطاطی ایجاد گردید و پس از آن برای احیاء صنایع مختلف و صنعتی کردن ایران در زمان امیر کبیر کوشش هایی صورت گرفت که مثمر ثمر واقع نشد. شروع استخراج مس به روش نوين در ايران را مي‫توان مربوط به سال 1315 كه اداره كل معادن تأسيس شد دانست، كه انگيزه اصلي آن تأمين فلز مس براي كارخانجات مهمات سازي ارتش بود. اداره كل معادن وقت در نواحي مس خيز شناخته شده در آن زمان مانند انارك، عباس آباد و سبزوار فعاليت هايي را آغاز نمود و براي اين منظور كارخانه‫اي در ناحيه غني آباد جنب شهرري تأسيس گرديد كه ظرفيت آن بيست تن مس در شبانه روز بود.‬‬‬‬ با اعلام ملي شدن معادن در سال 1351 شركت سهامي معادن سرچشمه كرمان تاسيس شد. در سال 1352 بناي مجتمع مس سرچشمه با مشاركت شركت آمريكايي آناكوندا شروع گرديد. در سال1355 شركت سهامي معادن سرچشمه كرمان به نام شركت ملي صنايع مس ايران تغيير نام يافت. راه اندازي و ادامه كار مجتمع بزرگ مس سرچشمه بعد از انقلاب اسلامي و آغاز بهره برداري از معادن جديد ميدوك و سونگون، ايران را بعنوان يكي از قطب هاي توليد مس در جهان تبديل نموده است. هم اكنون نيز تمامي فعاليتهاي مربوط به استخراج و بهره برداري از معادن مس كشور و همچنين توليد و فروش مس خالص به عهده اين شركت مي باشد.‬‬‬‬ در استان کرمان از دیرباز مردم ناحیه سرچشمه از وجود ذخایر مس اطلاع داشته و از آن در ساخت و تهیه وسایل جنگی ولوازم خانگی استفاده میکردند برای صدق این مدعی باقیماندهایی از سیتمهای قدیمی ذوب در حوالی سرچشمه دال بر شناسایی مس و معدن مس سرچشمه در سالهای دور یعنی در حدود 3000 سال قبل از میلاد می باشد. علاوه بر آن جاری شدن آب سبزرنگ در رودخانه های اطراف سرچشمه موید وجود ترکیبات مس در ناحیه بوده است . در دهه 1340 بود که یک سری مطالعات زمین شناسی در ناحیه سرچشمه آغاز گردید .پس ازاینکه مشخص گردید که ذخیره مس در ایران بمیزان فراوان وجود دارد. در سال 1351 شرکت سهامی معادن مس سرچشمه با سرمایه دولتی تاسیس گردید و با شرکت آمریکایی آناکاند قراردادی منعقد گردید تا از کمکهای فنی آن شرکت جهت استخراج معدن مس سرچشمه استفاده شود. در نتیجه با استفاده از مطالعات گذشته طرح ایجاد ذوب مس با ظرفیت 145000 تن مس در سال و هزینه ای معادل 550میلیون دلار ریخته شد . وپیرو آن با شرکت پارسونز جوردن قراردادی جهت ساخت و ایجاد تاسیسات مجتمع مس سرچشمه بسته شدکه تاسال1357تقریبا 97% از کارهای ساختمانی توسط شرکت مذبور انجام گرفت. ايرانيان قديم با روش ذوب و استحصال مس از كاني هاي سولفوره (كالكوپيريت، كالكوسيت، بورنيت، كوليت و...) آشنا نبودند و تنها به استحصال اين عنصر از اكسيد هاي سطحي و مس طبيعي اكتفا مي نمودند. پيشينيان آموخته بودند كه مس با جاي گرفتن در آتش ذوب مي شود. كانسنگ آن افزون بر مس طبيعي اكسيدها را نيز با خود داشته است و سوخت او چوب بوده است . احتمالا برپايه اين واكنش به مس دست يافته است : كربنات هاي مس(مالاكيت و آزوريت ) كه در طبيعت با رنگهاي سبز و آبي به خوبي قابل شناسايي هستند در اثر گرماي حاصل آتش تبديل به CuO و سپس براثر حرارت حاصل از آتش و واكنش با كربن زغال تبديل به مس خالص و دي اكسيد كربن مي شود. همچنين با آميختن مس و قلع آلياژي بنام مفرغ ساخته شد كه عصري كامل از تمدن بشري با همين نام و گام دوم پس از مس خالي ناميده شده است. برنج نيز آلياژي ديگر است از مس و روي. استخراج مس در ايران پس از ظهور اسلام ادامه داشته است و اوج شكوفايي استخراج ، ذوب و استحصال فلزات در ايران در دوره سلجوقيان بوده است. قدمت ذوب مس را در ايران دقيقاً نمي‫توان تعيين كرد، چرا كه هنوز در اين زمينه مطالعات جامعي صورت نگرفته است. نقطه ای که تاکنون قدیم ترین اطلاعات را درباره ذوب مس بدست آورده تپه باستانی، سیلک در کاشان است. از حفاری های دکتر گیرشمن در سیلک شماری ابزار آلات مسین پیش از تاریخ بدست آمده که آشکارا از کهن ترین نمونه های بدست آمده از تل ابلیس، کهن ترند. بنظر ورتایم (T.Wertime) کهن ترین کانسار مس ایران کانسار تالمسی نزدیک انارک است و گمان فراوان می رود که اهالی سیلک کاشان مس مورد نیاز خود را از این کانسار تأمین کرده باشند. اشیاء مسین و مفرغین که در نقاط گوناگون کشور بر اثر پژوهش های باستان شناسی بدست آمده گویای این است که از زمان های گذشته و در دوره های گوناگون بهره برداری از معادن مس رواج داشته است. از ديگر مناطق ايران كه شواهدي از پيشينة كهن استخراج و ذوب فلز مس در آنها به دست آمده است، مي‫توان به تپه يحيي، خبيض و تلّ آتشي در كرمان، تپه حصار در دامغان اشاره كرد.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬

883

آشنایی با فلز مس و کاربرد ها و ویژگی های آن امروزه قریب به ده هزار سال از استفاده اولیه فلز مس می گذرد، از آنجائیکه مس جزء معدود محصولاتی است که بصورت آزاد در طبیعت یافت می شود و همچنین دارای ریگ سرخ روشن بوده و قابلیت چکش خواری خوب دارد، موجب توجه انسان عصر نوسنگی برای استفاده از این فلز و جانشینی آن به جای سنگ گردید. اگرچه تاریخ و محل دقیق اولین استفاده انسان از مس به روشنی مشخص نیست لیکن اکثر کارشناسان، اولین استفاده از مس را به هشت هزار سال قبل از میلاد مسیح در آسیای غربی و به ساکنان بین النهرین محل سکونت نخستین تمدن های بشری نسبت می دهند. معدنچیان سنگ های مس خالص طبیعی و مس اکسیده را که بیشتر در سطح زمین یافت می شده، به وسیله دیلم و کلنگ خرد کرده و استخراج و ذوب می کردند و چون طرز ذوب کانی های نوع سولفور را نمی دانستند اگر با معدنی برخورد می کردند از استخراج آن صرف نظر می کردند. این فلز نسبتاً قرمز رنگ است که از خاصیت هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار بالایی برخوردار است. (در بین فلزات خالص، تنها خاصیت هدایت الکتریکی نقره در حرارت اتاق از مس بیشتر است) چون قدمت مصنوعات مسی کشف شده به ۸۷۰۰ سال قبل از میلاد برمی گردد، جزو قدیمی‌ترین فلزهای مورد استفاده انسان می‌باشد. همچنین با داشتن سختی کافی دارای خاصیت انعطاف پذیری عالی می‌باشد. چکش خواری خوبی دارد و به‌آسانی به ورقه و مفتول تبدیل می‌شود. مس در طبیعت گاهی بصورت آزاد ولی اغلب به‌صورت کانی‌های مختلف یافت می‌شود. مس آزاد در نواحی آمریکای شمالی به‌طور متناوب بدست آمده و توسط سرخ‌پوست ها مورد استفاده قرار گرفته است. اکثر سنگ های معدن مس حاوی ناخالصی‌هایی از قبیل آرسنیک، قلع، روی، نیکل و آنتیموان هستند. آثار بدست آمده نشان می‌دهد که برخی آلیاژهای مس در گذشته تا حدی شناخته شده بوده و چنین آلیاژهایی برای اولین بار در سلاحهای رزمی بکار رفته است. مس معمولاً به شکل معدنی یافت می‌شود. کانیهایی مثل آزوریت، مالاکیت و برنیت همانند سولفیدهایی از جمله کالکوپیریت (CuFeS2)، کوولین (CuS)، کالکوزین (Cu2S) یا اکسیدهایی مانند کوپریت (Cu2O) از منابع مس هستند. علاوه بر تعداد زیادی رادوایزوتوپ، دو ایزوتوپ پایدار Cu-۶۳ و Cu-۶۵ موجود است. تعداد بسیار زیادی از این رادیوازوتوپ ها دارای نیمه عمرهایی به مقیاس دقیقه یا کمتر دارند، طولانی‌ترین نیمه عمر متعلق به Cu-۶۴ است که مدت آن ۷/۱۲ ساعت، با دو حالت فرسایشی که منجر به محصولات جداگانه می‌شود. با تمامی ترکیبات مس باید طوری رفتار شود گویی سمی هستند (مگر خلاف آن مشخص باشد). این فلز در حالت پودری خطر آتش زایی دارد. ۳۰ گرم سولفات مس برای انسان کشنده‌است. مس موجود در آب آشامیدنی با غلظتی بیش از ۱ میلی گرم در لیتر موجب لک شدن لباس ها و اقلام در آب می‌گردد. مقدار بی خطر مس در آب آشامیدنی انسان بر حسب منبع آن متفاوت است اما مرز آن بین ۵/۱ تا ۲ میلی گرم در هر لیتر می‌باشد. ثبات شيميايي مس و تشكيل سريع غشاء نازكي از اكسيد بر سطح آن، چنان مقاومتي نسبت به زنگ‌زدگي و آلودگي‌هاي بيولوژيك در آن ايجاد مي‌كند كه از نظر كار در آب و بخصوص آب شور دريا، هيچ فلز يا آلياژ ديگري نمي‌تواند با آن رقابت كند. مس در حوزه های صنایع و مهندسی و امور ساختمانی و عمرانی بیشترین کاربرد را دارند. در بخش صنایع و مهندسی عمدتاً در مبدل های حرارتی وبویلرها به جهت قابلیت هدایت حرارتی خوب و مقاومت مناسب در مقابل خوردگی و فشار به صورت لوله های مسی در ساخت وسایل حرارتی برودتی نظیر یخچال و بخاری وآبگرمکن و در صنعت گاز در وسایل گاز سوز ودر خطوط انتقال نیرو یکی از پر کاربردترین فلزات در صنعت برق است. کاربرد های مختلف مس وزمینه های کاربردی آلیاژهای آن معمولاً بر یک یا چند از خواص هدایت الکتریکی و حرارتی بسیارخوب و بالا، مقاومت به فرسودگی، طنین صدا، مقاومت بسیار خوب در محیط های خورنده وخوردگی، رنگ های دلپذیر و زیبا، تنوع آلیاژی در ساخت قطعات، مقاومت به کشش وفشار، قاب كاري (مس طبيعي با چكش كاري، سخت شده و با كمي حرارت نرم مي گردد)، قالب گیری، ساخت آهنرباهاي الکتريکي، موتورها (بخصوص موتورهاي الکترومغناطيسي)، ساخت IC ها (به علت خاصيت هدايت بهتر آن نسبت به آلومينيم، کاربرد مس در IC ها به جاي آلومينيم روبه افزايش است)، به‌عنوان بخشي از لعاب سراميکي و در رنگ‌آميزي شيشه و ... استوار است. با اختراع داينامو، تلگراف، تلفن، برق و خطوط انتقال نيرو در اواخر قرن نوزدهم، سيم به يك محصول نهايي بسيار با اهميت تبديل شد و فلز مس به عنوان يك هادي صنعتي مهم از توجه بسيار برخوردار شد. در حال حاضر كاربرد فيبر نوري در خطوط اصلي ارتباطات به انقلابي در صنعت ارتباطات از راه دور منجر شده است. علي‌رغم كنار گذاشتن مس در بخشي از نظام توزيع، نياز به مس در اجتماعاتي كه با سيم به هم متصل مي‌شوند افزايش يافته است. مس هنوز انتقال‌دهنده‌ي مناسبي براي بخش‌هاي انتهايي مسير انتقال است. همچنين خطوط اشتراك داخلي، شبكه‌هاي محلي، كامپيوترهاي شخصي و ساير سخت‌افزارها همگي به مس و آلياژهاي آن، بخصوص اتصال‌دهنده‌ها نيازمندند. مس و آلياژهاي آن در صورت‌هاي مناسب به خوبي كشيده شده و به ورق تبديل مي‌شوند. مس ضمن آنكه از خاصيت نرمي و شكل‌پذيري خوبي برخوردار است، قابل آلياژ شدن با درجات مختلف سختي مي‌باشد. ويژگي‌هاي مذكور آنچنان دامنه وسيعي از كاربرد براي مس و آلياژهاي آن ايجاد كرده است كه در كليه‌ي ماشين‌آلات و تجهيزات صنعتي و خانگي، وسايل حمل و نقل، صنايع نظامي به نوعي حضور يافته و مقدار مصرف آن طي كمتر از يك قرن در حدود 20 برابر افزايش يافته است. برخی عوامل محیطی تاثیر گذار بر روی خواص مس به ترتیب زیر تشریح می شود: • هوا : مس در مجاورت هوا و رطوبت از یک قشر نازک اکسید مس که مخلوطی از می باشد پوشیده می شود،این قشر نازک بقیه فلز را از اکسید شدن حفظ می نماید اگردت زیادی این اکسیدها در مجاورت هوا قرار گیرند ویا سطح مس به شدت اکسید شود،رنگ مایل به سیاه آن به تدریج به رنگ سبز که مخلوطی از سولفات و کلرورهای بازی است تبدیل می گردد.و هوای محیط در تشکیل این فازها بسیار موثر بوده هب طوریکه اکثراًدر نواحی صنعتی ترکیبات سولفاتی ودر مجاورت دریاها ترکیبات کلروری به وجود می آید. • آب: تاثیر آب بر روی مس بستگی به ترکیبات موجود در ان دارد که مهم ترین آنها وجود مقدار زیاد اکسیژن و 2CO حل شده و میزان کم CaO در ان است آب سبک با حدوداٌ 8-4 میلی گرم CaO در هر لیتر معمولاٌ تاثیر بیشتری بر مس خواهد داشت. • نمک ها و آب دریاها: کلرورهای قلییایی وقلیایی خاکی نسبت به مس واکنش داشته وتاثیر آنها بر محصولات مسی بستگی بهغلظت نمک و میزان اکسیژن حل شده در آنا دارد.مس معمولاً در مقابل بخار آب وآبهای شور مانند آب در یا مقاوم بوده ولی وجود اکسیژن در نمکها وغلظت آنها می تواند روی شدت خوردگی اثر گذاشته وآنرا فرسوده سازد. • اسیدها : خوردگی مس در برابر اسیدها معمولاً از دو جنبه مورد بررسی قرار می گیرد: 1. اسید های غیر اکسید کننده: این اسیدها روی مس معمولاً اثر چندانی نداشته وحل شدن مس در آنها به مقدارهوا واکسیژن موجود در محیط بستگی دارد مانند HCL و 4SO2H 2. اسیدهای اکسید کننده: مثل 3HCLO و 3HNO حلال بسیارخوبی برای مس بوده و مس را در خود حل می کنند • بازها: تاثیر بازهای مانند هیدرو اکسید سدیم وهیدرو اکسید پتاسیم بر مس مورد توجه قرار گرفته وتقریباً اثرا تمشابهی دارند.معمولاً بازهای رقیق به علت امکان حلالیت بیشتر اکسیژن در آنها اثر شدید تری نسبت به بازهای غلیظ روی مس خواهند داشت. • خاصیت حل شدن در گازها: مس مذاب قابلیت انحلال شدیدتری برای گازهای مختلف دارد. این پدیده هنگام انجماد به سرعت کاهش می یابد. مقدار حل شدن گازها در مس بستگی به درجه حرارت و فشار جزئی گازها در محیط خارج دارد. گازها اکثراً به صورت اتمی در مذاب حل می شوند. سنگ معدن مس پس از طی مراحل مختلف استخراج به صورت سنگ معدن تغلیظ شده در می یاید که پس از آن وارد قسمت ذوب می شود . محصول کارخانه ذوب که مس آندی نامیده می شود ، دارای مقادیری ناخالص می باشد که وجود آنها تاثیر منفی زیادی در خواص مکانیکی، الکتریکی و شیمیائی مس دارد . برای جداسازی این ناخالصی ها و رساندن مس به سطحی استاندارد تجارتی، محصول ذوب باید پالایشگاه بطریقه الکترویز تصیفه گردد. عناصری مانند فسفر ، سیلسیم و آرسنیک در هدایت الکتریکی مس اثر زیادی دارند در حالیکه فلزاتی مانند نقره ، کادیوم و روی حتی به میزان یک درصد اثر فوق العادی بر روی هدایت مس ندارند . ناخالصی ها حتی به میزان ناچیز تاثیر بسزایی بر روی خواص مس دارند . در ادامه به برخی تشریح این ناخالصی ها می پردازیم : • بیسموت : بیش از 025/0 درصد مس را به کلی ترد و شکننده می کند و خاصیت چکش خواری آنرا از بین می برد . • آرسنیک : تا 4/0 درصد روی خواص مکانیکی اثر سوئی ندارد ولی از هدایت الکتریکی می کاهد . • آنتیموان : اثرات آن شبیه آرسنیک است . • آهن : به مقدار کم بی زیان است ولی اگر مقدار آن زیاد شود مس را شکننده می کند. • اکسیژن : اکسیژن در مس به صورت CU2O وجود دارد که در مس مذاب محلول است و مقدار آن اگر از حد مجاز بیشتر باشد مس را شکننده می کند . • سرب : اگر اکسیژن در مس به صورت CU2O نباشد اثرات سرب حتی مقدار کم نیز محسوس است به این معنی که کار گرم مس را مشکل می کند . • سیلنیوم و تلوریوم: جوشکاری مس را مشکل می کند . ضمنا باید به این نکته توجه داشت که وجود بعضی ناخالصی ها که برای یکی از خواص مس زیان بخش است ممکن است در ایجاد و تقویت یک خاصیت دیگر مفید باشد، مثلا مقادیر جزئی اکسید مس که در مس خالص حل می شود برای خاصیت چکش خواری آن بسیار مفید است ولی اگر مقدار آن از 4/0 درصد تجاوز کند خاصیت نورد کردن آن را از بین می برد و یا آرسنیک که افزودن آن به مقدار کم مقاومت مس را در مقابل خوردگی و فرسایش افزایش می دهد . عناصری که به صورت ناخالصی در مس آندی وجود دارند و به صورت یونی یا اتمی وارد محلول می را به سه گروه تقسیم می کنیم : • گروه اول : نیکل، روی، آهن این گروه که در رده بندی پتانسیل اکسید اسیون بالاتر یا مثبت تر از مس هستند در اثر نیروی الکتریکی به یون مثبت فلزی تبدیل می شوند ولی چون خاصیت احیا شوندگی آنها از مس کمتر است بنبرین به صورت سولفات در محلول الکترولیت باقی می مانند . • گروه دوم : طلا، نقره، سلنیوم، تلوریوم، سرب، قلع الکترولیز با تنظیم دقیق اختلاف سطح الکتریکی ایجاد می شود. این اختلاف سطح برای اکسید کردن مس و فلزات الکترو مثبت دراز مس کافیست ولی برای اکسید کردن فلزات گروه دوم مثل طلا و نقره کافی نیست، البته ممکن ست مقدار کمی نقره به صورت یون در محلول ظاهر شود ولی چنین یونی آند آب به صورت سولفات نقره در میاید که به علت وجود یون Cl منفی در محلول، به کلرور نقره نا محلول تبدیل شده به لجن آندی رسوب می کند . (یون کلر با افزودن اسید کلراید ریک به محلول الکترولیت تامین می شود). فلز سرب با وجود اینکه الکترو مثبت تر تراز مس است در گروه دوم قرار گرفته است که این به دلیل نا محلول بودن سرب در اسید سولفوریک است. البته ممکن است مقداری سرب به صورت سولفات سرب درآید که ترکیبی نامحلول است و در لجن آندی ته نشین می شود. • گروه سوم : آنتیمون، بیسموت، آرسنیک عناصر این گروه که از نظر پتانسیل اکسیداسیون به فلز مس نزدیک می باشند، قسمتی در الکترولیت و قسمتی در لجن آندی جمع می شوند، چون غلظت این عناصر در آند اولیه کم است بنابراین خطور رسوب آنها همراه مس وجود ندارد مگر اینکه به طور مکانیکی در سطح کاتد محبوس شوند. خاصیت فیزیکی مس مس با جرم اتمي 54/63 و قطر اتمي 5511/2 و قطر يوني 06/1 آنگسترم بدون هيچ گونه تغييرات آلوتروپيكي در C 1083 در ساختمان FCC از مذاب متبلور مي گردد. ثابت کریستالی این عنصر 3.608 آنگسترم و به دلیل احرازکلی شرایط حلالیت از جمله ظرفیت، ردیف الکتروشیمی واندازه اتمی وقرار گرفتن در میانه جدول تناوبی واندازه اتمی وردیف الکتروشیمی به عنوان حلال ترین فلزات شناخته شده است (تقریباًکلیه عناصر به جز سرب) تاحدودی در مس قابلیت انحلال دارند. این خواص نقش مهمی در کاربرد مس دارند، به دلیل اینکه قطر دهانه نفوذ ساختمان مس نسبت به آلومینیم کوچکتر از ضریب حلالیت نفوذی عناصر دیگر است و شرایط چنین نفوذی کمتر از آلومینیم و یا سایر عناصر با قطر اتمی بزرگتر است به جز هیدروژن و مقدار کمی اکسیژن که در مس محلول می شوند بدیهی است تاٌثیر درجه حرارت در ضریب نفوذ در مورد مس نیز صادق است و افزایش درجه حرارت باعث افزایش انواع مختلف حلالیت می گردد. وزن مخصوص این عنصر نیز در درجه حرارت محیط 8.93 ووزن مخصوص آن در نزدیکی نقطه ذوب 8.4 است، میزان انقباض حجمی آن ازحالت مذاب به جامد،نزدیک به 5%می باشد که از انقباض آلومینیم کمتر است. مس در صنعت مصارف گوناگونی دارد. محصولات مسی به صورتهای شمش، میل گرد، سیم، لوله وغیره به عنوان ماده اولیه در سایر صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. خاصیت مکانیکی مس به طور کلی مس فلزی است نرم وچکش خوارو عملیات مکانیکی باعث تغییرات در خواص آن می شود مس خالص صنعتی که در صنایع الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد اغلب مس کاتدیک و یا مس عاری از اکسیژن تشکیل شده است. و در صنعت الکتریکی خواص مکانیکی مس کاتدیک از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. قابلیت انعطاف پذیری مس اکسیژن زدایی شده بیشتر از مس کاتدیک می باشد و با توجه به این که مقدار مقاومت به ضربه مس اکسیژن زدایی شده به مراتب بیشتر از مقاومت به ضربه مس کاتدیک است بنابر این خاصیت چکش خواری آن نیز بیشترخواهد بود. خاصیت هدایت الکتریکی مس تاثیر ناخالصی ها در کاهش هدایت الکتریکی مس، براثر آن ها روی باند هدایت، نوع حلالیت جانشینی ها یا بین نشینی آن ها و همچین به شکل و ساختار فازهای رسوبی آن ها بستگی دارد. کاهش هدایت الکتریکی درمورد محلول ها بیشتر از فازهای رسوبی بوده. به همین دلیل حضور مقدار کمی اکسیژن و تشکیل اکسید عناصر ناخالص به افزایش هدایت الکتریکی مس ناخالص منجر می شود و هدایت الکتریکی مس به درجه حرارت بستگی دارد و با کاهش درجه حرارت مقدار هدایت الکتریکی افزایش یافته و عملاً در درجات بسیار پائین و حدود صفر مطلق مقاومت الکتریکی مس نیز صفر می شود. آلياژهاي مس كه ضريب هدايتي نامطلوبي ندارند و از مقاومت مكانيكي مطلوب بهره مند هستند در ساخت كابل هاي بزرگ بكار مي روند (كه معمولاً آلومينيوم برنز با تركيبات 10 تا 11% آلومينيم و ناخالصي هايي مانند آهن و سيليسيم در چنين مواردي بكار مي رود) كه داراي ضريب هدايتي حدود 40% مس خالص مي باشد . کانی های مس مس در طبیعت بصورت های زیر یافت می شود : مس فلزی : مس طبیعی عنصر مس بحالت آزاد طبیعی در توده های بزرگ و یا بشکل پراکنده در سنگ های آذری (آتشفشانی) درقشرزمین بوجودآمده است. معادن این نوع مس چندان زیاد نیست و در همه جا وجود ندارد فقط در بعضی ازنقاط دنیا مانند ایالات متحده آمریکا و شیلی و بولیوی و چین و ایران (در ناحیه انارک) یافت گردیده است. اکسید مس : اکسیدهای معدنی مس در پوسته زمین نزدیک به سطح یافت میشود که در نتیجه تغییرات جوی و فعل و انفعالات شیمیایی که در قسمت رگه های سولفور مس صورت گرفته ترکیبات اکسیده بوجود آمده است. آب های طبیعی که بمقدار چندین(ppm) گاز اییدریدکربنیک (co2)در بر دارنده بر روی سولفاتهای مس 100متر اثر کرده و به تدریج آنها به ترکیباتی نظیر کربنات، اکسید، سولفات وگاهی اوقات سیلیکات مبدل می نماید. چون اغلب مواد نامبرده نزدیک بسطح زمین پیدا می شوند وتماما" دارای نقطه ذوب پایینی هستند لذا میتوان آنها را بسهولت با گرمای احتراق زغال چوب و کربن آن احیاء نمود ومس فلزی را بدست آورد که این روش در گذشته مورد استفاده بوده است وتمام مس باستان با این روش تهیه می گردیده. سولفور مس : مهمترین سنگ معدن مس که امروز بیشتر از 95% مس محصول سالانه دنیا را می دهد از نوع سولفوره می باشد چون بسهولت میتوان مس را ازترکیبات اکسیده خارج کرد. درگذشته با این روش تقریبا کلیه معادن اکسیده را مورد بهره برداری قرارداده اندکه کم وبیش درحال تمام شدن است.وچون معادن مس به عمق بیشتر رسیده درنتیجه اغلب ترکیبات آن از نوع سولفوره میباشد. حفره معدن وقتیکه به لایه گداخته شده میرسد بصورت سخرههای گداخته سیمانی در می اید که معمولا"کلوخه های معدنی(gangue) از نوع کلسیت میباشند ترکیبات مس با تماس در لایه های رویی معدن از نوع (porphyry) یا (chalcocite) شروع شده و به تدریج به (bornite) و (chalcopyrite) در عمق معدن بدل می شود.

نظرات(0)

شما هم میتوانید اولین نظر خود را ثبت نمایید.


Notice: Undefined variable: user_ID in /home/tsepress/public_html/wp-content/themes/tsepress-theme/comments.php on line 70

Notice: ob_end_flush(): failed to send buffer of zlib output compression (0) in /home/tsepress/public_html/wp-includes/functions.php on line 5219