بازیافت مس از قراضه

  مس يکي از منابعي است که بيشترين قابليت استفاده مجدد را داراست. در واقع مس و آلياژهاي آن هزاران سال توسط بشر بازيافت مي شده است. در ابتدا، بشر آموخت که اشياء مسي را مي توان ذوب و مجدداً قالب گيري نمود. در طول زمان جنگ، سلاح جنگي از بازيافت اشياء زينتي و وسايل خانگي ساخته مي شد. پس از اتمام جنگ ساختن ساير محصولات مسي دوباره از سر گرفته مي شد.
   از قرن هجدهم، آمريکايي ها محصولات مسي و آلياژهاي آن را از طريق بازيافت مس مي ساختند. زيرا در آن زمان انگليسي ها اختيار تمام معادن مس را داشتند. به اين صورت که مواد اوليه براي پردازش به انگلستان فرستاده مي شد. از آن زمان تا کنون بازيافت مس به صورت يک منبع اصلي مس در آمريکا باقي مانده است و بيش از نيمي از محصولات ساخته شده و به فروش رفته سالانه مس را تشکيل مي دهد.

قراضه مس

قراضه هاي مسي حاصل از زيورآلات قديمي

   دلايل بازيافت مس:
   1- قيمت: بازيافت مس ارزانتر از معدنکاري و استخراج منابع جديد مس مي باشد. مس بازيافتي ارزشي تا 90% بهاي مس اصلي را داراست. و در واقع عمل بازيافت به پايين نگهداشتن قيمت توليدات مسي کمک مي کند.
   2- منابع محدود: تا امروز، تنها 12 تا 13% از تمام ذخيره هاي شناخته شده معدني، استخراج شده است. با اين حال بايد به فکر نگهداري از منابع معدني باقي مانده بود و بهترين راه، بازيافت مواد معدني است.
   3- صرفه جويي در مصرف انرژي: بازيافت يک تن مس مصرف شده، 15% از انرژي لازمه براي معدنکاري و استخراج همان ميزان مس را طلب مي کند. بنابراين بازيافت مواد راهي است براي حفظ و صرفه جويي در مصرف سوخت هاي فسيلي و کاهش انتشار دي اکسيد کربن در هوا.
   4- صرفه جويي در هزينه حفر گودال هاي نگهداري زباله: باطله حاصل از صنايع و مواد دور ريختني خانه ها معمولاً به صورت زباله در گودال هايي مربوط به اين کار نگهداري مي شود. اين گودال هاي به سرعت پر مي شوند و هزينه حفر اين گودال ها بالا مي باشد. از طرفي مرتب کردن باطله ها و مواد دور ريختني خانه ها نيز هزينه بسيار بالايي را در بردارد. بنابراين با بازيافت مواد، مي توان از پيش آمدن چنين مشکلاتي جلوگيري کرد.
   5- محيط زيست: درطي استخراج و تصفيه فلزات گازها و گرد و غبارهايي در هوا منتشر مي شود. اما در بازيافت فلزات هيچ آلودگي منتشر نمي شود، بنابراين عمل بازيافت مواد به سلامتي محيط زيست نيز کمک مي نمايد.

  بازيابي مس از قراضه:
   قراضه برگشتي يک منبع مهم مس به حساب مي آيد که اهميت روزافزوني دارد. در حال حاضر حدود 80% قراضه هاي برگشتي را قراضه هاي آلياژي تشکيل مي دهند. اغلب اينها معمولا ذوب شده و بي آنکه پالايش شوند به شکل آلياژ ريخته مي شوند. مس قراضه غيرآلياژي ذوب و پالايش مي شود تا مس ويژه کارهاي مکانيکي يا الکتريکي بدست آيد. فرآيندهاي به کار رفته بستگي به عيار مواد برگشتي و محصول دلخواه دارد.
   واحدهاي اصلي براي ذوب قراضه کم عيار، کوره هاي دمشي کوچک و کنورترهاي پيرس-اسميت اند.
   مس از دو منبع اصلي بدست مصرف کننده مي رسد. يکي از طريق کانه مس و ديگري از طريق قراضه مس و آلياژهاي آن. طبق آمار بدست آمده حدود 1.3 مس مصرفي را مي توان از قراضه مس تهيه نمود. در واقع بازيابي مس از اشياي مصرف شده (قراضه کهنه) و تلفات توليد (قراضه نو) براي تمام صنايع اهميت زيادي دارد. حدود 5-10% مس جهان از پالايش دوباره مس قراضه تامين مي شود و 25-30% ديگر (مس حاصل از قراضه) از بازيابي مستقيم مس، به ويژه آلياژها بدست مي آيد. 30-40% تمام مس توليد شده از قراضه، از قراضه کهنه (اشياي به کار رفته مسي) و 60-70% آن از قراضه نو يا تلفات توليد حاصل مي شود.

نمودار مراحل بازيافت مس از قراضه

   گردش قراضه مسي:
   امروزه فرآيند تغيير شکل قراضه مسي (غيرآلياژي) به محصولات جديد مسي شامل خريداري قراضه مس از شبکه هاي مربوط به دلالان و معامله گران قراضه مي باشد. که اين قراضه مسي به دو صورت عرضه مي شود:
   1- قراضه هاي تشکيل يافته از مس تميز، غيرآلياژي و بدون روکش که به شکل گيره هاي کاغذ، سوزن هاي منگنه، ميله هاي اتوبوس، قطعات جابجاگرها (آلات تغيير دهنده جهت برق)، لوله ها و تيوب هاي تميز.
   2- قراضه هاي مسي با خصوصيات قبل، منتها گاه شامل بخش هاي روکشدار يا تا حدي اکسيد شده نظير سيم هاي مسي روکشدار يا اکسيد شده.
   وقتي قراضه هاي مسي براي بازيافت آماده مي شوند، بازبين شده و در صورت لزوم آناليزهاي شيميايي بر روي آن ها صورت مي گيرد . قراضه هاي نرم و وارفته تا زماني که به آنها نياز باشد نگهداري مي شوند.

   قراضه هاي مس مستقيماً ذوب مي شوند و گاه در هنگام ذوب درجه خلوصشان بالا برده مي شود. سپس مس ذوب شده احياء مي گردد و به اشکال حد واسط نظير بيلت ها، کيک ها و شمش هاي مسي قالب گيري مي شود تا در مراحل بعدي کارهاي بيشتري روي آن صورت گيرد.
   قراضه معمولاً شامل مواد فاسد شده يا تحليل رفته الکتريکي مي باشد که در طي عمليات بازيابي درجه خلوص آن بالا مي رود و در قالب هاي آند ريخته مي شود. در واقع آندها مواد نارسي هستند که در عمليات کاتدسازي به کار مي روند. ابتدا آندها آبکاري مي شوند، به اين صورت که مواد فاسد شده الکتريکي در حمامي از اسيد سولفوريک حل شده و سپس خارج از محلول، بر روي يک صفحه فولادي آبکاري مي شوند. ورقه هاي نازک مس پالايش شده به طرف صفحات ضد زنگ کشيده شده و در سلول هاي الکتروليتي ديگري ما بين صفحات آندي قرار مي گيرند. طي عمل آبکاري، آندهاي مسي با درجه خلوص 99.98% بدست مي آيد که براي ساختن ورقه هاي کاتدي مس با درجه خلوص بالا به کار مي رود.
   آلياژهاي مس نيز قابل بازيافت مي باشند. قراضه هاي آلياژي ابتدا جدا و تميز شده و سپس عناصر تشکيل دهنده آلياژ و ميزان ناخالصي ها تعيين مي گردد. قراضه هاي بازيافتي با ترکيب مشخص، با يکديگر ذوب مي گردند. گاه نيز به آنها مواد خام اضافه مي گردد تا آلياژي با ترکيب دلخواه بدست آيد.

قراضه حاصل از کابل هاي مسي

تصويري از قراضه مس

   از لحاظ مقدار مس و ميزان عناصر آلياژي 4 نوع قراضه مس وجود دارد:
   1) قراضه اي که از نوع کاتدي است و فقط بايد ذوب و ريخته گري شود. اين قراضه اکثراً از تلفات توليد به دست مي آيد (براي مثال ميله هاي نامرغوب يا خراب، سيم لخت، قالبها). اين وسايل مستقيماً ذوب مي شوند تا مس چقرمه يا آلياژي توليد شود.
&   2) قراضه نو يا کهنه که عمدتاً مس خالصي است که به ساير فلزات آلوده شده است، مانند فلزاتي که آب فلزکاري و يا جوشکاري شده اند. اين قراضه در کوره آند (دوار يا بوته اي) ذوب مي شود. در اين کوره ها مقدار زيادي از ناخالصي ها (Al,Fe,Zn,Si,Sn) به وسيله اکسايش با هوا جدا مي شوند. فلز سپس به شکل آند ريخته مي شود. ممکن است محصول به شکل مس حاصل از پالايش گرمايي براي آلياژسازي نيز به فروش برسد.

   3) قراضه هاي آلياژي. اين قسمت بيشترين سهم را در صنعت بازيابي قراضه دارد و شامل برنج، برنز و آلياژ مس – نيکل است و از قراضه هاي نو يا کهنه تشکيل مي شود. پالايش اين آلياژها و توليد مس خالص هيچ امتيازي به همراه ندارد. بنابراين اين آلياژها در کوره هاي دوار، بوته اي يا القايي ذوب و به صورت آلياژ ريخته مي شود. براي حذف آلومينيم، سيليسيم و آهن به صورت سرباره آنها را با هوا اکسيد مي کنند. اما مقدار اکسايش بايد دقيقاً کنترل شود زيرا عناصر آلياژي مطلوب (Zn در برنج و Sn در برنز) نيز تمايل به اکسايش دارند. آلياژ جديد که با افزودن فلزات خالص يا قراضه به شکل استاندارد درمي آيد در قالبهاي افقي روباز به صورت شمش ريخته مي شود تا درقطعه ريزي به کار برده شود، يا از طريق ريخته گري پيوسته عمودي يا با سرد کردن مستقيم به شکل تختال يا شمشال مناسب براي نورد يا اکستروژن در آيد.
   4) قراضه کم عيار با ترکيب شيميايي متغير (Cu 12-95%) اين ماده در کوره هاي بوته اي يا دمشي ذوب مي شود و سپس بر روي آن عمليات پالايش گرمايي و الکتروليتي انجام مي شود.

قراضه مس آماده جهت فروش

قراضه مس در مراحل بازبين براي جدا کردن قسمت هاي زائد

   ذوب و پالايش قراضه مس کم عيار:
   بازيابي مس از مواد قراضه کم عيار حدود 2-1% کل مس توليدي را تامين مي کند. واحد اصلي ذوب قراضه کم عيار کوره دمشي مخصوص قراضه است. در اين کوره، قراضه خوب مخلوط مي شود تا مقدار متوسط مس در آن به اندازه متوسط مس در کاني پرعيارشده، يعني به حدود 30% برسد. در حدود 120-80 Kg/ton کک به کوره افزوده مي شود، سيليس و آهن نيز به کوره مي افزايند تا سرباره فاياليتي با نقطه ذوب پايين بدست آيد. مواد آلي قراضه را قبل از ذوب مس در کوره دمشي مي سوزانند، تا از گرفتگي دودکش و پرشدن سيستم جمع آوري گرد و غبار جلوگيري شود.
   محصول کوره دمشي مس مذاب سياه با مس85-70%، آهن 5-2% و ساير ناخالصي هاي موجود در قراضه است. توان توليد کوره هاي دمشي ذوب قراضه در حدود 20-10 تن مس سياه بر متر مربع سطح بوته در روز است. توان توليد اين کوره ها بسيار متغير و وابسته به تغييرات ترکيب قراضه، شکل و اندازه آن است. مس موجود در سرباره کوره مخصوص قراضه بسيار زياد است که اين ناشي از شرايط اکسنده کوره است.

   کوره دمشي مخصوص قراضه به نحوي کار مي کند که مقدار قابل توجهي از فلزات ناخواسته باقي مي ماند. مقدار کک و ترکيب سرباره طوري تنظيم مي شود که اين عمل ممکن شود. بنابراين اگر چه مقدار بيشتري مس از سرباره احياء مي شود، مقدار بيشتري آهن به صورت فلز در محصول کوره دمشي باقي مي ماند. حد اشباع آهن در مس 1200 درجه سانتي گراد حدود 5 درصد وزني است. بنابراين، آهن افزون بر اين حد جامد مي ماند و باعث ايجاد مشکلات زيادي مي شود. استفاده از 100 Kg کک بر تن قراضه موازنه مناسب بين اتلاف مس در سرباره و مقدار آهن احياء شده را بوجود مي آورد.
   مس سياه حاصل از کوره بلند معمولاً بوسيله اکسايش با هوا در کنورترهاي کوچک پيرس-اسميت پالايش مي شود. بيشتر Al,Zn,Fe,Ni,Sn اکسيد مي شود تا محصول نهايي که مس با عيار 97-96% است، بدست آيد. اکسايش اين ناخالصيها گرماي زيادي توليد مي کند و در بعضي موارد روش خودسوز است، اما هنگام ذوب مقدار زيادي قراضه پرعيار در کنورتر، سوخت به کار برده مي شود تا دماي لازم 1200-1150 درجه سانتي گراد تامين شود. اغلب مقدار زيادي قراضه حاوي قلع (برنز) به کنورتر افزوده مي شود تا بتوان قلع را به شکل اکسيد در سيستم جمع آوري کرد غبار بازيابي کرد.

نمودار جريان بازيابي مس از قراضه کم عيار

   جالب ترين پيشرفت اخير در زمينه تبديل مس سياه، استفاده از کنورترهاي هوبوکن يا سيفوني است. اگر چه خروج گاز SO2 در هنگام استخراج مس از قراضه مشکل آفرين نيست، اما حدود 0.3 تن اکسيد بر تن مس سياه ايجاد مي شود، عمدتا اکسيدهاي قلع وروي به طوريکه جمع آوري گاز عامل مهمي به حساب مي آيد. کنورتر سيفوني براي اين عمل مناسب به نظرمي رسد.
   در صورت داشتن قراضه پرعيار با بيش از 80% مس، عمل کوره دمشي و کنورتر را مي توان ادغام کرد و آن را در يک کوره بوته اي يا دوار انجام داد. در اين مورد اکسايش با شعله اکسيد کننده يا تزريق هوا به وسيله لوله هاي دمش يا زنبورک انجام مي گيرد. کنورترهاي دوار دمش از بالا نيزگاه و بيگاه براي اين کار مورد استفاده قرار مي گيرند.
   مس حاصل از ذوب قراضه و تبديل معمولاً در کوره آندي مورد عمليات اکسايش نهايي قرار مي گيرد و در پي آن پل کردن انجام مي شود و سپس مس براي پالايش الکتروليتي به شکل آند ريخته مي شود.

   مصرف قراضه هاي بازيافتي:
   تنها اشکال عمده استفاده از مس بازيافتي اين است که ممکن است شامل باقي مانده ناخالصي هايي باشد که به صورت منفي بر روي خصوصيات آن اثر مي گذارد. بيشتر درخواست هاي مربوط به قراضه مسي شامل سيم هاي مسي با قابليت رسانايي بالا مي باشد.
   محصولات قالب ريزي شده و کارخانه هاي ذوب فلز به صورت سنتي جزء بزرگترين مصرف کنندگان مس و برنز به کار رفته در رادياتورهاي وسايل نقليه مي باشند. بدين طريق مي توان به مقادير زياد مس، روي، قلع و سرب دست يافت و در نتيجه به راحتي مي تواند حدود 100000 تن قالب آلياژ برنز قرمز و نيمه قرمز توليد کرد. در حدود نيمي از مواد قالب ريزي شده، براي شيرهاي لوله کشي خانه ها و اثاثيه منزل در آمريکا به کار مي روند. اما در اروپا برنز زرد (آلياژ روي – مس) در ساخت محصولات مربوط به لوله کشي به کار مي رود.
   در سال 1996، آمريکا بيشترين مس بازيافتي و آلياژهاي بازيافتي آن را به خود اختصاص مي داده است که اين ميزان از ذوب دوباره مواد برنجي و سيم هاي برق در کارخانه هاي ذوب و قالب ريزي حاصل مي شوند. از 1092600 تن قراضه که مستقيماً از ذوب دوباره بدست آمده بود، حدود 22% به شکل شمش ها و آلياژهاي مسي در آمده و 70% آن توسط ساير صنايع نظير کارخانه هاي توليد کننده سيم برق مورد استفاده قرار گرفته است. مصرف قراضه هاي مسي براي توليد آلياژها در طول 20-30 سال اخير، 50% رشد داشته است.

مصرف قراضه مس، در طي سال هاي 1996-1976 بين 44 تا 54.7% از مصرف کل مس آمريکا را به خود اختصاص مي داده است.

   بدين گونه قراضه مس 44.8% از مصرف کلي مس را تامين مي کند. بزرگترين دسته قراضه هاي مصرفي، قراضه هاي نو هستند که مستقيماً براي ذوب فرستاده مي شوند. مقدار بازيافت از قراضه هاي قديمي و کهنه با توجه به نوسان قيمت هاي مس و ساير مسائل تجاري تغيير پيدا مي کند. درصد بازيافت قراضه هاي قديمي، وقتي قيمت ها پايين است، کاهش مي يابد. قراضه هاي قديمي شامل کابل هاي الکتريکي دور ريختني، رادياتورهاي خودروهاي اوراق، دستگاههاي تهويه هوا و توليدات بي شمار ديگري از اين قبيل مي باشند.
   درحقيقت همه محصولات ساخته شده از مس قابل بازيافتند. صنعت از مس بازيافتي به عنوان يک منشا عمده و اصلي از مواد خام استفاده مي کند. مس بازيافتي قابليت ذوب دوباره را دارد بدون اينکه هيچ گونه فرايندهاي اضافي بر روي آن صورت بگيرد. در نتيجه مس مي تواند به عنوان يک ماده تجديد شدني بارها و بارها بازيافت شود، بدون اينکه خواص شيميايي و فيزيکي آن تغيير کند.
   بازيافت مس از طرفي وابسته است به چگونگي عملکرد سيستم گردآوري قراضه، فاکتورهاي اقتصادي و تکنولوژي طراحي محصولات و از طرف ديگر به ميزان حمايت جوامع و دولت ها در اين زمينه.
   بازيافت مس يکي از فعاليت هاي اقتصادي مهم و سودآور مي باشد که روشي براي ذخيره و انرژي و کاهش فعاليت هاي اضافي در زمينه توليد محصولات ساخته شده از مواد خام اوليه.

بازیافت مس

پیوند ها

قیمت مس در بازار لندن

قیمت مس در بازار نیویورک

اطلاعات مس

استخراج مس