مس - دانش

معرفی

هر بار که چراغی را روشن می کنید، از وسیله ای در خانه خود استفاده می کنید یا شیر آب را باز می کنید، این مس است که برق یا آب را به شما می رساند. بنابراین مس یک فلز بسیار مهم برای انسان است و احتمالاً از هر فلز دیگری خواص مفید بیشتری را ترکیب می کند.

یک خانه خانوادگی متوسط حاوی بیش از 90 کیلوگرم مس است: 40 کیلوگرم سیم برق، 30 کیلوگرم لوله کشی، 15 کیلوگرم لوازم ساختمانی، 9 کیلوگرم داخل لوازم برقی و 5 کیلوگرم کالای برنجی. یک هواپیمای جت بوئینگ 747-200 حاوی حدود 1.8 تن مس است. مجسمه آزادی در نیویورک حاوی بیش از 27 تن مس است.

Shiny, metallic yellow coloured rock

reel of copper wire

Shiny metallic copper pipe fittings

Shiny, metallic yellow coloured rock

reel of copper wire

info-127-96

info-127-195

info-127-95

info-133-88

3 / 7

قرقره سیم مسی.

خواص

مس تنها فلز طبیعی غیر از طلا است که دارای رنگ مشخصی است. مس مانند طلا و نقره رسانای عالی گرما و الکتریسیته است. همچنین بسیار چکش خوار و انعطاف پذیر است. مس در برابر خوردگی نیز مقاوم است (به راحتی زنگ نمی زند). مس نرم اما سخت است. به راحتی با فلزات دیگر مخلوط می شود و آلیاژهایی مانند برنز و برنج را تشکیل می دهد. برنز آلیاژی از قلع و مس و برنج آلیاژی از روی و مس است. مس و برنج به راحتی قابل بازیافت هستند، شاید 70 درصد مسی که اکنون استفاده می شود حداقل یک بار بازیافت شده باشد.

خواص مس

نماد شیمیایی	Cu از کلمه لاتین "cuprum" به معنی "سنگ معدن قبرس" گرفته شده است.
سنگ معدن	بیشتر به عنوان کالکوپیریت، CuFeS یافت می شود₂
چگالی نسبی	8.96 گرم بر سانتی متر³
سختی	3 در مقیاس Mohs
چکش خواری	بالا
شکل پذیری	بالا
نقطه ذوب	1084 درجه
نقطه جوش	2562 درجه

استفاده می کند

امروزه مس به دلیل اینکه رسانای خوبی برای الکتریسیته است، در ژنراتورها و موتورهای الکتریکی برای سیم کشی برق و در کالاهای الکترونیکی مانند رادیو و تلویزیون استفاده می شود. مس همچنین گرما را به خوبی هدایت می کند، بنابراین در رادیاتور وسایل نقلیه موتوری، تهویه مطبوع و سیستم های گرمایش خانه استفاده می شود.

از آنجایی که مس به راحتی خورده نمی شود برای لوله های آب نیز استفاده می شود. چکش خواری آن به این معنی است که لوله های مسی را می توان خم کرد تا به راحتی و بدون شکستگی گوشه های آن گرد شوند.

سولفات مس به عنوان یک قارچ کش برای جلوگیری از مسدود کردن زهکشی ها و سیستم های فاضلاب ریشه های گیاه استفاده می شود. رنگ سبز آبی چوب تیمار شده حاصل نفتانات مس و مس-کروم-آرسنات است که تحت فشار برای کمک به محافظت از چوب در برابر سوراخ ها وارد شده اند.

مس همچنین برای ساخت سکه و ابزار علمی و همچنین در کاربردهای تزئینی استفاده می شود.

حدود 15 گرم مس در تلفن همراه وجود دارد و اخیراً مس جایگزین آلومینیوم در تراشه های رایانه شده است.

استفاده کنید	شرح
برق و ارتباطات	از آنجایی که مس انعطاف پذیر و رسانای عالی است، کاربرد اصلی آن در ژنراتورهای برق، سیم کشی برق خانگی/خودرو، و سیم ها در لوازم خانگی، کامپیوترها، چراغ ها، موتورها، کابل های تلفن، رادیو و تلویزیون است.
سکه	آلیاژ «کوپرونیکل» که مخلوطی از 75 درصد مس و 25 درصد نیکل است، برای ساخت سکه‌های «نقره» مانند قطعات استرالیایی 5، 10، 20 و 50 سنت استفاده می‌شود. سکه های 1 و 2 دلاری استرالیا 92 درصد مس هستند و با آلومینیوم و نیکل مخلوط شده اند.
لوله های	از آنجایی که مس به راحتی زنگ نمی زند و به راحتی می توان آن را به هم متصل کرد، برای ساخت لوله های آب (و سیستم های هیدرولیک) مفید است. استفاده از مس در لوله های آب به مصریان باستان و رومی ها برمی گردد.
هدایت گرما	توانایی مس در انتقال گرما به این معنی است که برای رادیاتور خودرو، تهویه مطبوع، سیستم های گرمایش خانه و دیگهای بخار برای تولید بخار استفاده می شود. همچنین برای پایه قابلمه های پخت و پز ایده آل است.
قارچ کش ها و حشره کش ها	سولفات مس برای از بین بردن شکوفه های جلبکی در مخازن آب، برای محافظت از چوب، جلوگیری از مسدود کردن ریشه های گیاهان از باران و سیستم های فاضلاب و از بین بردن حشرات استفاده می شود.
کودها	تولید مس در دهه‌های 1950 و 1960 به دلیل نیاز به کودهای مبتنی بر مس برای کمک به رشد محصول در زمین‌هایی که قبلاً غیرمولد بودند، تقویت شد.
برنز	برنز (90% مس، 10% قلع) برای مجسمه ها و یاتاقان ها در موتور خودرو و ماشین آلات سنگین استفاده می شود. اولین برنزها آلیاژهای طبیعی مشتق شده از ذخایر معدنی بودند که حاوی قلع نیز بودند.
برنج	برنج (70٪ مس، 30٪ روی) به ویژه در برابر زنگ زدگی مقاوم است و بنابراین برای ساخت بدنه قایق های بادبانی و سایر سخت افزارهای دریایی استفاده می شود. بسیاری از آلات موسیقی از برنج ساخته می شوند. همچنین برای قطعات تزئینی، از اتصالات نور گرفته تا شیرآلات و ابزار برای نجوم، نقشه برداری، ناوبری و سایر اهداف علمی استفاده می شود.

تاریخ

مس اولین فلزی بود که توسط مردم استفاده شد. حدود 9000 سال پیش توسط انسان نوسنگی کشف شد و به جای سنگ استفاده شد، زیرا شکل دادن به آن بسیار آسان تر بود. مسگران اولیه در ایران دریافتند که حرارت دادن مس آن را نرم می کند و چکش کاری مس آن را سخت تر می کند. به این ترتیب، آنها می توانند مس را به شکل اقلام مفید مختلف مانند ظروف و ظروف درآورند که جهشی بزرگ برای نسل بشر است. رنگ زیبای آن نیز مس را برای استفاده در جواهرات و زیورآلات جذاب کرده است.

شواهدی وجود دارد که نشان می دهد مس از زمان های اولیه مورد استفاده قرار می گرفته است، یک قطعه لوله مسی که 5000 سال پیش استفاده می شد توسط باستان شناسان از هرم خئوپس در مصر کشف شد. در حدود 4000 سال قبل از میلاد، برنز (آلیاژ سخت تر) با مخلوط کردن مس با مقدار کمی قلع کشف شد. از آن برای ساخت اسلحه، زره، ابزار و ابزار تزئینی استفاده می شد و به این ترتیب عصر مس و برنز آغاز شد. اگرچه ساخت ابزار برنزی با شروع عصر آهن در حدود 1000 سال قبل از میلاد تا حد زیادی از بین رفت، مس همچنان برای خواص دیگر آن مورد استفاده قرار گرفت. به عنوان یکی از تنها دو فلز رنگی، زیبایی آن را برای ساخت زیور آلات بسیار مطلوب می کند و مقاومت آن در برابر خوردگی آن را برای استفاده در دریا یا نزدیک دریا مناسب می کند.

توانایی کوبیدن مس به ورق و مقاومت آن در برابر زنگ زدگی، آن را به یک ماده سقفی محبوب در ساختمان های مهم تبدیل کرد.

رشد صنعت مس ارتباط تنگاتنگی با افزایش استفاده از برق داشته است. کاربردهای الکتریکی همچنان کاربرد اصلی فلز است که می تواند به دو ویژگی فیزیکی نسبت داده شود. این یک رسانای الکتریکی (و گرما) عالی است و به اندازه‌ای انعطاف‌پذیر است که به داخل سیم کشیده شده و بدون شکستگی به صفحات تبدیل شود. مس به طور گسترده در اجزای لوله کشی استفاده می شود و جزء اصلی آلیاژها است که بسیاری از آنها سخت تر، قوی تر و سخت تر از عناصر تشکیل دهنده خود هستند. در سال 1837 چارلز وتستون و ویلیام کوک اولین تلگراف الکتریکی را با استفاده از سیم مسی به ثبت رساندند. در سال 1876 الکساندر گراهام بل اولین کسی بود که از سیم تلفن مسی استفاده کرد. در سال 1878 توماس ادیسون اولین چراغ الکتریکی را با تکیه بر مس برای انتقال جریان به آن اختراع کرد. در عرض چند سال، استفاده انبوه از این دو اختراع باعث افزایش باورنکردنی در استخراج و تولید مس شد.

تشکیل

از آنجایی که مس به راحتی با مواد دیگر واکنش نشان می دهد، می تواند به روش های مختلفی در پوسته زمین تشکیل شود. اغلب در رسوبات با فلزات دیگر مانند سرب، روی، طلا و نقره یافت می شود.

تا حد زیادی بیشترین مقدار مس در پوسته در اجسامی به نام رسوبات مس پورفیری یافت می شود. این رسوبات زمانی توده های بزرگی از سنگ مذاب بودند که در پوسته زمین سرد و جامد می شدند. همانطور که آنها سرد می شوند، برخی از بلورهای بزرگ رشد می کنند، که سپس با افزایش سرعت خنک شدن توسط کریستال های کوچکتر احاطه می شوند - زمین شناسان این سنگ ها را پورفیری می نامند. در ابتدا، مس در کل توده بزرگ سنگ مذاب در غلظت های کم پخش شد. با سرد شدن ماگما و تشکیل بلورها، مقدار مذاب کمتر شد. مس در مذاب باقی ماند و بیشتر و بیشتر غلیظ شد. هنگامی که سنگ تقریباً کاملاً جامد شد، منقبض شد و ترک خورد و مایع غنی از مس باقی مانده در شکاف ها فشرده شد و در نهایت در آنجا نیز جامد شد. در طی میلیون‌ها سال، سنگ‌های پوشاننده این رسوبات فرسایش یافته و رسوبات در نهایت در سطح ظاهر شدند. نمونه‌هایی از ذخایر پورفیری شامل Cadia Hill (NSW) و Cerro Colorado (پاناما) است.

مخلوطی از مس، آهن و گوگرد کالکوپیریت (CuFeS) نامیده می شود₂) یا «طلای احمق»، و بسیاری از کاوشگران قدیمی را فریب داد! کالکوپیریت در استرالیا در سنگ هایی یافت می شود که بیش از 250 میلیون سال قدمت دارند. بورنیت (Cu₅FeS را₄کوولیت (CuS) و کالکوسیت (Cu₂S) منابع مهم مس در جهان هستند و بسیاری از سنگ معدن ها نیز حاوی مقداری مالاشیت (CuCO) هستند.₃مس (OH)₂، آزوریت (مس₃(شرکت)₃) 2. مس (OH)₂، کوپریت (مس₂O)، تنوریت (CuO) و مس بومی. سولفیدها، که بیشتر مس تولید شده در سرتاسر جهان را تولید می‌کنند، عموماً بخش‌های عمیق‌تری را اشغال می‌کنند که در معرض هوازدگی قرار نگرفته‌اند. در نزدیکی سطح با اکسیداسیون و سایر اعمال شیمیایی تغییر می‌یابند تا اکسیدها و کربنات‌ها تولید کنند. این کانی‌های مس ثانویه ممکن است در قسمت‌های بالایی بسیاری از کانسارها سنگ معدن غنی تشکیل دهند و به دلیل رنگ سبز یا آبی مشخص آنها، حتی مقادیر کمی از آنها به راحتی در سنگ‌هایی که در آنها وجود دارند، دیده می‌شوند. مواد معدنی حاوی مس معمولاً در ارتباط با مواد معدنی که ممکن است حاوی طلا، سرب، روی و نقره باشند، یافت می شوند.

منابع

در استرالیا، جستجو برای مس بلافاصله پس از استقرار اروپا آغاز شد. اولین کشف بزرگ مس در استرالیا در کاپوندا در استرالیای جنوبی در سال 1842 بود که فرانسیس داتون در حین جستجوی گوسفند گمشده سنگ مس را پیدا کرد. در دهه 1860، استرالیای جنوبی به عنوان "پادشاهی مس" شناخته می شد زیرا دارای بزرگترین معادن مس در جهان بود.

استرالیا بخش قابل توجهی از مس جهان را در اختیار دارد و طبق گزارش سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) در سال 2016 پس از شیلی در رتبه دوم قرار گرفت. ما چندین معدن مس داریم که اهمیت جهانی دارند، از جمله ذخایر مس-سرب-روی کوه عیسی در کوئینزلند و معدن مس-اورانیوم-طلای سد المپیک در استرالیای جنوبی که در حال استخراج یکی از بزرگترین ذخایر مس در جهان است. جهان نمونه‌های دیگر از منابع مهم مس در کانسارهای مس-طلای پرمیننت هیل و کاراپتینا در استرالیای جنوبی، ذخایر مس-طلای نورثپارکس، ذخایر مس-سرب-روی CSA و مس گیریلامبون در نیو ساوت ولز، ذخایر مس ارنست هنری، آزبورن و ماموت هستند. و ذخایر مس-طلا در Selwyn در کوئینزلند و ذخایر مس-روی در Golden Grove و ذخایر مس Nifty در استرالیای غربی.

Due to the limited audience of this diagram and its complexity, no alternative description has been provided. Please email clientservices@ga.gov.au

ذخایر مس استرالیا و معادن فعال، 2022.
اندازه سپرده بر اساس کل منابع است (EDR + منابع نشان داده شده زیر اقتصادی + استنباط شده).
برای وضوح، فقط ذخایر عمده یا قابل توجه برچسب گذاری می شوند.

معدن

اگرچه ذخایر بزرگ مس با روش‌های برش باز در بسیاری از کشورهای تولیدکننده عمده استخراج می‌شود، اما بیشتر سنگ معدن مس تولید شده در استرالیا از معادن زیرزمینی به دست می‌آید. روش سنتی مورد استفاده در بیشتر معادن شامل شکستن سنگ معدن و آوردن آن به سطح برای خرد کردن است. سپس قبل از اینکه کانی‌های سولفیدی حاوی مس با فرآیند فلوتاسیون که دانه‌های معدنی سنگ معدن را از مواد زائد یا گانگ جدا می‌کند، سنگ‌آهن ریز شود. بسته به نوع مواد معدنی حاوی مس در سنگ معدن و فرآیندهای تصفیه مورد استفاده، کنسانتره معمولاً حاوی 25 تا 30 درصد مس است، اما ممکن است تا حدود 60 درصد مس باشد. سپس کنسانتره در یک کارخانه ذوب فرآوری می شود.

در حال پردازش

در برخی از معادن استرالیا، مس از سنگ معدن شسته می شود تا محلول غنی از مس تولید شود که بعداً برای بازیابی فلز مس تصفیه می شود. سنگ معدن ابتدا شکسته می شود و روی بالشتک های آبشویی قرار می گیرد و در آنجا با محلول اسید سولفوریک حل می شود تا مس را شسته شود. سپس محلول غنی از مس به کارخانه استخراج حلال پمپ می شود تا مس را به عنوان کمپلکس مس جدا کند. این غلیظ شده و محلول برای بازیابی مس به کارخانه الکترووینینگ منتقل می شود. کاتدهای مس تولید شده توسط الکترووینینگ حاوی 99.99 درصد مس هستند که برای مصارف الکتریکی مناسب است. کل این فرآیند به عنوان استخراج با حلال (SX-EW) شناخته می شود.

برای تبدیل کنسانتره ها به فلز مس از روش های ذوب مختلفی استفاده می شود. یکی از روش ها ذوب آنها با شار در کوره ذوب برای تولید مس مات است که عمدتاً مخلوطی از سولفیدهای آهن و مس است که معمولاً حاوی 50 تا 70 درصد مس است. مات مذاب داخل یک مبدل ریخته می شود که حاوی شار بیشتری است و به مس تاول زده تبدیل می شود که حدود 98 تا 99 درصد خالص است. مس تاول زده شده، بیشتر در یک کوره آند تصفیه می شود و در نهایت به صورت الکترولیتی به مس کاتدی خالص تبدیل می شود.

در المپیک دم کنسانتره مستقیماً ذوب می شود تا مس تاول بزند. در این فرآیند کنسانتره مس با هوای غنی شده با اکسیژن وارد کارخانه ذوب می شود. کنسانتره خوب فوراً واکنش نشان می دهد یا "چشمک می زند" زیرا کسر گوگرد سولفیدهای مس می سوزد و به گاز دی اکسید گوگرد تبدیل می شود. مس مذاب و سرباره به آتشگاه ذوب می ریزد. سرباره یک لایه روی سطح مس تاول مذاب تشکیل می دهد. مس تاول به صورت دوره ای برای خالص سازی بیشتر در یک کوره آندی برداشته می شود و به صورت الکترولیتی تصفیه می شود.