مس حالا یکی از حیاتی‌ترین فلزات پایه است و نقشی کلیدی در تکنولوژی و توسعه صنعتی ایفا می‌کند. از مدارهای ظریف الکترونیک گرفته از سازه‌های عظیم ساختمانی، از تولید انرژی‌های تجدیدپذیر تا صنعت حمل‌ونقل؛ مس در همه جا حضور دارد. اما این فلز ارزشمند چگونه از دل خاک بیرون می‌آید و به محصولی قابل استفاده تبدیل می‌شود؟ فرایند تولید مس صرفا یک فرایند فنی نیست، بلکه زنجیره‌ای پیچیده و مهندسی شده است که از کشف ذخایر معدنی آغاز می‌شود و تا تولید کاتد مس ادامه می‌یابد. اگر شما هم علاقه‌مند هستید که بدانید فلز مس چگونه تولید می‌شود، این مقاله به صورت کامل همه چیز را به شما می‌گوید.  این مقاله به صورت گام به گام و بر اساس آنچه که در ایران، در مجتمع‌های ذوب شهربابک و مجتمع ذوب سرچشمه رخ می‌دهد فرایند استحصال مس را بررسی می‌کند.

روش‌های تولید مس

پیش از آن‌که به سراغ بررسی فرایند‌های تولید مس برویم، باید بگوییم که روش‌های تولید مس را می‌توان در دو دسته کلی تقسیم کرد. روش‌های پیرومتالورژی و روش‌های هیدرومتالورژی. هر کدام از این روش‌ها مزایا و معایب خاص خود را دارند و انتخاب روش مناسب، به عوامل بسیاری از جمله نوع سنگ معدن شما بستگی دارد. با این وجود، بیش از ۸۰٪ مس در جهان به روش پیرومتالورژی تولید می‌شود (همان روش کنسانتره). در ایران نیز بخش عمده مس از همین طریق تولید می‌شود. به همین خاطر در این مقاله ابتدا تولید مس به روش پیرومتالورژی و سپس فرایند تولید مس با هیدرومتالورژی به شما معرفی خواهد شد. اما پیش از هرچیزی شما باید معادن را کشف کنید.

اکتشاف معادن مس

اکتشاف، نخستین حلقه تولید مس است. این مرحله بسیار تعیین‌کننده است. علم زمین‌شناسی و فناوری در اینجا ترکیب می‌شوند. فرایند با مطالعات ناحیه‌ای آغاز می‌گردد. ساختارهای تکتونیکی بررسی می‌شوند. نشانه‌های سطحی مانند رگه‌ها شناسایی می‌گردند. سپس روش‌های ژئوشیمیایی به کار می‌روند. نمونه‌برداری از خاک انجام می‌شود. آنومالی‌های فلزی پیدا می‌شوند. در ادامه، از روش‌های ژئوفیزیکی استفاده می‌شود. تکنیک‌هایی مانند مغناطیس‌سنجی و گرانی‌سنجی کاربرد دارند. هدف، آشکارسازی ساختارهای پنهان است. در نهایت، یک «هدف اکتشافی» مشخص می‌شود.

پس از آن، فاز حفاری آغاز می‌شود. اکتشاف وارد مرحله نیمه‌تفصیلی و تفصیلی می‌شود. گمانه‌های مغزه‌گیری اطلاعات دقیق می‌دهند. عیار و ضخامت کانه مشخص می‌شود. این داده‌ها امکان مدلسازی سه‌بعدی را فراهم می‌کنند. ذخیره معدن تخمین زده می‌شود. ارزیابی اقتصادی اولیه انجام می‌شود. ریسک‌های زمین‌شناسی تحلیل می‌شوند. تصمیم‌گیری برای توسعه معدن بر این اساس استوار است. دقت در این مرحله حیاتی است. خطا در اکتشاف هزینه‌های سنگین دارد. این خطا می‌تواند به شکست پروژه منجر شود.

انواع کانی‌های مس

در روزگاران قدیم، مس به صورت فلزی و با خلوص بالا در سطح طبیعت یافت می‌شد. به همین خاطر است که انسان‌های نخستین زودتر از هر فلز دیگری مس را به کار گرفتند. اما امروزه مس دیگر به صورت خالص یافت نمی‌شود و باید در دل کانی‌های مس آن را جستجو کرد. مس در طبیعت به صورت کانی‌های مختلفی یافت می‌شود. این کانی‌ها منبع اصلی استخراج این فلز هستند.

کانی‌های مس به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند این دو دسته عبارتند از:

• کانی‌های سولفیدی
• کانی‌های اکسیدی

کانی‌های سولفیدی از اهمیت بیشتری برخوردارند. زیرا آن‌ها فراوانی بسیار بالایی در طبیعت دارند و بخش عمده ذخایر جهان از این نوع هستند. کانی‌هایی مانند کالکوپیریت در این گروه قرار می‌گیرند. استخراج مس از این کانی‌ها رایج‌ترین روش است. کانی اصلی در معدن مس سرچشمه نیز کانی سولفیدی کالکوپیریت است. هر چند که معادن انواع مختلف کانی‌ها را دارند. روش پیرومتالورژی عمدتا برای کانی‌های سولفیدی بکار گرفته می‌شود

دسته دوم کانی‌های اکسیدی هستند. این کانی‌ها در نزدیکی سطح زمین یافت می‌شوند. آن‌ها حاصل فرسایش کانی‌های سولفیدی‌اند. مالاکیت و کوپریت از این دسته‌اند. ذخایر اکسیدی معمولاً کمتر از سولفیدی‌هاست. با این حال، استخراج از آن‌ها گاهی آسان‌تر است. فرآوری هر یک از این دو گروه متفاوت است. روش هیدرومتالورژی تولید مس عمدتا برای کانی‌های اکسیدی (و البته کانی‌های سولفیدی کم عیار) به کار گرفته می‌شود.

استخراج مس از دل زمین

شما باید کانی‌های مس را از دل یک کانسار که در زمین نهفته است استخراج کنید. اگر ذخیره شما در عمق بسیار زیادی از سطح زمین قرار گرفته باشد، باید به روش زیر زمینی استخراج مس را انجام دهید. مثل معدن ال تنینته در کشور شیلی یا معدن مس چهل‌کوره در ایران.

اما اگر ذخیره در نزدیکی سطح زمین باشد، استحراج روباز یا OpenPit را باید انتخاب کنید. امروزه بخش عمده‌ استخراج مس در جهان به روش رو باز انجام می‌شود. معادن بزرگ مس ایران نظیر معدن مس سرچشمه، معدن مس میدوک و معدن مس سونگون، معدن مس چاه فیروزه  همگی از جمله معادن روباز مس به شمار می‌روند. معادن بزرگ جهانی نظیر معدن اسکوندیدا، معدن گرسبرگ در اندونزی، معدن بینگم کنیون همگی به صورت روباز استخراج می‌شوند.

البته طبیعی است که برخی معادن هم به روش روباز و هم زیرزمینی استخراج شوند. به عنوان نمونه معدن چوکیکاماتا حدود ۱۰۰ سال به روش OpenPit استخراج شد و از سال ۲۰۱۹ استخراج زیرزمینی آن آغاز شده است. با این وجود، بخش عمده مس در جهان به روش OpenPit استخراج می‌شود اما کاهش ذخایر در نزدیکی سبب خواهد شد که در آینده معادن زیر زمینی اهمیت بیشتری پیدا کنند.

در معدن مس چه می‌گذرد؟

اما فرایند استخراج سنگ معدن مس چگونه است؟ بیایید سفری به معادنی نظیر سرچشمه و یا میدوک در استان کرمان بی‌اندازیم. در ابتدا باید سنگ معدن را از دل زمین جدا کنیم و به محل کارخانه حمل کنیم. به نظر ساده می‌رسد اما این فرایند بسیار پیچیده و خطرناک است. شما در مورد یک توده کوچک صحبت نمی‌کنید بلکه در حال کار در گودال‌هایی هستید که صدها متر عمق دارند و صدها ماشین آلات غول پیکر به صورت مداوم در حال تردد هستند. در ادامه آنچه که در یک معدن مس رخ می‌دهد را مرور می‌کنیم

حفاری؛ معماری عملیات استخراج

حفاری، اولین گام اجرایی در فرایند استخراج است. این کار با استفاده از ماشین‌آلات سنگین و دقیقی نظیر «دکل‌های حفاری چرخشی» (Rotary Drills) انجام می‌شود. این غول‌های آهنی سوراخ‌هایی تا عمق گاه تا ۱۵ متر ایجاد می‌کنند. هدف اصلی از این حفاری‌ها، ایجاد الگویی منظم و مهندسی‌شده برای جایگذاری مواد منفجره است.

آتش‌باری؛ شکستن سنگ‌های سخت

پس از تکمیل حفاری، نوبت به انفجار می‌رسد؛ مرحله‌ای که طی آن توده‌های سنگ عظیم به قطعات قابل حمل تبدیل می‌شوند. در این فرایند از مواد منفجره پرقدرتی مانند ANFO (ترکیبی از آمونیوم نیترات و سوخت) استفاده می‌شود. این مواد در سوراخ‌های ایجاد شده قرار گرفته و با استفاده از «انفجارکننده‌های الکترونیکی» (Electronic Detonators) منفجر می‌شوند. این روش کنترل‌شده باعث می‌شود سنگ‌ها به تکه‌هایی با اندازه مناسب (کمتر از ۱ متر) درآیند که برای مراحل بعدی مناسب باشند.

شاید به نظر برسد حفاری و انفجار کارهای ساده‌ای هستند اما امروزه معادن پیشرفته دنیا، ماشین‌های حفاری خودران و همچنین سیستم‌های هوش مصنوعی هستند که این فرایند را انجام می‌دهند تا بهترین توزیع اندازه ذرات با کمترین مصرف انرژی بدست آید.

بارگیری و حمل؛ جابجایی غول‌پیکر

پس از انفجار، سنگ‌های خرد شده باید به سمت کارخانه فرآوری منتقل شوند. بارگیری معمولاً توسط «شاول‌های برقی» غول‌پیکر یا لودرهای چرخ‌دار سنگین انجام می‌شود. این شاول‌ها در هر نوبت قادرند تا ۱۰۰ تن سنگ را بردارند. سپس مواد معدنی به «دامپتراک‌ها» (کامیون‌های معدن) با ظرفیت باربری ۲۰۰ تا ۴۰۰ تن منتقل شده و به سمت سنگ‌شکن حمل می‌شوند، در حالی که خاک‌های باطله به سمت دامپ‌های اختصاصی منتقل می‌گردند.

دامپتراک‌ها نماد معدنکاری در دنیا هستند. برای درک عظمت این غول‌های معدنی، کافیست تصور کنید که باک سوخت این کامیون‌های غول پیکر معدنی بیش از ۳ هزار لیتر ظرفیت دارد و در هر ساعت حدود ۱۰۰ لیتر گازوئیل مصرف می‌کنند. امروزه سیستم‌های هوشمند مدیریت ناوگان یا دیسپاچینگ حرکت این ماشین‌ها را مدیریت می‌کنند. البته در برخی از معادن پیشرفته دنیا، این دامپتراک‌ها کاملا خودران و بدون راننده هستند.

حالا شما سنگ معدن مس را در اختیار دارید. شرکت ملی صنایع مس ایران، که بزرگترین تولید کننده مس در ایران است، در سال ۱۴۰۳ در حدود ۶۰ میلیون تن سنگ معدن استحراج کرده است.

تا این مرحله، تفاوتی نمی‌کند که شما به روش پیرومتالورژی بخواهید کار کنید یا روش هیدرومتالورژي اما فراوری و استخصال مس داستان متفاوتی دارد. ما در ادامه اول روش پیرومتالورژی را که روش اصلی تولید مس در جهان است بررسی می‌کنیم و سپس به روش هیدرومتالورژی می‌پردازیم.

تولید مس به روش پیرومتالورژی

به صورت ساده، می‌توان زنجیره تولید مس را به مراحل زیر تقسیم کرد:

• اکتشاف: هدف کشف ذخیره مس
• استخراج: هدف استخراج سنگ معدن مس
• فراوری: تبدیل سنگ معدن به کنسانتره مس
• ذوب: تبدیل کنسانتره مس به آند مس
• پالایش: تبدیل آند مس به کاتد مس

تا به اینجای مقاله ما بخش اکتشاف و استخراج را بررسی کرده‌ایم. در روش پیرو متالورژی پس از این مراحل واحد مرحله فراوری مس می‌شویم.

فراوری و تغلیظ مس

فرآوری، قلب تپنده زنجیره ارزش مس است. جایی که سنگ معدن استخراج شده به محصولی با ارزش تبدیل می‌شود. بیش از ۸۰ درصد مس جهان از طریق روش «پیرومتالورژی» (فرآوری حرارتی) تولید می‌شود. این روش که برای سنگ‌های سولفیدی ایده‌آل است، شامل مجموعه‌ای از مراحل دقیق شامل خردایش، فلوتاسیون، ذوب و پالایش می‌باشد که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.

سنگ معدن مس عیار کمی دارد، مثلا عیار معدن سرچشمه در حدود ۰.۵٪ و عیار معدن مس میدوک در حدود ۰.۶٪ است. یعنی در هر تن سنگ معدن تنها ۶ کیلوگرم. اما برای ذوب کردن مس باید عیار بالاتری داشته باشیم، این کاری است که در بخش فراوری یا واحدهای تغلیظ مس انجام می‌دهیم. امروزه در کنار معادن بزرگ، واحدهای متعدد تغلیط قرار دارد تا سنگ معدن به کنسانتره مس تبدیل شود. در ادامه، آنچه که در فرایند فراوری مس یا همان واحدهای تغلیظ مس رخ می‌دهد را مرور می‌کنیم.

خردایش و آسیاب؛ تبدیل سنگ به پودر

اولین گام در کارخانه فرآوری، کاهش اندازه سنگ معدن است. سنگ‌های حاصل از انفجار که ابعادی درشت دارند، ابتدا به «سنگ‌شکن اولیه» که عمدتا سنگ‌شکن ژیراتوری است منتقل می‌شوند تا به قطعاتی کوچکتر از ۲۰ سانتی‌متر تبدیل شوند. اما این اندازه برای فرآوری کافی نیست و سنگ‌ها باید به پودری ریز تبدیل گردند.

سنگ‌های خرد شده وارد مدار آسیاب می‌شوند. در اینجا از بالمیل‌ها یا آسیاب گلوله‌ای و SAG میل‌ها (آسیاب‌های نیمه‌خودکار) استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها سنگ را با آب و آهک مخلوط کرده و به یک دوغاب (Slurry) تبدیل می‌کنند. هدف نهایی این مرحله، رسیدن به ذراتی با اندازه کمتر از ۱۰۰ میکرون است تا کانی‌های مس از سنگ میزبان آزاد شوند.

طبقه‌بندی با هیدروسیکلون؛ جداسازی دقیق ذرات

دوغاب خروجی از آسیاب باید طبقه‌بندی شود. این کار توسط هیدروسیکلون‌ها انجام می‌شود. این دستگاه‌ها با بهره‌گیری از نیروی گریز از مرکز، ذرات را تفکیک می‌کنند. ذرات ریز (Underflow) که آماده فرآوری هستند، به مرحله فلوتاسیون فرستاده می‌شوند، در حالی که ذرات درشت (Overflow) که هنوز به قدر کافی ریز نشده‌اند، مجدداً به چرخه آسیاب بازگردانده می‌شوند.

فلوتاسیون؛ جداسازی جادویی مس

فلوتاسیون یا شناورسازی مهم‌ترین و حیاتی‌ترین مرحله در فرآوری مس است؛ روشی که بیش از ۹۰ درصد مس جهان توسط آن تولید می‌شود. در واقع اینجا همان بخشی است که عیار مس حدود ۵۰ برابر افزایش می‌یابد و باطله‌ها از چرخه خارج می‌شوند. در این فرایند از خاصیت فیزیکی سطحی ذرات استفاده می‌شود. در «سلول‌های فلوتاسیون»، هوا به داخل دوغاب دمیده شده و حباب‌هایی تشکیل می‌شود.

برای اینکه ذرات مس به حباب‌های هوا بچسبند و روی آب بیایند، از مواد شیمیایی به نام کلکتور استفاده می‌شود. کلکتورهایی مانند زانتات‌ها سطح ذرات مس را آب‌گریز می‌کنند. یکی از کلکتورهای رایج، «پتاسیم امیل زانتات» (PAX) است که با غلظت ۱۰ تا ۵۰ گرم در هر تن به کار می‌رود. سلول‌های فلوتاسیون، چه از نوع مکانیکی و چه ستونی، حباب‌های حاوی مس را به صورت کف در سطح جمع‌آوری می‌کنند.

خروجی مرحله فلوتاسیون، کنسانتره مس است که به شکل دوغاب است و هنوز کارهای بسیاری مانده است. اگر می‌خواهید با فرایند فلوتاسیون مس آشنا شوید، اینجا کلیک کنید.

در برخی معادن مانند معدن سرچشمه ایران، سنگ معدن علاوه بر مس حاوی مولیبدن نیز هست. در این معادن، کنسانتره مس به سلول‌های اختصاصی فلوتاسیون مولیبدن منتقل می‌شود. با استفاده از کلکتورهای ویژه‌ای مانند دیتیوفسفات‌ها، مولیبدن با بازیابی تا ۸۵ درصد از مس جدا شده و به عنوان یک محصول باارزش جانبی استخراج می‌گردد.

آبگیری با تیکنرها؛ مدیریت منابع آبی

کنسانتره خروجی از فلوتاسیون حاوی مقدار زیادی آب است. برای بازیافت آب و آماده‌سازی کنسانتره، مواد به «تیکنرها» (Thickeners) مخازن عظیم با قطر ۲۰ تا ۱۰۰ متر منتقل می‌شوند. در اینجا ذرات در ته مخزن ته‌نشین شده و آب شفاف از بالا برداشت می‌شود. برای افزایش سرعت ته‌نشینی، از مواد شیمیایی‌ای به نام فلوکولانت (مانند پلی‌آکریل‌آمید) استفاده می‌شود. آب بازیافت شده مجدداً به چرخه تولید بازمی‌گردد و آب مازاد به سد باطله منتقل می‌شود.

فیلتراسیون و خشک‌کردن؛ آماده‌سازی برای ذوب

در مراحل نهایی، کنسانتره باید تا حد ممکن خشک شود. ابتدا مواد به «فیلترپرس» یا «وکیوم فیلتر» منتقل می‌شوند تا رطوبت آن‌ها به کمتر از ۱۰ درصد برسد. فیلترپرس‌ها با اعمال فشار هیدرولیکی، کیک‌های خشک تولید می‌کنند. در نهایت، کنسانتره خشک‌شده وارد «خشک‌کن‌های چرخشی» (Rotary Dryers) می‌شود تا رطوبت آن به زیر ۰.۵ درصد کاهش یابد. اکنون کنسانتره مس آماده است تا به واحد ذوب منتقل شده و مس فلزی از آن استخراج گردد.

ذوب مس: تبدیل کنسانتره به آند مسی

پس از آماده‌سازی کنسانتره مس، نوبت به مرحله‌ای می‌رسد که در آن ترکیبات شیمیایی تغییر ماهیت داده و مس فلزی ظاهر می‌شود. این بخش از فرایند پیرومتالورژی شامل عملیات ذوب در کوره‌های پیشرفته، تبدیل شیمیایی و در نهایت خالص‌سازی است. اگر در استان کرمان، در جاده شهربابک به رفسنجان حرکت کرده باشید، دو مجتمع ذوب مس خاتون آباد و مس سرچشمه را مشاهده می‌کنید که دودکش‌های سفید و قرمز آن‌ها سر به آسمان کشیده است. این دودکش‌ها نمایانگر واحد ذوب مس هستند. در ادامه بررسی می‌کنیم که در واحد ذوب مس چه اتفاقی رخ می‌دهد.

ذوب در کوره فلش؛ تولید مات مس

کوره فلش (Flash Furnace) قلب تپنده کارخانه ذوب مس است. در این کوره، کنسانتره مس خشک با هوای غنی از اکسیژن (تا ۹۰ درصد) مخلوط شده فرایند گرماده اکسیداسیون رخ می‌دهد. این فرایند باعث می‌شود دما به بالای هزار درجه سانتیگراد برسد. البته که در کوره مشعل‌هایی قرار دارد اما فرایند ذوب به خاطر خود فرایند گرماده رخ می‌دهد. کوره فلش امروزه اصلی‌ترین روش ذوب کنسانتره است. اولین کوره فلش ایران در کارخانه ذوب خاتون آباد در شهربابک نصب و راه‌اندازی شد و در سال‌های بعد، کارخانه ذوب سرچشمه نیز کوره فلش را جایگزین سیستم قدیمی ریورب کرد.

مقاله پیشنهادی: آشنایی کامل با کوره فلش

واکنش اصلی که در کوره فلش رخ می‌دهد، اکسیداسیون سولفیدهاست:

2CuFeS2​+O2​→Cu2​S+2FeS+SO2​

محصولات خروجی از این کوره شامل سه بخش است: «مات مس» (با عیار ۴۵ تا ۶۰ درصد مس )، «سرباره» (عمدتاً سیلیکات آهن که روی مات شناور است) و گاز SO2​ (دی‌اکسید گوگرد). نکته حائز اهمیت این است که گاز تولیدی به واحد اسید سولفوریک منتقل می‌شود تا از آلودگی هوا جلوگیری شده و محصول جانبی ارزشمندی تولید گردد.

کوره‌های فلش، به ویژه مدل‌هایی مانند Outokumpu، به دلیل بهره‌وری بسیار بالا شهرت دارند و بیش از ۵۰ درصد مس جهان در این کوره‌ها تولید می‌شود. چالش اصلی در این بخش، کنترل دقیق دما و مدیریت کاهش آلاینده‌های زیست‌محیطی است.

کوره کنورتور؛ تبدیل مات به بلیستر

مات مس حاصل از مرحله قبل، هنوز حاوی مقادیر زیادی آهن و گوگرد است و باید خالص‌تر شود. این مایع به «کوره کنورتور» منتقل می‌شود. در اینجا با دمیدن هوای فشرده، آهن و گوگرد باقی‌مانده اکسید شده و جدا می‌شوند.

واکنش شیمیایی حاکم بر این مرحله به صورت زیر است:

Cu2​S+O2​→2Cu+SO2​

محصول نهایی این مرحله «مس بلیستر» (Blister Copper) نام دارد که عیاری حدود ۹۸ درصد دارد. نام‌گذاری آن به دلیل وجود حباب‌های گاز SO2​ در سطح مذاب است که ظاهری شبیه به تاول دارد.

کوره آندی و ریخته‌گری؛ ساخت آندها

مس بلیستر برای ورود به مرحله نهایی پالایش نیاز به تصفیه بیشتری دارد. این ماده وارد «کوره آندی» می‌شود تا اکسیژن و گوگرد باقی‌مانده در آن به طور کامل حذف گردد. پس از تنظیم دقیق ترکیب شیمیایی، مس مذاب به سمت «چرخ ریخته‌گری» هدایت می‌شود. در اینجا مس در قالب‌های مخصوص ریخته شده و به صفحات بزرگی به نام «آند» (Anodes) با خلوص حدود ۹۹ درصد تبدیل می‌شود.

پالایشگاه مس: تبدیل آند به کاتد

آخرین مرحله در زنجیره پیرومتالورژی، رسیدن به بالاترین درجه خلوص است. آندهای مس در «سلول‌های الکترولیز» قرار می‌گیرند. این سلول‌ها حاوی الکترولیتی از محلول سولفات مس و اسید سولفوریک هستند. با عبور جریان الکتریکی مستقیم از میان الکترولیت، مس از آند (قطب مثبت) حل شده و در سطح کاتدهای مسی (قطب منفی) رسوب می‌کند.

فرایند الکترولیز با دقت فراوان کنترل می‌شود تا ناخالصی‌های سنگین مانند طلا و نقره در ته سلول به عنوان «لجن آندی» جمع شوند و مس با خلوص ۹۹.۹۹ درصد روی کاتدها تشکیل شود. این کاتدهای درخشان و خالص، محصول نهایی صنعت مس هستند و آماده استفاده در صنایع مختلف می‌باشند. با این مرحله، فرایند پیچیده و جذاب پیرومتالورژی به تکامل می‌رسد.

شرکت ملی صنایع مس ایران با تکیه بر دو پالایشگاه خود در مجتمع مس شهربابک و مجتمع مس سرچشمه، سالانه در حدود ۳۰۰ هزار تن کاتد مس تولید می‌کند.

تولید مس به روش هیدرومتالورژی

علاوه بر روش پیرومتالورژی، روش دیگری به نام «هیدرومتالورژی» وجود دارد که اگرچه سهم کمتری در تولید جهانی دارد (کمتر از ۲۰ درصد)، اما برای استخراج مس از سنگ‌های اکسیدی  و گاهی سولفیدی کم عیار بسیار حیاتی است. تولید مس به روش هیدرومتالورژی سه مرحله اصلی دارد:

• انحلال یا لیچینگ،
• استخراج حلالی
• و الکترووینینگ

که مرسوم است به این فرایند به اختصار SX-EW می‌گویند. ویژگی جذاب تولید مس به روش هیدرومتالورژی، عدم نیاز به منبع حرارت است. یعنی دیگر نیازی به آن واحدهای ذوب و با آن دودکش‌های بلند نیست. مثلا اگر در چند کیلومتری شهربابک به کارخانه بابک مس ایرانیان نگاه کنید، هیچ دودکش یا دودی را مشاهده نمی‌کنید اما این کارخانه ظرفیت تولید ۵۰ هزار تن کاتد مس را دارد و در حال حاضر بزرگترین کارخانه تولید مس به روش تانک بایولیچینگ در جهان است. اما بایولیچینگ داستان خودش را دارد و از این مقاله خارج است. ما در این مقاله به بررسی فرایند لیچینگ ساده می‌پردازیم که در میدوک و سرچشمه نیز دیده می‌شود.

انحلال؛ لیچینگ هیپ یا تانک

در این روش، به جای ذوب سنگ، از حلال‌های شیمیایی استفاده می‌شود. سنگ معدن اکسیدی در هیپ‌ها یا تپه‌های بزرگ انباشته شده و به صورت مداوم اسید سولفوریک بر روی آن‌ها پاشیده می‌شود.

در طی این اتفاق واکنش شیمیایی زیر رخ می‌دهد:

CuO+H2​SO4​→CuSO4​+H2​O

حاصل این واکنش، محلولی به نام PLS یا محلول باردار است که حاوی ۱ تا ۵ گرم مس در هر لیتر می‌باشد. این روش به ویژه برای معادنی که عیار پایینی دارند و استخراج آن‌ها با روش‌های حرارتی توجیه ندارد، بسیار اقتصادی است.

استخراج حلالی؛ جداسازی و تغلیظ

محلول باردار حاصل از مرحله قبل، هنوز غلظت کافی برای تولید فلز ندارد. در این مرحله، محلول با حلال‌های آلی خاصی مخلوط می‌شود. مس از فاز آبی به فاز آلی منتقل شده و از ناخالصی‌ها جدا می‌گردد. سپس در فرایندی به نام «استریپینگ»، مس با استفاده از اسید قوی از فاز آلی جدا شده و به الکترولیتی با غلظت بالا (۴۰ تا ۵۰ گرم بر لیتر مس) تبدیل می‌شود.

الکترووینینگ؛ رسوب‌دهی الکتریکی

در مرحله نهایی، الکترولیت غلیظ وارد سلول‌های الکترووینینگ می‌شود. برخلاف روش الکترولیز در پیرومتالورژی، در اینجا از آندهای سربی و کاتدهای استیل استفاده می‌شود. با عبور جریان الکتریکی، مس مستقیماً روی کاتدهای استیل رسوب می‌کند. محصول نهایی، کاتدهای مسی با خلوص ۹۹.۹۹ درصد است که کیفیت آن با کاتدهای تولیدی در روش پیرومتالورژی برابری می‌کند.

در سال‌های اخیر، روش هیدرومتالورژی محبوبیت بیشتری یافته است و سهم خود را در تولید مس افزایش داده است، با این وجود، همچنان روش کنسانتره مس روش اصلی تولید مس در جهان به حساب می‌آید.

کاتد مس: شروع بخش پایین دست صنعت مس

مس کاتدی، همان محصول نهایی است که کارخانه‌های ذوب و پالایش مس به عنوان محصول نهایی به بازار عرضه می‌کنند. کاتد مس با خلوص ۹۹.۹۹ درصد است که می‌تواند به عنوان ماده اولیه صنایع پایین دستی مس بکار گرفته شود. این محصول که با استاندارد Grade A تولید می‌شود در بازار آزاد و همچنین در بورس‌های کالایی نظیر بورس کالا و همچنین بورس فلزات لندن یا همان LME به فروش می‌رسد. رسیدن به کاتد مس، یعنی دستیابی به یکی از ارزشمندترین فلزات جهان که آینده را رقم خواهد زد.

 آینده‌ای روشن برای صنعت مس

این روزها مس در قیمت‌هایی در حدود ۱۳ هزار دلار نوسان می‌کند و بسیاری از تولید کنندگان را سرمست کرده است. تقاضا روز به روز برای این فلز نارنجی رنگ افزایش می‌یابد و حالا فناوری‌های جدید نقشی کلیدی در فرایندهای اکتشاف تا تولید و حتی صنایع پایین دستی ایفا می‌کنند. به نظر می‌رسد آینده روشنی در انتظار مس است. این را هم در داده‌های فنی و هم در ارزش شرکت‌ها می‌توان دید. امروزه شرکت ملی صنایع مس ایران، به عنوان پر ارزش‌ترین شرکت معدنی ایران با ارزشی معادل تقریبا ۱۰ میلیارد دلار فعالیت می‌کند که نشان می‌دهد سرمایه‌گذاران بسیار به آینده این صنعت امیدوارند.