تبدیل ضایعات مس به شمش، چگونه ضایعات مس را به شمش تبدیل کنیم؟

مس از آن دسته فلزاتی است که رسانای الکتریکی و حرارتی بسیار خوبی به‌حساب می‌آید. این فلز در برابر خوردگی مقاومت بالایی دارد، به‌همین‌دلیل در صنایع مختلف مانند سیم و کابل، خودروسازی و… کاربردهای بسیاری دارد. بازیافت مس یکی از کارهایی است که استخراج مس از معادن را کمتر می‌کند. باید بگوییم که مس قابلیت بازیافت را داشته و در این فرآیند شاهد کاهش کیفیت نخواهیم بود. در این مطلب از نرخ نیوز بیشتر در مورد تبدیل ضایعات مس به شمش توضیح خواهیم داد.

تبدیل ضایعات مس به شمش چگونه انجام می‌شود؟

بازیافت ضایعات مس فرآیندی چند مرحله‌ای است. که شامل فرآیندهای متالوژیکی و شیمیایی می‌شود. شمش مس معمولا باید خلوص حداقل 99% داشته باشد. در این فرآیندها باید ناخالصی‌ها از بین برود تا در نهایت به شمش خالصی برسیم که قابلیت عرضه در بازار را داشته باشد. به‌طورکلی تبدیل ضایعات مس به شمش در 5 مرحله انجام می‌شود.

جمع آوری و تفکیک اولیه

در ابتدا باید ضایعات مس بر اساس میزان ناخالصی آنها، شکل ظاهری و همچنین عیار جدا و دسته‌بندی شوند. فلزاتی مانند برنج و سرب شکل ظاهری مشابه مس دارند که به صورت دستی جدا می‌شوند. اگر قطعه‌ای آهنی هم وجود داشته باشد با کمک آهنربا می‌توان آنها را تفکیک کرد. این مرحله اهمیت بسیاری دارد. چرا که اگر قطعات حاوی برنج و سرب با مس به کوره فرستاده شود، هزینه تصفیه به میزان قابل‌ توجهی افزایش پیدا می‌کند. به همین جهت، درست انجام شدن این مرحله می‌تواند مراحل بعدی را ساده‌تر کند و برعکس!

آماده‌سازی و چربی‌زدایی

بازیافت ضایعات مس کار ساده‌ای نیست. بعد از اینکه اطمینان حاصل شد که قعطات موجود همگی مس هستند، باید مرحله پوست‌کنی شروع شود. اگر لایه یا آبکاری خاصی روی قطعه مسی وجود داشته باشد، باید کنده شود. در این مرحله اگر آلودگی یا چربی روی قطعه مسی هست، باید پاک شود. بعضی از قطعات مس، مانند ظرف‌ها و قابلمه‌ها حجم بالایی دارند، یکی دیگر از کارهای این مرحله پرس کردن آنها برای کاهش حجم نهایی است. برای این کار از دستگاه‌های پرس یا شریدر استفاده می‌کنند تا پرس کردن یا خرد شدن انجام شود.

ذوب و تصفیه

در این مرحله فلزاتی که کم حجم شده‌اند به کوره منتقل خواهند شد. در کوره دما بالاتر از نقطه ذوب مس (حدود 105 درجه سانتی‌گراد) باید باشد. در این مرحله برای جدا کردن یکسری از ناخالصی‌هایی که در مرحله دستی جدا نشدند، باید موادی مانند فلاکس به مس ذوب شده، اضافه شود. موادی مانند بوراکس و سیلیکات به مس ذوب شده اضافه می‌شود و با دمین اکسیژن فشار هوا باعث می‌شود که ناخالصی‌هایی مانند آلومینویم، آهن و سرب به سطح بالای مواد مذاب بیایند. به اصطلاح به آن سرباره گفته می‌شود و باید سرباره‌گیری انجام شود.

اکسیژن‌زدایی

به این موضوع توجه داشته باشید که مس مذاب تمایل بسیار زیادی به جذب اکسیژن دارد. این اکسیژن باید جدا شود. زیرا در نهایت کیفیت شمش مس با ترکیب شدن با اکسیژن افت پیدا می‌کند. در این مرحله از تولید شمش مس از ضایعات باید اکسیژن اضافی را خارج کنیم. این کار به دو صورت انجام می‌شود. در روش سنتی از تنه درخت خیس و در روش مدرن از فلوئوریدها برای این کار استفاده می‌کنند. هر کدام از این روش‌ها مزیت‌ها و معایب خاص خود را دارند.

قالب‌گیری شمش مس

در نهایت مذاب به داخل قالب‌های چدنی یا مسی ریخته می‌شوند. بعد از سرد شدن و انجماد، شمش از قالب خارج شده و برای بسته‌بندی و فروش آماده است. قیمت مس به چندین فاکتور مهم بستگی دارد، اما کیفیت شمش یکی از مهمترین فاکتورها به‌حساب می‌آید.

چه ضایعاتی برای تولید شمش مس مناسب است؟

یکی از مهمترین نکاتی که در مورد تبدیل ضایعات مس به شمش باید به آن توجه داشت، قطعاتی است که برای بازیافت انتخاب می‌شوند. نمی‌توان این نکته را نادیده گرفت که کیفیت شمش نهایی و سودآوری این کار به خوراک اولیه بستگی دارد. در جدول زیر اطلاعات مهم را ارائه داده‌ایم.

به این نکات توجه داشته باشید که خرید ضایعات درجه یک قیمت بالاتری دارند. اما وزن مواد منتقل شده به کوره را کاهش می‌دهند، البته مصرف برق هم با این کار کمتر خواهد شد. ضایعات درجه دو سبکتر هستند و قیمت کمتری هم برای خرید دارند. اما وزن پرت کوره، مواد شیمیایی استفاده شده و همچنین هزینه برق کوره بیشتر خواهد بود.

برای تبدیل ضایعات مس به شمش چه تجهیزاتی لازم است؟

اگر شما هم به‌دنبال تولید شمش مس از ضایعات هستید و قصد راه‌اندازی کارگاه دارید، علاوه بر نیروی انسانی به یکسری دستگاه‌ها و تجهیزات کاربردی نیاز خواهید داشت. در ادامه کامل  آنها را شرح خواهیم داد.

تجهیزات آماده‌سازی

برای جداکردن قطعات مسی به این دستگاه‌ها نیاز دارید؛

1. دستگاه کابل لخت‌کن: برای جدا کردن فیزیکی کابل‌ها بدون سوزاندن لایه پلاستیکی
2. آسیاب و جداساز هوا: برای خرد کردن کابل‌های ریز و جدا کردن پودر مس
3. پرس هیدرولیک: برای پرس و کم حجم کردن ضایعات جهت سبک‌سازی حجم بار

تجهیزات ذوب و تصفیه

در مرحله بعدی از تبدیل ضایعات مس به شمش باید قطعات را ذوب کرد، برای این کار به دستگاه‌های زیر نیاز دارید؛

1. کوره القایی: این کوره برای ذوب کردن استفاده می‌شود، سرعت ذوب بالا، راندمان خوب و کنترل دقیق دما از ویژگی‌های اصلی آن است.
2. کوره دواز: اگر مسی که برای ذوب کردن استفاده می‌کند بیشتر درجه دو است، این کوره انتخاب بهتری خواهد بود با سوخت گاز یا مازوت هم کار می‌کند.
3. سیستم غبارگیر و فیلتراسیون: این دستگاه برای استانداردهای محیط زیستی و جهت جذب دودهای سمی و… استفاده می‌شود.

تجهیزات ریخته‌گری

برای قدم نهایی تولید شمش مس از ضایعات به قالب‌ها و ابزار ریخته‌گری نیاز است؛

1. ریژه‌ها و قالب‌های چدنی: قالب مقاومی در برابر شوک‌های حرارتی است که ظرفیت استانداردی دارد. باتوجه به اینکه مس در کجا استفاده می شود، اندازه قالب نهایی هم متفاوت خواهد بود. قالب‌های ریخته‌گری مس 5، 10 یا 25 کیلوگرمی هستند.
2. میکسر و همزن: برای جدا کردن سرباره از مواد مذاب به میکسر نیاز است که می‌تواند جنس سرامیکی یا چدنی داشته باشد.

کیفیت شمش مس بازیافتی چطور مشخص میشه؟

در بازار و زمان خرید و فروش مس، قیمت این فلز براساس عیار و خواص فیزیکی آن تعیین می‌شود. دانستن اینکه مس چیست و چه کاربردی دارد کمک می‌کند که بدانید از مس در چه جاهایی استفاده کنید و به چه عیاری از این فلز نیاز خواهید داشت. وجود ناخالصی در شمش مس می‌تواند هدایت جریان الکتریسیته را با مشکل روبه‌رو کند.

فاکتورهای تعیین‌کننده کیفیت شمش مس

این فاکتورها کیفیت شمش مس را تعیی می‌کنند؛

1. درصد خلوص

• شمش با عیار 99.99% بالاترین خلوص را دارد و برای کابل‌های فشار قوی استفاده می‌شود. در صنایع حساس بهتر است از این شمش استفاده کنید.
• شمش با عیار 99.9% استاندارد تجاری بازار است و برای سیم‌کشی ساختمان و بعضی قطعات صنعتی کاربرد دارد.
• عیار 99.5% تا 99.98% برای قطعات ریخته‌گری و ساخت آلیاژهایی از مس کاربرد دارد.

2. میزان عناصر مزاحم: عنصرهایی مثل سرب، قلع، آهن و… هرچقدر هم کم باشند، کیفیت نهایی شمش را کاهش می‌دهند.
3. هدایت الکتریکی: مس خالص باید حداقل 100% IACS رسانایی الکرتیکی داشته باشد
4. ظاهر شمش: عدم وجود مک، ترک‌های سطحی، تخلخل و… روی شمش مس نشان‌دهنده کیفیت خوب آن است.

در پایان

صنعت تبدیل ضایعات مس به شمش یک حوزه فنی، سودآور و البته نیازمند دانش و مهارت کافی است. این روزها که توجه به مس و سودآوری از آن افزایش پیدا کرده، عده‌ای به سمت خرید مس کاتد در بورس کالا می‌روند و عده دیگر به‌دنبل راه‌اندازی کارگاه و تبدیل ضایعات به شمش قابل استفاده هستند. درصورتی‌که شما گزینه دوم را انتخاب کرده‌اید مطالب بالا می‌تواند کمک خوبی باشد. در مطالب بالا مراحل انجام تبدیل ضایعات و همچنین تجیهزات مورد نیاز یک کارگاه را به‌طور کامل شرح داده ایم.

سوالات متداول

آیا تبدیل ضایعات مس به شمش مس صرفه اقتصادی دارد؟

بله. به دلیل نیاز به ۸۵٪ انرژی کمتر نسبت به استخراج از معدن، تفاوت قیمت خرید ضایعات با فروش شمش خالص، حاشیه سود ناخالص ۸ تا ۱۵ درصدی ایجاد می‌کند. همچنین به دلیل تقاضای بالای صنایع، محصول نهایی نقدشوندگی بسیار بالایی دارد.

از هر کیلوگرم ضایعات مس چقدر شمش تولید می‌شود؟

مقدار شمش خروجی به کیفیت ضایعات بستگی دارد. ضایعات کابلی تمیز (درجه ۱): حدود ۹۸۰ تا ۹۹۵ گرم شمش (پرت: ۰.۵ تا ۲ درصد)، ضایعات لوله و تسمه (درجه ۲): حدود ۹۴۰ تا ۹۷۰ گرم شمش (پرت: ۳ تا ۶ درصد)، ضایعات سبک و ظروف قدیمی: حدود ۸۸۰ تا ۹۲۰ گرم شمش (پرت: ۸ تا ۱۲ درصد)

پرت ذوب (ذوب‌افت) در تبدیل ضایعات مس به شمش چقدر است؟

میزان پرت ذوب بستگی به نوع ضایعات دارد. برای ضایعات تمیز و کابلی (Berry) پرت ذوب حدود ۰٫۵٪ تا ۱٫۵٪ است، اما برای ضایعات سوخته، ظروف یا کابل‌های نازک با ناخالصی بالا، این میزان می‌تواند به ۴٪ تا ۸٪ نیز برسد.

کوره القایی برای ذوب مس بهتر است یا کوره سوختی (دوّار)؟

کوره القایی به دلیل سرعت بالای ذوب، عدم ایجاد دود زیاد، کنترل دقیق دما، بازده حرارتی بالا و پرت ذوب بسیار کمتر، برای تولید شمش‌های با خلوص بالا (۹۹.۹٪) بسیار برتر است. کوره‌های سوختی عمدتاً برای تصفیه اولیه ضایعات پر ناخالصی در حجم‌های بسیار بالا استفاده می‌شوند.

آیا برای راه‌اندازی کارگاه تبدیل ضایعات مس به شمش مجوز خاصی لازم است؟

بله. اخذ جواز تأسیس و پروانه بهره‌برداری از وزارت صنعت، معدن و تجارت (صمت) و همچنین اخذ مجوزهای زیست‌محیطی (به‌ویژه در بخش نصب سیستم‌های فیلتراسیون و غبارگیر) الزامی است.

چطور اکسیژن موجود در مذاب مس را هنگام ریخته‌گری بگیریم؟

برای اکسیژن‌زدایی (Deoxidation) معمولاً از افزودنی‌هایی مانند فسفر-مس (Phosphor-Copper) به میزان مشخص در مرحله نهایی قبل از ریخته‌گری استفاده می‌شود. همچنین پوشاندن سطح مذاب با پودر زغال‌سنگ یا گرافیتی به عدم جذب اکسیژن هوا کمک می‌کند.

حداقل سرمایه برای راه‌اندازی خط تولید شمش مس چقدر است؟

حداقل سرمایه بستگی به ظرفیت تولید دارد؛ اما کوچک‌ترین خط تولید کارگاهی (با یک کوره القایی ۳۰۰ تا ۵۰۰ کیلویی و تجهیزات جانبی) نیازمند سرمایه‌گذاری برای خرید ماشین‌آلات، اجاره مکان صنعتی و سرمایه در گردش جهت خرید اولین پارت ضایعات مس است.

آیا شمش مس بازیافتی قابل صادرات است؟

بله، در صورتی که شمش تولیدی دارای عیار استاندارد (۹۹.۹٪ به بالا) باشد و گواهی آنالیز معتبر (Certificate of Analysis) از آزمایشگاه‌های آکرودیته دریافت کرده باشد، یکی از کالاهای پرتقاضا در بازارهای صادراتی منطقه و جهان است.