«میکروهَمِر»، دستاوردی برای ارتقای بازدهی استخراج مس

به گزارش می متالز، میکروهَمِر نام فرآیندی است که پیش از فرآوری کانی‌ها به ویژه کانی مس انجام می‌شود و در آن انرژی مایکروویو (موج بسیار کوچک الکترومغناطیسی) برای حذف زائده‌ها در صنایع استخراجی به کار گرفته خواهد شد.
مس، امروز فلزی مهم برای جهان به شمار می‌آید و از سیم‌کشی ساختمان گرفته تا آلیاژهایی که در ساخت سکه‌های امریکایی به کار می‌رود، مصرف دارد. وابستگی صنایع به آن نیز در حال افزایش است. گروه مطالعات بین‌المللی مس در گزارشی در این باره می‌نویسد که تولید جهانی مس از منابع اولیه و ثانویه از ۲۰.۱ میلیون مترتن در سال ۲۰۱۲ میلادی (۱۳۹۱ خورشیدی) به ۲۳۴ میلیون مترتن در سال ۲۰۱۷ میلادی (۱۳۹۶ خورشیدی) افزایش پیدا کرد.
در همین زمینه، استخراج مس می‌تواند برای شرکت‌هایی که در استخراج این فلز دست دارند، منبعی از سود مستمر باشد. درحال‌حاضر پروژه استخراج معدن اسکوندیدا در شیلی که در اختیار شرکت استرالیایی بی‌اچ‌پی‌بیلتون است، بزرگ‌ترین معدن مس جهان به شمار می‌آید که حدود ۵درصد از تولید جهانی این فلز را در اختیار دارد. این شرکت برای ۶ ماه نخست سال گذشته میلادی (۱۱ دی ۱۳۹۶ تا ۹ تیر ۱۳۹۷) یک میلیارد دلار درآمد از این معدن به‌دست آورد، در حالی که چند ماه پیش کارگران این معدن دست به اعتصاب زده بودند؛ اتفاقی که می‌تواند تولید را تهدید کند.
با این وجود، استخراج مس در مقیاس جهانی هنوز بازدهی کافی ندارد. ۵درصد از برقی که در جهان تولید می‌شود در جدا کردن سنگ از مواد معدنی در واحدهای فرآوری استفاده می‌شود. همچنین گروه مطالعات بین‌المللی مس گزارش می‌دهد که معادن مس جهان در سال ۲۰۱۷ میلادی (۱۳۹۶ خورشیدی) از ۸۴درصد کل ظرفیت تولید خود بهره‌برداری کرده‌اند. این اتفاق به این احتمال دامن می‌زند که تولید مس به بالاترین سطح ممکن برسد و پس از آن تولید جهانی مس روند کاهشی به خود بگیرد. در این صورت تقاضا برای این فلز از عرضه آن بیشتر خواهد بود.

فرآیند میکروهَمِر چیست؟

پس از ۲ دهه، حالا پژوهش یک گروه متشکل از پژوهشگران چندین رشته، برنده جایزه کالین‌کَمپ‌بِل‌میچِل از آکادمی سلطنتی مهندسی انگلیس شده است. این جایزه برای کار بر فرآیندی به نام «میکروهَمِر» به این گروه اعطا شد. میکروهَمِر یک فرآیند پیش‌فرآوری کانی است که در آن کانی مس استخراج شده در معرض مایکروویو قرار می‌گیرد و در نتیجه فرآوری آن از بازدهی بیشتری برخوردار خواهد بود. تاکنون گروه پیش‌برنده این طرح، تاثیر فرضیه خود را در یک سایت آزمایشگاهی نشان داده‌اند. با این طرح می‌توان در هر ساعت بیش از ۱۵۰ تن سنگ را فرآوری کرد. آنها همچنین اظهار امیدواری کردند که با ادامه کار، مقیاس کار را از این رقم نیز بالاتر ببرند.
پروفسور سام کینگ‌من از دانشگاه ناتینگهام سرپرستی این گروه را بر عهده دارد. او می‌گوید: این تکنیک با تکنیک‌های مرسوم استخراج بسیار متفاوت است.
کینگ‌من محصول گروه را یک فرآیند پیش‌فرآوری تعریف می‌کند که پیش از عبور کانی از داخل خردکن‌ها به مس اعمال می‌شود و می‌افزاید: کانی را برای مدت زمان بسیار کوتاهی در معرض مایکروویو (امواج بسیار کوچک مغناطیسی) قرار می‌دهیم و آنچه اتفاق می‌افتد، اعمال تغییرات معین بر مواد معدنی همراه کانی است که گرم شده و به تماس با میدان الکترومغناطیسی متناوب واکنش نشان می‌دهد. این گرمایش، فشاری ایجاد می‌کند که به ایجاد شکستگی در ساختار ماده می‌انجامد. زمانی که کانی از مدار خردکن مرسوم عبور کند آنچه ما می‌خواهیم به‌دست می‌آید. در واقع ما خرده‌شکاف‌هایی در ساختار ماده ایجاد کرده و مایلیم رهایی بیشتر در اندازه رگه بومی کانی ایجاد کنیم تا همانند چیزی که در جریان‌های مرسوم وجود دارد، سایز کوچک‌ترین کانی‌ها را تغییر دهیم. نتیجه ایجاد ریزشکاف‌ها این است که کانی‌های بسیار درشت‌تری می‌تواند در مقایسه با عملیات مرسوم فرآوری شود.
کینگ‌مَن تخمین می‌زند که کمترین اندازه کانی که پس از عملیات میکروهَمِر می‌تواند فرآوری شود، ۱۰۰ میکرون (میلیونیوم‌متر) باشد. این اندازه، کوچک‌تر از کوچک‌ترین کانی‌هایی است که در معرض امواج مایکروویو قرار نگرفته‌اند. علاوه بر این، برای کاهش حدود ۳۰ درصدی مصرف سراسری انرژی در این فرآیند، این فناوری به طور چشمگیری میزان باطله‌های کانی‌هایی را کاهش می‌دهد که در معرض امواج قرار گرفتند و قرار است به واحدهای فرآوری فرستاده شوند. منظور از باطله‌ها سنگ‌هایی است که دربردارنده مس هستند اما به طور معمول کوچک‌تر از آن هستند که فرآوری شوند. با استفاده از این فناوری، حجم بیشتری از ذخایر مس جهان را می‌توان فرآوری کرد و در نتیجه، بیشتر شدن تقاضای مس نسبت به عرضه آن را در بازار جهانی به تاخیر انداخت. کل این پروژه را از نظر مالی، ریوتینتو پشتیبانی کرده و گروهی که در سرپرستی کینگ‌من این پروژه را پیش می‌برد، شبکه‌ای را طراحی کرده که می‌تواند در یک واحد تولیدی به طور پیوسته ۳هزار تن سنگ را در ساعت فرآوری کند. این رقم ۲۰ برابر میزانی است که در واحد آزمایشی تولید شده است.
کینگ‌من علاوه بر سرمایه‌گذاری ریوتینتو در این طرح به همکاری یک شرکت الکترونیکی انگلیسی نیز اشاره می‌کند و توضیح می‌دهد: علاوه بر گروه ما، همکاری شرکت «تِلِداین ای۲وی» که در طراحی و تولید تجهیزات الکتریکی نیز فعالیت می‌کند، در عملیاتی شدن این طرح بسیار مهم بود. در واقع این طرح یک پروژه مهندسی بود که در آن سخت‌افزارهای مایکروویو برای بکارگیری در بخش معدن و در فضایی سخت و خشن به کار گرفته می‌شدند.
او همچنین پیش‌بینی می‌کند در آینده می‌توان این فناوری را در فرآوری سایر مواد معدنی غیر از مس، اِعمال کرد؛ موادی مانند طلا و روی که استخراج و فرآوری آنها در مقایسه با مس بهره‌وری کمتری دارد و به وسیله فناوری تماس با امواج مایکروویو پیش از فرآوری می‌توان طلا و روی بیشتری فرآوری کرد. همچنین با این فناوری می‌توان ذخایری را که هم‌اکنون فرآوری آنها اقتصادی نیست، با صرفه اقتصادی فرآوری کرد و در نخاله‌هایی که از گذشته به جا مانده به دنبال ذخایری بود که قابلیت فرآوری دارند؛ همچنین می‌توان از کانی‌هایی که پیش از این، فرآوری آنها آن‌قدر سخت بود که باید از آنها صرفه‌نظر می‌شد، مس استخراج کرد.