مواد و ساخت پیشرفته

میزان کل فلز مس موجود در دنیا 696 میلیون تن است که کشورمان با دارا بودن 22 میلیون تن از این مقدار رتبه هشتم را دارد و سهم 4 درصدی از ذخایر دنیا را دارد. سالانه 20 میلیون تن مس معدنی در جهان تولید می‌شود که سهم ایران 302 هزار تن است و رتبه دوم را در این حوزه دارد. چشم‌انداز سال 1400 شرکت ملی صنایع مس ایران تولید 400 هزار تن کاتد در نظر گرفته شده است.
واحد تحقیق و توسعه همواره رکن اصلی فعالیت‌های تحقیقاتی و پژوهشی شرکت ملی صنایع مس ایران بوده است. هدف اصلی این واحد، انجام پژوهش‌های بنیادی، کاربردی و توسعه‌ای به منظور ارتقا سطح کمی ‌و کیفی محصولات، ایجاد، انتقال و به‌روزرسانی دانش فنی، استقرار فناوری‌های جدید، بهینه‌سازی عوامل مؤثر در تولید، رفع موانع و مشکلات خط تولید است.
واحد تحقیق و توسعه مجتمع مس سرچشمه یک مجموعه تحقیقاتی است که با داشتن تاریخچه‌ای به قدمت صنعت مس در ایران و برخورداری از آزمایشگاه‌های تخصصی، در حوزه‌های معدن، فرآوری مواد، پیرومتالورژی، هیدرومتالورژی، آب و محیط‌زیست، فنی و مهندسی به تحقیق و پژوهش، عمدتاً در زمینه چالش‌های مربوط به خط تولید می‌پردازد.
اهداف کلان این امور مبتنی بر استراتژی‌های اصلی شرکت ملی صنایع مس ایران (تولید و افزایش ظرفیت، متناسب با پتانسیل‌ها و طرح‌های معدنی بهینه و رقابتی کردن قیمت تمام شده و بهینه‌سازی فرایندهای کاری-ارتقاء استانداردها، کاهش سطح آلایندگی و بهبود شرایط ایمنی و محیطی کارکنان- ارتقای بهره‌وری نیروی انسانی و تحول فرهنگی، اخلاقی و اجتماعی) می‌باشد. بعضی از این اهداف در زیر آورده شده است:
- انجام پروژه‌های پژوهشی با رویکرد مطالعه و تکمیل اطلاعات اندیس‌های معدنی مس
- انجام پژوهش‌های کاربردی با هدف دستیابی به فناوری‌های جدید تولید مس
- انجام پروژه‌های پژوهشی به منظور افزایش سطح تناژ تولید
- انجام پروژه‌های پژوهشی با رویکرد مطالعات فرآیند تولید
- انجام پروژه‌های پژوهشی با هدف رفع چالش‌ها و موانع در جهت افزایش تولید
- انجام پروژه‌های پژوهشی با رویکرد حفظ و نگهداری محیط‌زیست (علیرغم افزایش ظرفیت تولید)
- انجام پروژه‌های پژوهشی با رویکرد مصرف بهینه انرژی
- انجام پژوهش‌های کاربردی با هدف انتقال فناوری‌های نوین
- انجام پژوهش‌های کاربردی با هدف بهسازی فرآیندها و تکنولوژی خطوط تولید
- انجام پروژه‌های مرتبط با آب و سایر منابع طبیعی (مصرف بهینه منابع از جمله آب).
از اوایل دهه هفتاد به‌دلیل گسترده شدن فعالیت‌های پژوهشی، واحد تحقیق و توسعه صنایع مس ایران، همکاری چشمگیری را با دیگر مراکز تحقیقاتی (داخل و خارج ایران) و دانشگاه‌ها به صورت استفاده از خدمات مشاوره‌ای، انجام پروژه‌هایی در قالب قرارداد و پایان نامه‌های کارشناسی ارشد و دکترا شروع کرده است و تاکنون با ثبت پتنت و اختراعات زیادی و همچنین عواید مالی حاصل از اجرای پروژه‌ها در صنعت مس، دستاوردهای قابل توجهی داشته است. به عنوان مثال، دانشگاه شهید باهنر که در کارخانه تغلیظ مستقر هستند روی پروژه پایش، عیب‌یابی و استانداردسازی کارخانه تغلیظ کار می‌کنند تا آن‌ها را به شرایط استاندارد برسانند. این پروژه باعث کاهش مصرف آب، افزایش عیار مس کنسانتره و افزایش راندمان می‌شود که همه این‌ها بر قیمت تمام‌شده و میزان تولید مؤثر است.
برخی از عناوین اختراعات ثبت شده امور تحقیق و توسعه شرکت ملی صنایع مس ایران به شرح زیر می‌باشد:
- فرایند تعیین کروم شش ظرفیتی در آجرهای نسوز برای کمک به جلوگیری از آلودگی محیط‌زیست
- بیوفلوتاسیون کانسنگ سولفیدی برای استخراج فلزات
- سنتز و تولید استخراج کننده مس در فرایند استخراج با حلال
- بازیابی مس از غبار کوره‌ها با روش لیچینگ تحت فشار
- تعیین مکانیزم گاز خوردگی نسوز کوره‌ها
- طراحی و ساخت سلول فلوتاسیون ستونی سه‌ محصوله جهت افزایش عیار کنسانتره.
- حذف منگنز از الکترولیت در فرآیند الکترووینینگ
- ساخت آسیای نیمه‌خود شکن آزمایشگاهی.
- سنتز نانو ذرات نقره از لجن آندی به روش فتوسنتز بیولوژیک
- ابداع روش کاهش رسوب‌گذاری در لوله‌ها با حذف ذرات معلق
- دستگاه استخراج پیوسته فلزات از پساب‌های صنعتی با حلال آلی نشانده شده برروی سطح حباب‌های هوا
- دستگاه تیکنر خمیری با قابلیت بررسی تاثیر خواص فیزیکی مواد معدنی در رفتار ته نشینی آنها
- ساخت و اجرای پوشش شناور یونوبتن و پورتالات در کاهش تبخیر از منابع آبی
- فرآیند کاهش مصرف گاز طبیعی در مرحله احیا کوره آند
- فرایند تولید نانوپار تیکل‌های طلا به روش میکروبی توسط ۷ نوع اکتینومیست خاکزی بومی‌ معدن مس سرچشمه (اکتینومیست‌های BH۲،BH۴، BH۶، BH۸، BH۱۱، BH۱۲ و BH۱۴)
در ادامه بعضی از پروژه‌های مهم انجام شده در واحد تحقیق و توسعه صنایع مس ایران، آورده شده است.
1- پروژه‌های زیست‌محیطی ( مهم‌ترین پروژه، کاهش تبخیر آب است.)
شرکت ملی صنایع مس ایران همچنین پس از ظاهر شدن برخی آثار زیست‌محیطی این صنعت شروع به فعالیت و تحقیقات در زمینه کاهش آثار زیست‌محیطی خود کرد. کاهش مصرف منابع انرژی، کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی مثل هوا، صدا و آب، مدیریت پساب، باطله‌ها و ضایعات، حفظ و نگهداری از پوشش گیاهی، ایمنی و بهداشت و فن‌آوری‌های نوین، محورهای تحقیقات زیست‌محیطی شرکت ملی صنایع مس ایران می‌باشد. بهینه‌سازی مصرف گاز طبیعی با استفاده از نیتروژن در کوره‌های آند در زمان احیا، طراحی، ساخت و کاربرد پوشش‌های فیزیکی جهت کاهش تبخیر، کنترل گرد و غبار در خروجی اضطراری مخازن سیلیس و آهک نرمه در واحد اختلاط مواد کارخانه ذوب سرچشمه با استفاده از تهویه صنعتی، بررسی وضعیت آلودگی خاک‌های اطراف مجتمع‌ها، تهیه نقشه پوشش گیاهی منطقه سرچشمه با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و انجام چندین طرح تحقیقاتی در زمینه گیاه‌پالایی، از مهم‌ترین پژوهش‌های انجام شده در زمینه محیط‌زیست در شرکت ملی صنایع مس ایران می‌باشد. یکی دیگر از پروژه‌های مهم زیست‌محیطی، پروژه کاهش تبخیر آب بود. در مجتمع مس سرچشمه، به دلیل قرار گرفتن در منطقه گرم و خشک، هر جا که سطح آب باز باشد، تبخیر آن بالا است. برای جلوگیری از این اتفاق روش‌های مختلفی بررسی شده است؛ از استفاده از مواد شیمیایی گرفته تا استفاده از پوشش‌ها. چند پوشش مناسب هم برای پوشاندن سطح آب‌ها ارائه شد که میزان تبخیر را تا 70 الی 80 درصد و حتی در جاهایی تا 92 درصد کاهش می‌دهد. پروژه تبخیر، در چشم‌انداز 1400 است.
2- پروژه اندازه‌گیری قطر مفتول
پروژه اندازه‌گیری قطر و چک کردن مدور بودن مفتول در حال حرکت با استفاده از تکنولوژی پردازش تصویر است. آخرین مرحله تولید مس در پالایشگاه است و بعدازآن مرحله ریخته‌گری است که در آن مفتول تولید می‌شود. این مفتول‌ها باید قطر ثابت و شرایط خاصی داشته باشد چون اگر این‌گونه نباشد گرید مفتول پایین می‌آید و قیمت آن کاهش می‌یابد. در این پروژه، با نصب تعدادی دوربین و تکنولوژی پردازش تصویر، قطر مفتول را ثابت نگه داشتند که اثر خوبی روی تولید مفتول در ریخته‌گری داشته است.
3- پروژه حذف آنتیموان از الکترولیت پالایشگاه
از دیگر پروژه‌ها، پروژه حذف آنتیموان از الکترولیت پالایشگاه با استفاده از رزین است؛ می‌دانیم که همراه مس عناصر فلزات سنگین هم در معدن وجود دارد. بعضی از این عناصر در مرحله فرآوری مس مزاحمت ایجاد می‌کند. یکی از این مزاحمت‌ها در پالایشگاه حضور آنتیموان است که به‌طورکلی راندمان پالایشگاه را کاهش می‌دهد و راه‌حل آن هم خارج کردن این آنتیموان‌ها از چرخه تولید مس است. برای این کار طرحی ارائه شد برای استفاده از رزین که طرح در مقیاس آزمایشگاهی تا 90 درصد موفق به حذف آنتیموان شد. این هم ازجمله پروژه‌های خوب این واحد بوده است که هم موجب کاهش اسید مصرفی پالایشگاه، هم افزایش راندمان پالایشگاه و افزایش کیفیت کاتد شده است.
4- پروژه بررسی سرمایش سرباره
پروژه دیگر، بررسی سرمایش سرباره جهت حصول به بهترین شرایط ورود به کارخانه فرآوری است. می‌دانیم سالانه مقدار قابل توجهی سرباره تولید و انبار می‌شود. این سرباره‌ها دارای مقداری مس هستند که می‌توان ازطریق فلوتاسیون آن را بازیابی کرد. اما شرایط سرد کردن باید به نحوی باشد که سختی و در نتیجه میزان انرژی مصرف‌شده برای خردایش آن کاهش پیدا کند تا بازیابی مس از آن مقرون‌به‌صرفه باشد. پروژه‌ای که در این زمینه ارائه شده است بهترین روش‌های سرمایش را برای بازیابی مس ارائه می‌دهد تا بتوان استخراج مس از سرباره را به بهترین نحو ممکن انجام داد.
5- پروژه اصلاح و بهینه‌سازی لانس مشعل‌های ستلر کوره فلش مجتمع مس سرچشمه
یکی از پروژه‌های سال گذشته، اصلاح و بهینه‌سازی لانس مشعل‌های ستلر کوره فلش مجتمع مس سرچشمه بود. تغییر تکنولوژی به فلش، یک پیشرفت بزرگ بود. یکی از مشکلاتی که در این کوره به وجود آمده بود دفرمه شدن لانس مشعل‌های ستلر بود. برای حل این مشکل با کمک دانشگاه شهید باهنر کرمان، پروژه‌ای در جهت بهینه‌سازی لانس‌ها تعریف و انجام شد. این کار در کارگاه مکانیک دانشگاه شهید باهنر انجام گرفت و لانس‌ها بهینه‌سازی شدند و اکنون بدون مشکل در حال کار کردن در کوره فلش هستند.
6- پروژه واحد الکترووینینگ کارخانه لیچینگ مجتمع مس سرچشمه
یک پروژه در واحد الکترووینینگ کارخانه لیچینگ مجتمع مس سرچشمه تعریف شد. در این بخش از یک‌سری آندهای سربی استفاده می‌شود که از محل خط محلول، خورده و غیرقابل مصرف می‌شدند. بنابراین پروژه‌ای برای بررسی علل خوردگی این آندها تعریف شد. این آندها دو نوع هستند؛ بخشی وارداتی است و بخش دیگر هم توسط یک شرکت در کرمان تولید می‌شود. آندی که در کرمان تولید می‌شد، از لحاظ توزیع عناصر در آلیاژ و خواص و ساختار بررسی شد و مشاهده شد که آند داخلی طول عمر کمتر و خوردگی بیشتری دارد، بعد از دریافت علل این موضوع، یک دستورالعمل تهیه شد که برای ریخته‌گری آندهای داخلی به‌نحوی‌که طول عمر آن‌ها بیشتر شود، قابل استفاده است.
طرح‌های تحقیقاتی توسعه‌ای
پروژه سرد کردن سرباره از جمله طرح‌های تحقیقاتی توسعه‌ای به‌حساب می‌آید. در بحث معدن و در جهت توسعه معادن مهم‌ترین طرحی که وجود دارد، طرح اکتشاف ذخایر پنهان است که از سال 1396 شروع‌شده است و دو مرحله نمونه‌برداری طی آن انجام شده؛ به‌طوری‌که اساتید دانشگاه دو هفته در منطقه مستقر بودند، بررسی‌های لازم انجام شد و نمونه‌ها به دانشگاه بریتیش کلمبیا برای آنالیزهای لازم فرستاده شد. البته بخشی از پروژه‌ها مربوط به توسعه‌ آینده شرکت نیست اما در طرح‌های توسعه فعلی در حال اجرا هستند؛ مانند همان پروژه لانس کوره‌های فلش که در دست اجرا است. به‌طورکلی امور تحقیق و توسعه صنایع مس ایران، همکاری نزدیکی هم با بخش توسعه و هم با بخش تولید دارد.
1- پروژه استحصال رنیوم از غبار کوره‌ها
پروژه استحصال رنیوم از غبار کوره‌های خاتون‌آباد بود که تجاری‌سازی شد. امور تحقیق و توسعه صنایع مس، هنوز در حال بهینه‌سازی همین طرح می‌باشد. روشی که اکنون در حال استفاده است روش رسوب دادن رنیوم است و صنایع مس عمدتاً دنبال روش‌های جدیدی هستند که با استفاده از رزین بتوانند این کار را انجام دهند که هم باعث افزایش کیفیت محصول می‌شود، هم راندمان تولید را بالا می‌برد و هم از نظر زیست‌محیطی مفید است. طرح حذف آنتیموان نیز در مقیاس آزمایشگاهی بسیار موفق بوده و توانسته‌اند تا 90درصد آنتیموان را حذف کنند.
منابع:
روزنامه دنیای اقتصاد، شماره روزنامه ۴۷۸۵
www.nicico.com
http://www.nicico.com/index.jsp?fkeyid=&siteid=1&pageid=2209&newsview=3294
http://asremesonline.ir/news/?Id=11176
www.codal.ir › Reports
http://asremesonline.ir/news/?Id=11093
https://www.amar.org.ir/Portals/0/News/1398/mess2%20.pdf