مس را می‌توان یکی از مهم‌ترین فلزات کشف شده توسط بشر دانست که در صنایع، برای تولید محصولات مختلف از آن استفاده می‌شود. شاید بتوان گفت تنها مشکل این فلز، واکنش آن نسبت به مولکول‌های اکسیژن موجود در محیط است که موجب تولید اکسید مس شده و تا حدود زیادی کارایی این عنصر را کاهش می‌دهد. در نتیجه، احتمال ازکارافتادن محصولات ساخته شده با آن به میزان قابل توجهی افزایش پیدا می کند.
در این مقاله قصد داریم در مورد عوامل تأثیرگذار بر اکسیداسیون مس، علائم تشخیص و روش‌های بازیافت CU پس از اکسیدشدن را بررسی کنیم. اگر علاقه‌مند هستید در مورد موضوعات گفته شده اطلاعات بیشتری را کسب کنید در ادامه با ما همراه باشید.
آشنایی با فلز مس
قبل از این که در مورد اکسید مس و عوامل ایجاد آن صحبت کنیم، اجازه دهید اطلاعاتی در مورد این فلز در اختیار شما قرار دهیم. Cu یکی از قدیمی‌ترین عناصر کشف شده توسط بشر به حساب می‌آید که قدمت 10 هزار‌ساله دارد. در مصر باستان از این عنصر گران‌بها به‌عنوان نماد حکمرانی و زندگی ابدی استفاده می‌کردند. جالب است بدانید اولین محورهای تولید شده از این فلز در چهارهزار سال قبل از میلاد توسط صنعتگرانی در بالکان ساخته شده است.
به دلیل ماهیت نرم و شکل‌پذیری مس، می‌توان آن را به اشکال مختلف نظیر ورق و مفتول در آورد. علاوه بر ویژگی‌های گفته شده، CU پس از نقره بالاترین رسانایی گرمایی و الکتریکی را دارد. به همین دلیل از آن در صنایع مختلف استفاده می‌شود. این فلز در طبیعت به‌صورت اکسید مس، سولفید، و کربنات وجود دارد. کانی‌های اصلی این عنصر عبارت هستند از:
- پریت مس (CuFeS2) ( 50 % از ذخایر مس جهان به این شکل هستند)
- کالکوسیت (Cu2S)
- کوپریت (Cu2O)
- مالاخیت (Cu(OH)3.CuCO3)
اکسیداسیون فلزات چیست؟
فرایند اکسید مس شباهت بسیار زیادی به سایر فلزات دارد. به همین دلیل در این بخش تصمیم گرفتیم در مورد چگونگی وقوع این تغییرات شیمیایی توضیحاتی را ارائه دهیم. این فعل‌وانفعالات شیمیایی زمانی رخ می‌دهد که فلز یا آلیاژ در محیطی حاوی گاز اکسیژن، رطوبت و… قرار بگیرد. در این حالت اتم‌های فلز با سایر عناصر واکنش نشان داده و لایه‌ای از اکسید تولید می‌شود.
انجام این کار در برخی مواقع باعث آسیب به فلز و کاهش خواص شیمیایی و فیزیکی آن می‌شود؛ اما در موارد خاص برای تولید ترکیبات جدید انجام این کار لازم است. به طور مثال برای تولید ورق های فولادی، اکسیداسیون آهن یک مرحله مهم به‌حساب می‌آید.
بررسی عوامل تأثیرگذار در اکسید مس
عوامل مختلفی وجود دارد که ممکن است Cu با آن‌ها واکنش نشان دهد و اکسید مس تولید شود. در ادامه به برخی از مهم‌ترین آن‌ها اشاره کرده و توضیحات مختصری در مورد هرکدام ارائه می‌دهیم.
هوا
شاید بتوان گفت اصلی‌ترین عاملی که موجب اکسیدشدن مس در محیط‌های مختلف می‌شود هوا است. ازآنجایی‌که هوای اطراف این عنصر حاوی اکسیژن است، واکنش شیمیایی بین اتم‌های Cu و O رخ می‌دهد که در نتیجه آن، اکسید تولید می‌شود.
رطوبت
قرارگرفتن این فلز در محیط‌های مرطوب یکی دیگر از عواملی است که موجب تولید اکسید می‌شود؛ زیرا میزان اکسیژن موجود در رطوبت بسیار بالا است و به‌سرعت باعث تشکیل Oxide مس می‌شود.
درجه حرارت
یکی دیگر از عواملی که می‌تواند موجب تسریع اکسیدشدن فلز مس شود حرارت است. با افزایش حرارت در محیط، سرعت فعل‌وانفعالات شیمیایی به میزان قابل‌توجهی افزایش پیدا می‌کند. در نتیجه ساختار مولکولی ماده تغییر کرده و اکسید مس تولید می‌شود.
PH محلول
میزان اسیدی و بازی بودن محلولی که Cu در مجاورت با آن قرار دارد در Oxide شدن مس تأثیر دارد. هر چه این میزان از عدد 7 کمتر باشد، میزان اسیدی بودن بیشتر شده و فرایند اکسیدشدن تسریع می‌شود. دلیل اصلی این اتفاق، افزایش میزان هیدروژن موجود در محلول و تولید اکسیژن بیشتر در مواجه با هوا است.
بررسی فرایند اکسیداسیون مس و علائم شناسایی آن
اکسیداسیون مس یک فرایند شیمیایی است که به‌صورت طبیعی یا صنعتی انجام می‌شود و نتیجه انجام آن، تولید اکسید مس است. در روش طبیعی، مس در محیطی مرطوب قرار داده می‌شود و به دلیل وجود اکسیژن در محیط، عمل فرایند اکسیدشدن آغاز می‌شود؛ اما در روش صنعتی، این فلز در کوره‌های مخصوص قرار داده شده و مواد شیمیایی خاصی به آن اضافه می‌شود تا اکسید مس تولید شود.
برخی از علائمی که می‌توان متوجه اکسیدشدن مس شوید عبارت هستند از:
- تغییر رنگ مس از طلایی – قرمز به سبز، قهوه‌ای تیره یا سیاه
- تولید گازهایی مثل دی‌اکسیدکربن و اکسیژن
- افزایش وزن به دلیل اکسیدشدن CU
چگونه از تشکیل اکسید مس جلوگیری کنیم؟
تشکیل اکسید مس یکی از بزرگ‌ترین مشکلات در صنایعی است که از این ماده اولیه برای ساخت محصولات خود استفاده می‌کنند؛ زیرا تغییر ساختار شیمیایی و فیزیکی این ماده، کیفیت آن را به میزان چشمگیری کاهش می‌دهد. در نتیجه، کیفیت محصول نهایی کم می‌شود.
روش‌های مختلفی برای جلوگیری از آغاز این فرایند شیمیایی وجود دارد که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم:
- نگهداری از CU در محیط‌های خشک به‌منظور جلوگیری از اکسیدشدن
- استفاده از روغن‌های محافظتی مخصوص و پوشاندن سطح مس با آن
- استفاده از گازهای نیتروژن و هیدروژن که در فرایندهای غیر اکسیدکننده از آن‌ها استفاده می‌شود.
- نگهداری CU در محیط فاقد هوا و اکسیژن (اینرت) که از تولید اکسید مس جلوگیری می‌کند.
روش‌های بازیافت عنصر مس پس از اکسید
برخی مواقع ممکن است تمام کارهای انجام شده بی‌فایده باشد و فلز موجود اکسید شود. برای این که بتوان ناخالصی‌ها را از آن جدا کرد و آن را به ماده‌ای قابل‌استفاده تبدیل کرد، روش‌های مختلفی وجود داد که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- فرایند استخراج: در این روش، عنصر مس ابتدا به ماده‌ای بازیافتی مانند سولفور تبدیل می‌شود و سپس با استفاده از حلال‌های شیمیایی، ناخالصی‌ها از آن جدا می‌شود.
- بازیابی حرارتی: برای انجام این کار، قطعات اکسید شده در کوره‌های مخصوصی که حرارت بسیار بالایی تولید می‌کنند ریخته شده و اکسیژن و سایر مواد غیر مسی از آن‌ها جدا می‌شود.
- الکترولیز: فرایندی که با کمک جریان الکتریکی اکسید مس را به مس تبدیل می‌کند.
- فرایند لیچینگ: در این روش Oxide مس در محلول اسیدی یا آلکالی ریخته شده تا ناخالصی آن جدا شود.
جمع‌بندی
مس فلزی پرکاربرد و حساس است و عوامل بیرونی مثل هوا، رطوبت و… ساختارش را تغییر می‌دهد و موجب اکسیدشدن آن می‌شود. به همین دلیل تصمیم گرفتیم در این مقاله راهکارهای جلوگیری از تولید اکسید مس را با شما در میان بگذاریم. سپس روش‌هایی که می‌توان از آن برای بازیافت این فلز استفاده کرد را به شما آموزش دهیم تا در صورت بروز چنین مشکلی از نابودشدن این عنصر ارزشمند جلوگیری و آسیب کمتری به محیط‌زیست وارد شود.
برای مشاوره رایگان با کارشناسان خبره ما در آهن هایپر و راهنمایی برای خرید با مناسب ترین قیمت با شماره زیر تماس بگیرید
۰۲۱-۷۲۰۲۵
