فلز مس نسبتاً قرمز رنگ است که از خاصیت هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار بالایی برخوردار است.(در بین فلزات خالص، تنها خاصیت هدایت الکتریکی نقره در حرارت اتاق از مس بیشتر است) چون قدمت مصنوعات مسی کشف شده به ۸۷۰۰ سال قبل از میلاد برمی گردد، احتمالاً فلز مس قدیمی‌ترین فلز مورد استفاده انسان می‌باشد. مس علاوه بر اینکه در سنگهای معدنی گوناگون وجود دارد، به حالت فلزی نیز یافت میشود.
براساس تحقیقات زمین شناسی ایالات متحده ، مس پس از آهن و آلومینیوم به عنوان سومین فلز صنعتی پر مصرف در جهان قرار دارد. حدود سه چهارم از این فلز برای ساختن سیم های برقی ، کابل های ارتباطی و الکترونیک می رود.
حدود دو سوم مس موجود در زمین در سنگهای آذرین (آتشفشانی) یافت می شود و حدود یک چهارم در سنگهای رسوبی رخ می دهد. این فلز انعطاف پذیر و قابل انعطاف است و گرما و برق را به خوبی هدایت می کند به همین دلیل به طور گسترده ای در الکترونیک و سیم کشی استفاده می شود.
فلز مس، کاربرد و مصارف:
مصارف برقی فلز مس:
صنعت برق یکی از بزرگترین مصرف‌کنندگان مس است زیرا بهترین فلز ارزان برای انتقال برق است، همچنین در مقایسه با سایر انتقال‌دهنده‌ها از استاندارد خاصی برخوردار است. علاوه براین، قدرت استثنایی فلز مس، انعطاف پذیری‌اش و مقاومت‌اش در برابر وادادگی و خوردگی، آن را به ارجح‌ترین و ایمن‌ترین انتقال‌دهنده برای ساخت سیم تبدیل کرده است.
مس همچنین در کابل‌های برق، به صورت عایق‌بندی شده یا نشده، و برای کاربردهای ولتاژ پایین، متوسط یا بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فلز بخش اصلی موتورها و تبدیل‌کننده‌های کارآمد است.
مس در الکترونیک و ارتباطات:
سیم ها:ازکاربرد مس که رسانای عالی برق است در سیم ها استفاده می شود. این سیم ها می توانند در لوازم الکترونیکی خانگی مانند توسترها یا مایکروویو و همچنین وسایلی مانند ماشین لباسشویی و یخچال به پایان برسند. همچنین در سیم کشی الکتریکی منزل و همچنین به عنوان سیم در اسباب بازی های الکترونیکی مانند ارقام اکشن و اتومبیل های کنترل از راه دور استفاده می شود.
کاربرد فیبر نوری در خطوط اصلی ارتباطات به انقلابی در صنعت ارتباطات از راه دور منجر شده است. علی‌رغم کنار گذاشتن مس در بخشی از نظام توزیع، نیاز به مس در اجتماعاتی که با سیم به هم متصل می‌شوند افزایش یافته است. این فلز هنوز انتقال‌دهنده‌ی مناسبی برای بخش‌های انتهایی مسیر انتقال است. همچنین خطوط اشتراک داخلی، شبکه‌های محلی، کامپیوترهای شخصی و سایر سخت‌افزارها همگی به مس و آلیاژهای آن، بخصوص اتصال‌دهنده‌ها نیازمندند.
(فن‌آوری خط اشتراک‌دهنده‌ی دیجیتالی) به زیرساخت‌های مسی و موجود سیم‌های تلفن معمولی این امکان را می‌دهد تا اطلاعات را با سرعت بالا انتقال دهند. این فن‌آوری برای کاربران اینترنت به معنای اتصال به ۵/۱ بیت در ثانیه به جای ۵۶ هزار بیت در ثانیه است.
سازندگان نیمه‌هادی‌ها اخیراً چیپ مسی جنجال‌برانگیزی ارائه کرده‌اند. با استفاده از این فلز در مدار چیپ‌های سیلیکونی، ریزپردازنده‌ها این توانایی را می‌یابند تا با استفاده از انرژی کمتر در سرعت‌های بالاتری عمل کنند.
ساختمان و عمارت:
مس در ساخت و ساز ساختمانها استفاده می شود. در درجه اول در لوله کشی و بام استفاده می شود. همچنین می توان از آن در قاب و درهای پنجره و درها استفاده کرد. برای انتقال گرما به فضای داخلی ساختمان ، حتی طول فلز نیز می تواند در زمین تعبیه شود. این یک روش محیطی آگاهانه برای گرم کردن یک ساختمان است. عمدتاً در این روش ها استفاده می شود زیرا سبک و بادوام است. همچنین کاملاً قابل بازیافت است ، بنابراین ساختمانهای تخریب شده می توانند فلز خود را در ساخت و سازهای بعدی مورد استفاده مجدد قرار دهند.
مقاومت بام‌های مسی علاوه بر جذابیت‌شان در برابر شرایط هوایی سخت بسیار معروف است. در اکثر ساختمانهای عمومی، ساختمانهای تجاری و خانه‌ها از این فلز برای مقاومت در برابر آب باران و بام‌سازی استفاده میشود.
برق جلای سبز رنگ و تاثیرگذاری که نمای کلاسیکی از گرمی و زیبندگی به مس اعطا میکند، حاصل آب و هوای طبیعی است. سیستم‌های آب‌رسانی و گرمایی مسی مشخصه‌ای از ایمنی ارزشمند در ساختمان‌هاست.
مس و برنج موادی هستند که در لوله‌کشی، شیرهای آب، سوپاپ‌ها و وسایل منزل به کار می‌روند. این فلز برخلاف لوله پلاستیکی نمی‌سوزد، ذوب نمی‌شود یا در صورت بروز آتش گازهای سمی یا زیان‌آور آزاد نمی‌کند. لوله‌های مس همچنین از سیستم‌های آب‌رسانی در برابر باکتری‌های مرگبار مثل لیجیونلا legionella محافظت میکند.
استفاده از دستگیره‌ها و بشقاب‌های مسی متضمن استفاده از خواص زیست‌ثباتی مس و ممانعت از انتقال بیماری و میکروب است.
پزشکی:
خاصیت ضد میکروبی مس آن را به یک فلز محبوب در زمینه پزشکی تبدیل کرده است. چندین بیمارستان با پوشاندن سطوح لمس شده مانند ریل های تختخواب و دکمه های تماس با آلیاژهای این فلز در تلاش برای کاهش سرعت عفونت های به دست آمده از بیمارستان آزمایش کرده اند. کاساندرا سالگادو ، استاد بیماریهای عفونی و اپیدمیولوژیست بیمارستان در دانشگاه پزشکی کارولینای جنوبی گفت: این فلز با دخالت در بار الکتریکی غشاهای سلولی موجودات زنده میکروب ها را می کشد.
انواع مس و آلیاژهای آن
۱-مس خالص: که حاوی ۹۹.۳% و یا بیشتر مس می باشد.
۲-آلیاژهای با درصد مس بالا: دارای درصد مس بین ۹۶% تا ۹۹.۳% می باشند و برای دستیابی به خواص ویژه ممکن است نقره نیز افزوده شود.
۳- برنج ها: دارای روی به عنوان عنصر آلیاژی اصلی می باشند، همچنین عناصر دیگری مانند آهن، آلومینیوم ، نیکل و سیلیسیوم برای بهبود خواص آلیاژ ، افزوده می شوند. برنج ها دارای مقاومت به خوردگی و استحکام کششی بالایی هستند.
افزودنی های برنج
افزودن سرب به ترکیبات فلز برنج می تواند سبب بهبود خواص ماشین کاری شده، همچنین موجب سایش کمتر ابزار شود. افزودن آلومینیوم ، آهن ومنگنز به برنج سبب افزایش استحکام، افزودن سیلیسیوم سبب بهبود مقاومت به سایش می شود.
طبقه بندی برنج‌ها:
- برنج آلفا، با درصد روی کمتر از ۳۷%. این آلیاژها داکتیل بوده و می توانند کارسرد شوند.
- برنج آلفا – بتا یا دوتایی دارای ۳۷-۴۵% روی هستند. این آلیاژها دارای داکتیلیته محدودتری هستند و سخت تر و مستحکم تر می باشند.
خانواده های فلز برنج:
- آلیاژهای CU-Zn
- آلیاژهای CU-Zn-Pb ( برنج های سرب دار)
- آلیاژهای Cu-Zn-Sn ( برنج های قلع )
۴- برنزها: دارای قلع به عنوان تنها عنصر آلیاژی و یا عنصر آلیاژی اصلی می باشند. امروزه برنز به آلیاژ های مس که عنصر آلیاژی اصلی آنها غیر از نیکل و روی می باشد اطلاق می شود.
خانواده برنزها شامل:
- آلیاژ های Cu-Sn-P (برنز های فسفر)
- آلیاژ های CU-Sn-Pb-P (برنز های فسفر سرب دار)
- آلیاژ های Cu-Al (برنز های آلومینیوم )
- آلیاژ های CU-Si (برنز های سیلیسیوم)
۵-سایر گروه های آلیاژی
آلیاژ های CU-Ni : همانطور که از نام این آلیاژ مشخص است عنصر آلیاژی اصلی نیکل می باشد. این گروه می توانند شامل عناصر آلیاژی دیگر و یا فقط نیکل، به تنهایی باشند.
آلیاژ های CU-Ni-Zn : این آلیاژ ها بi علت رنگ آلیاژ به عنوان نقره های نیکل معروف می باشند. این گروه حاوی روی و نیکل به عنوان عناصر آلیاژی اصلی بوده، همچنین ممکن است سایر عناصر آلیاژی نیز به آن افزوده شود.
مس های سرب دار : مس های سرب دار آلیاژهای مس ریختگی هستند که دارای ۲۰% و یا بیشتر افزودنی سرب می باشند. همچنین آنها حاوی مقادیر کمی نقره هستند اما عناصر قلع و یا روی در آنها وجود ندارد.
۶- آلیاژهای خاص: وقتی آلیاژها دارای ترکیبات شیمیایی هستند که در هیچ یک از گروه های ذکر شده قرار نمی گیرد، تحت عنوان آلیاژ های خاص نامگذاری می شوند.
مس‌های اتومات: این خواص با افزودن گوگرد و تلوریم به مس بدست می آید.
فلز مس بازیافتی: آلیاژهای مس برای بازیافت بسیار مناسب هستند. حدود ۴۰% مصرف سالیانه آلیاژ های این فلز از مواد مسی بازیافت شده تامین می شود.
استحکام تسلیم :
نقطه تسلیم آلیاژهای فلز مس به صورت مشخص تعریف نشده است. بیشتر متداول است که در ۰.۵% کشش، استحکام تسلیم مواد آنیل شده، به عنوان یک سوم استحکام کششی آنها در نظر گرفته شود. سخت کاری با کار سرد یعنی مواد سخت تر شده و داکتیلیته آنها کاهش یابد و استحکام تسلیم به استحکام کششی نزدیک شود.
کارسرد و کار گرم:
مس و آلیاژ های آن هر دو می توانند کار سرد و کارگرم شوند. داکتیلیته می تواند بوسیله آنیل کردن و یا آنیل تصادفی در حین جوشکاری یا لحیم کاری، مجددا بدست آید.
هدایت الکتریکی:
هدایت الکتریکی این محصول در دومین مرتبه پس از نقره قرار دارد و ۹۷% آن می باشد. بعلت قیمت کمتر و فراوانی بیشتر، بطور سنتی بعنوان ماده استاندارد برای کاربردهای انتقال الکتریسیته استفاده میشود. اگرچه از نقطه نظر وزنی، سهم بزرگی از خطوط نیروی ولتاژ بالا هم اکنون از آلومینیوم بیشتر از مس استفاده می شود، هدایت آلومینیوم حدود دو برابر مس می باشد. این آلیاژهای آلومینیوم ، دارای استحکام پایین بوده و نیاز به بهسازی با گالوانیزه کردن و یا پوشش دهیآلومینیوم با سیم های فولاد ی با استحکام کششیبالا در هر لایه دارند. اگر چه افزودن سایر عناصر خواصی نظیر استحکام را بهبود می بخشد، ولی مقداری کاهش در هدایت الکتریکی ایجاد می کند. بعنوان مثال افزودن ۱% کادمیم می تواند باعث افزایش استحکام به میزان ۵۰% شود ولی هدایت الکتریکی به میزان ۱۵% کاهش می یابد.
هدایت حرارتی:
هدایت حرارتی این فلز در حدود دو برابر آلومینیوم و ۳۰ برابر فولاد زنگ نزن است. از این رو مس برای کاربردهایی که به انتقال حرارت سریع نیاز دارند، از قبیل ظروف آشپزخانه، مبدل حرارتی، رادیاتور های ماشین و وسایل نقلیه و انباره های حرارتی در کامپیوتر، دیسک چرخان و مجموعه های تلویزیون، استفاده می شود.
مقاومت به خوردگی:
همه آلیاژ های این فلز دارای مقاومت به خوردگی در برابر آب و بخار می باشند. در بیشتر اتمسفر های صنعتی و دریایی، آلیاژهای این محصول دارای مقاومت به خوردگی هستند. این فلز در محلولهای نمکی، خاک ها، کانی های غیر اکسیدی، اسید های آلی و محلول های سوز آور، مقاوم است. محلول آمونیاک مرطوب، هالوژن ها، سولفید ها، محلولهای حاوی یون های آمونیاک و اسیدهای اکسیدی، مانند اسید نیتریک، به مس حمله خواهند کرد. مقاومت به خوردگی آلیاژهای مس به دلیل تشکیل فیلم های به هم چسبیده روی سطح مواد می باشد. این فیلم ها نسبتا غیر قابل نفوذ در مقابل خوردگی هستند بنابراین فلز پایه را از حمله بیشتر محافظت می کنند. آلیاژهای Cu-Ni ، برنج های آلومینیوم و آلومینیوم مقاومت عالی در برابر خوردگی در آب نمک از خود نشان می دهند.
وضعیت تولید:
این فلز معمولا در طبیعت به همراه سولفور یافت می شود . طور کلی از فرآیندی چند مرحله ای تولید می شود که از استخراج معدن و کنسانتره سنگ کم ارزش سولفید معدنی مس آغاز شده و پس از ذوب و تصفیه الکترولیتی ، کاتد مس خالص را تولید میکند .افزایش سهم مس از شستشوی اسید سنگ فلز اکسید شده حاصل می شود .
به سبب خصوصیاتی مانند تکینی بودن یا ترکیبی ، قابل مفتول شدن ، چکش خوری ، رسانندگی الکتریکی حرارتی و نیز مقاومت آن در برابر زنگ زدگی ، مس به یکی از فلزات اصلی صنعتی تبدیل شده که از نظر میزان مصرف پس از آهن و آلومینیوم در رتبه سوم قرار دارد. کاربرد های الکتریکی مس مانند تولید و انتقال برق ، سیم کشی ساختمان ، ارتباطات ، محصولات الکتریکی و الکترونیکی تقریبا سه چهارم کل مصرف مس را شامل میشود . معماری بزرگترین بازار تک قطبی پس از محصولات الکتریکی و الکترونیکی ، حمل و نقل ، ماشین آلات صنعتی و محصولات مصرفی و اصلی می باشد . فرآورده های فرعی و جانبی مس از ساخت و محصولات غیر قابل استفاده مس به آسانی بازیافت شده و به طور قابل توجهی به عرضه مس می پیوندد .
شمش به صورت کاتد عموما بر اساس فرآیند ریخته گری واسطه ای نظیر اسلب ،بیلت، ورق ،مفتول و راد مسی ، لوله و آلیاژهای مس به اشکال مختلف تبدیل می شود به عنوان نمونه به معرفی در محصول واسطه ای می پردازیم :
اسلب:
کاتد تولیدی در پالایشگاه و لیچینگ به واحد ریخته گری ارسال می گردد. این واحد از دو بخش ریخته گری پیوسته و نیمه پیوسته تشکیل شده است . از جمله تولیدات بخش ریخته گری نیمه پیوسته ، اسلب (شمش تخت مس) است که بر اساس استاندارد ASTM B5 تولید می شود .
عموما ابعاد اسلب که به صورت ورق تخت می باشد به شرح زیر می باشد:
طول:۷۳۰۰ میلیمتر
عرض:۶۶۰ میلیمتر
ضخامت: ۱۲۷ میلیمتر
بیلت:
کاتد تولیدی در پالایشگاه و لیچینگ به واحد ریخته گری ارسال می گردد . این واحد از دو بخش ریخته گری پیوسته و نیمه پیوسته تشکیل شده است . از جمله تولیدات بخش ریخته گری نیمه پیوسته ، بیلت (شمش استوانه ای مس) است که بر اساس استاندارد ASTM B5 تولید می شود .
ابعاد بیلت که به صورت استوانه یا مفتول می باشد به شرح زیر می باشد:
- طول :۷۳۰۰ میلیمتر
- قطر:۲۵۰ میلیمتر
وجود معادن متعدد مس در ایران و صادرات آن به سایر کشورها باعث شده تا ایران تأمین کنندهٔ حدود ۳ درصد از ذخایر مس دنیا باشد. به عنوان مثال طی ۷ ماهه اول سال ۹۵ حدود ۲۰۰ کیلوگرم شمش مس به دیگر کشورها صادر شده است، که چیزی در حدود ۱٬۱۹۳٬۳۷۶ دلار می‌باشد. اگر به دنبال خرید یا فروش فلز مس هستید سامانه آهن ۲۰ در این زمینه درکنار شما خواهد بود.
قیمت مس
تولید و مصرف جهانی مس در طی ۲۵ سال گذشته به طرز چشمگیری افزایش یافته است. با ورود کشورهای در حال توسعه به بازار جهانی ، تقاضا برای کالاهای معدنی از جمله این فلز افزایش یافته است. در ۲۰ سال گذشته ، منطقه آند در آمریکای جنوبی به عنوان پربارترین منطقه مس در جهان ظاهر شده است. در سال ۲۰۰۷ ، حدود ۴۵ درصد این فلز در جهان از کوههای آند تولید می شد. ایالات متحده ۸ درصد تولید کرده است.
خطر ایجاد اختلال در عرضه جهانی کم به نظر می رسد زیرا تولید آن به صورت جهانی پراکنده است و محدود به یک کشور یا منطقه واحد نیست. با این وجود به دلیل اهمیت آن در ساخت و ساز و انتقال نیرو ، تأثیر هرگونه اختلال در تأمین آن زیاد خواهد بود.
مس یکی از گسترده ترین بازیافت شده از فلزات است. تقریباً یک سوم از کل مصرفی این فلز در جهان بازیافت می شود. بازیافت شده و آلیاژهای آن را می توان دوباره از بین برد و مورد استفاده مجدد قرار گرفت و به طور مستقیم یا بیشتر برای تصفیه استفاده می شود بدون از بین رفتن هیچ یک از خصوصیات شیمیایی یا فیزیکی فلز تمام این ویژگی ها موجب روند افزایشی قیمت آن می شوند.
مشخصات فیزیکی و شیمیایی مس
مشخصات مس به صورت طبیعی یک فلز سنگین از رنگ صورتی قرمز با ساختاری نرم است. دمای جوش بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد است.Cuprum رسانای خوبی در برق و گرما است و در دمای ۱.۰۸۴ درجه سانتیگراد ذوب می شود. چگالی این فلز ۸/۸ گرم در سانتی متر مکعب است. مطابق فرمول الکترونی این اتم دارای ۴ سطح است. در مدار ۴-valence یک الکترون وجود دارد. درجه حرارت بسیار بالا با دی اکسید کربن ، هوا ، اسید هیدروکلریک و سایر ترکیبات در تعامل است. یک اکسید محافظ روی سطح فلز شکل می گیرد. این فلز را از اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند ، باعث پایداری آن می شود و فعالیت کمتری به فلز می دهد.
در واکنشهای شیمیایی ، مس به عنوان یک فلز کم کار عمل می کند. این فلز در شرایط عادی در آب حل نمی شود. در هوای خشک فلز خوردگی نمی کند ، اما هنگام گرم شدن سطح آن با یک پوشش اکسید سیاه پوشانده می شود. پایداری شیمیایی عنصر در مقاومت آن در برابر ضربه کربن ، گازهای خشک ، چندین ترکیب آلی ، الکل و رزین فنل نشان داده شده است. برای این فلز ، واکنش های پیچیده مشخصه است ، که در آن ترکیبات رنگی آزاد می شوند. مس با فلزات گروه قلیایی شباهت دارد ، زیرا مشتقات یکپارچه را تشکیل می دهد.
به راحتی کشیده ، قالب ریزی و شکل می شود. در برابر خوردگی مقاوم است. و گرما و برق را به طور موثری انجام می دهد.
انواع سپرده های مس
مس به اشکال مختلفی رخ می دهد ، اما شرایطی که چگونگی ، زمان ، و کجا رسوب آن را کنترل می کند بسیار
متغیر است. در نتیجه ، در بسیاری از مواد معدنی مختلف رخ می دهد.
ذخایر پورفیری که با هجوم آذرین همراه است ، حدود دو سوم این فلز را به همراه دارد و بنابراین مهمترین نوع کانسار در جهان است. ذخایر بزرگ از این نوع در مناطق کوهستانی غرب آمریکای شمالی و کوههای آند آمریکا جنوبی یافت می شود.
شرکت ملی مس ایران از بزرگترین کارخانه های تولید این فلز در ایران و منطقه و پانزدهمین شرکت بزرگ تولید کننده دنیاست.
شركت دانش بنیان کویر مس مشرق زمین بصورت صد درصد خصوصي به منظور سرمايه گذاري و فعالیت دربخش معادن مس و صنایع معدنی وابسته، با مجوز از وزارت صنعت، معدن و تجارت، در آبان ماه سال ۱۳۹۲ تأسيس و آغاز به كار نموده است.