بررسی کاربرد مس در لوازم و ماشین آلات صنعتی

فلز مس از گذشته‌ تا به امروز یکی از پرکاربردترین فلزات بوده و از جایگاه ویژه‌ای نسبت به سایر فلزات برخوردار است. این فلز به‌دلیل ویژگی‌هایی چون رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا، دوام و پایداری در برابر خوردگی و خمش در صنایع مختلف استفاده می‌شود.

مس به‌راحتی با عناصری مانند روی، قلع، نیکل و آلومینیوم ترکیب شده و تشکیل آلیاژ می‌دهد. هدایت جریان برق و گرما، قابلیت چکش‌کاری و ماشین‌کاری، مقاومت در برابر خوردگی، استحکام کششی، خاصیت آلیاژی و شکل‌پذیری چشمگیر از جمله ویژگی‌های مهم در فلز مس هستند.

مس چیست

مس با نماد Cu و عدد اتمی 29 یکی از اولین فلزاتی است که توسط انسان کشف شده و از هزاران سال پیش در فرهنگ‌ها و صنایع مختلف به کار گرفته شده است. مس دارای رنگ قرمز طلایی و خواص فوق‌العاده‌ای است.

از جمله ویژگی‌های مهم آن می‌توان به رسانایی حرارتی و الکتریکی، انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت جذب آب اشاره کرد. به دلیل این خواص، مس در صنایع مختلفی مانند الکترونیک، برق و انرژی، ساختمان‌سازی، خودروسازی و ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مس در طبیعت به صورت سنگ‌های سولفید، اکسیدها و کربنات‌ها یافت می‌شود. برای استخراج مس از معدن، از فرآیندهایی مانند معدن‌کاری، خردایش، جداسازی و ذوب استفاده می‌شود. پس از استخراج، مس به صورت قطعات کاتدی، ورق‌ها، میلگردهایا آلیاژهای مسی برای استفاده در صنایع مختلف به بازار عرضه می‌شود. برای مطالعه بیشتر و شناخت کامل در مورد این فلز پرکاربرد به مقاله مس چیست مراجعه کنید.

استفاده از مس در ماشین آلات و تجهیزات صنعتی

مس به‌دلیل مقاومت در برابر خوردگی و رسانایی حرارتی بالا، در ماشین‌آلات و تجهیزات صنعتی مختلف به کار گرفته می‌شود. این فلز در مبدل‌های حرارتی، بویلرها، کندانسورها و واحدهای تبرید استفاده می‌شود. مس همچنین در تجهیزات تولید برق از جمله توربین‌ها و ژنراتورها نیز کاربرد و استفاده ویژه‌ای دارد. این ویژگی‌های مهم موجب شده که مس در شرایط سخت صنعتی، مانند دما و فشار بالا، عملکرد قابل اعتماد و پایداری داشته باشد.

دلایل استفاده از مس در لوازم و ماشین آلات صنعتی

فلز مس به‌عنوان یکی از مواد اصلی در ساخت لوازم و تجهیزات صنعتی مانند ماشین‌آلات، تجهیزات الکتریکی و ساختارهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه به شرح دلایل استفاده از مس در تجهیزات صنعتی می‌پردازیم.

خواص الکتریکی

مس یکی از بهترین فلزات دارای رسانای الکتریکی است. این ویژگی مهم مس باعث شده تا در بسیاری از تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی از جمله سیم‌ها، کابل‌ها، قطعات الکتریکی و دستگاه‌های الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد.

راندمان حرارتی

مس دارای خواص راندمان حرارتی بالا است و به‌خوبی حرارت را از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل می‌کند. این ویژگی باعث استفاده از مس در تجهیزات حرارتی مانند رادیاتورها، بخاری‌ها و مبدل‌های حرارتی شده است.

مقاومت در برابر خوردگی

مس مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد، به خصوص در مقابل آب و محیط‌های مرطوب. علاه بر آن، فلز مس در مقابل عوامل محیطی مانند هوا و ترکیبات شیمیایی بسیار مقاوم است و به همین دلیل در لوله‌‌کشی آب استفاده می‌شود. پس مس یک انتخاب ایده‌آل برای تجهیزاتی است که در معرض محیط‌های خورنده یا رطوبت قرار دارند.

انعطاف‌پذیری

مس جزو فلزات با قابلیت انعطاف‌پذیری بالا است که به‌راحتی می‌توان آن را شکل‌ داد. این ویژگی باعث شده که مس در ساخت قطعات پیچیده و ساختارهایی که نیاز به خمیدگی دارند مانند لوله‌ها و سیم‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

قابلیت آلیاژی

مس به‌راحتی می‌تواند با سایر عناصر دیگر ترکیب شود. ترکیب مس با سایر عناصر دیگر، موجب مقاومت بیشتر، راندمان بالاتر و ویژگی‌های خاص دیگری می‌شود که بر اساس نیازهای متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مراحل و چگونگی تولید مس

خوب است بدانید که مس یک فلز معدنی است و صد در صد بازیافت پذیر است. تولید مس به‌طور کلی دارای سه مرحله اصلی است:

1. تغلیظ سنگ معدن
2. تبدیل سولفیدها و دیگر ترکیبات به مس
3. خالص‌سازی

تغلیظ سنگ معدن

در مرحله تغلیظ سنگ معدن، روش فلوتاسیون برای غنی‌سازی سنگ معدن مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش، سنگ‌های معدنی پودر شده با یک حلال آلی مانند نفت مخلوط می‌شوند و سپس در تانکرهایی بزرگ با آب و دترجنت‌ها مخلوط می‌شوند. پس از آن هوای فشرده به داخل این مخلوط وارد شده و اجزای سبک سولفید مس بالا می‌آیند و روی کف ایجاد شده شناور می‌شوند. رس‌های سنگین‌تر و دیگر سیلیکات‌ها که در پایین تانکر ته‌نشین می‌شوند و به نام گانگ شناخته می‌شوند. در نهایت، کف غنی از مس از تانکر خارج می‌شود.

تبدیل سولفیدهای مس و دیگر ترکیبات به مس

در مرحله تبدیل سولفیدهای مس و دیگر ترکیبات، از روش‌های مختلفی برای این فرآیند استفاده می‌شود، این روش‌ها عبارتند از:

سوزاندن (برشته کردن) سنگ معدن سولفید مس

در این روش، سنگ معدن غنی‌شده با مقدار کافی هوا سوزانده می‌شود تا سولفید آهن به آهن (II) اکسید تبدیل شود. مخلوط جامد به همراه کربنات کلسیم و سیلیسا (ماسه) مخلوط می‌شود و سپس با دمای ۱۰۲۶ درجه سانتیگراد حرارت داده می‌شود.

آهن، سیلیکات را تشکیل می‌دهدو مس (I) سولفید ذوب می‌شود و در پایین کوره جمع‌آوری می‌شود. این ماده مذاب به مات مس معروف است. در روشی جدیدتر به نام ایساسملت، سنگ تغلیظ شده همراه با آهک و سیلیکا به‌همراه سوخت جامد مانند زغال سنگ ترکیب شده و به کوره ارسال می‌شود.

فرآیند شستشو (لیچینگ)

در این روش، سنگ معدن با محلول‌های کلرید مس و کلرید آهن به همراه سدیم کلرید شسته می‌شود تا مس کلرید حاصل شود. سپس با استفاده از الکترولیز، مس غنی‌شده به دست می‌آید.

روش باکتریایی

با استفاده از باکتری‌ها، ضایعات معدنی مس به آب‌های اسیدی اسپری شده و منجر به شکست سولفیدهای آهن به یون‌های آهن (II) و آهن (III) می‌شوند. سپس یون‌های آهن (III)، یون سولفید مس را به سولفات اکسید می‌کنند و مس در محلول حل شده به دست می‌آید. پس از آن آب حاوی مس بازیافت می‌شود و مس به صورت فلزی حاصل می‌گردد.

خالص‌سازی

در مرحله خالص‌سازی، از فرآیند الکترولیز استفاده می‌شود. در این فرآیند به کمک الکترولیز، صفحات مس ناخالص به‌همراه ورقه‌هایی از مس خالص یا فولاد ضد زنگ یا تیتانیوم، در محلول مس (II) سولفات و سولفوریک اسید قوطه ور می‌شوند. در این مرحله مس خالص یا ورقه‌های فولاد، به‌عنوان کاتد سلول الکترولیز عمل می‌کنند، در حالی که صفحات ناخالص به عنوان آند سلول هستند.

یون‌هایی که به سمت کاتد حرکت می‌کنند، به مس خالص کاهش می‌یابند و در کاتد رسوب می‌کنند. با گذشت زمان، فلز خالص از کاتد خارج می‌شود. بسیاری از ناخالصی‌ها در آند مانند طلا، نقره، پلاتینیوم و قلع، در محلول الکترولیت انحلال‌پذیر نیستند و در نتیجه بر روی کاتد رسوب نمی‌کنند و در پایین مخزن ته نشین می‌شوند.

این مواد سپس از مخزن جدا شده و به واحدهای فرآوری ارسال می‌شوند. فلزات دیگر همچون آهن و نیکل، در محلول هستند و باید به‌طور پیوسته از رسوب فلزات ناخواسته بر روی کاتد جلوگیری شود. در این روش خلوصی برابر با ۹۹/۹۹ درصد به دست می‌آید و در نهایت، فلز خالص مس را به‌صورت شمش‌ برای استفاده در لوازم و ماشین آلات صنعتی تبدیل می‌کنند.

سخن پایانی

استفاده از مس در ماشین‌آلات صنعتی، به دلیل خواص فوق‌العاده‌ای که دارد بسیار اساسی است. این فلز به‌عنوان یکی از مواد اصلی ساختاری و رسانا در مخازن، لوله‌ها و تجهیزات حرارتی و برقی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مس به‌دلیل خواص الکتریکی‌ خود به‌عنوان مواد اصلی در سیم‌ها و کابل‌های برقی، سیستم‌های خنک کننده و دیگر قطعات الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، مقاومت بالای مس در برابر خوردگی و رسانایی حرارتی بالا، آن را به یک گزینه عالی برای محیط‌های صنعتی تبدیل می‌کند. در کل، کاربردهای گسترده‌ای که مس در ماشین‌آلات صنعتی دارد، نشان از اهمیت ویژه‌ این فلز در تولید لوازم و ماشین آلات صنعتی است.