0
04136674922

انواع کانی های مس

مس یکی از قدیمی ترین و پر مصرف ترین عناصر فلزی است که در زندگی بشر استفاده می شود. مس با داشتن خاصیت شکل پذیری خوب، قابلیت چکش خواری، دوام عالی و مقاومت در برابر خوردگی محیطی، قابلیت آلیاژ شدن با عناصر دیگر مثل قلع، روی و آلومینیوم، خواص هدایت الکتریکی و حرارتی بالا، رنگ زیبا و پر جاذبه و برخی خواص مناسب و منحصر به فرد دیگر از دیرباز مورد توجه و تقاضای بشر بوده است.

کانی های سولفیدی و اکسیدی از مهم ترین کانی های مس در طبیعت هستند. بیش از ۹۰ درصد از مس دنیا در کانسارهای سولفیدی تجمع یافته است. معادن مس سولفیدی به صورت مخلوطی از نهشته های سولفیدی مس و سایر فلزات از قبیل آهن، آرسنیک، مولیبدن، کبالت و نیکل در شکاف سنگ ها می باشد.

 

کانه های سولفیدی مس:

 

انواع کانه های سولفیدی مس عبارتند از:

 

۱- کالکوپیریت:

 

کالکوپیریت به عنوان مهم ترین کانه مس دارای بزرگ ترین ذخایر مس در سراسر دنیا می باشد. این ماده معدنی با ترکیب CuFeS2 كانه سولفیدی دوگانه مس و آهن است. سختی آن بر اساس معیار موس ۴-۳/۵ است و دارای جلای فلزی می باشد. رنگ آن زرد مایل به سبز و در بعضی موارد دارای رنگ دویدگی های زرد طلایی می باشد و دارای جلوه ای الوان است. 

در اثر مالش به یک سطح زبر، خاکه آن به رنگ سبز تیره تا کاملاً سیاه به دست می آید. شکننده است، ولی ترد نیست؛ به عبارتی دارای شکنندگی معتدل است. وزن مخصوص آن ۴/۲-۴/۱ گزارش شده و در شبکه بلوری تتراگونال اسکالنئودریک پسیدو کوبیک متبلور می شود که از این نظر مشابه اسفالریت است. به صورت توده ای دانه ای و نیز فشرده و نفوذی و به ندرت قلوه ای یا انگوری مشاهده م یشود. به علت داشتن سختی کمتر، از پیریت قابل تشخیص است و اغلب با آن همراه می باشد. ترکیبات همراه آن پیریت، پیروتیت، اسفالریت، گالن، کوارتز، سیدریت، دولومیت، فلوریت، باریت و کلسیت است. در معادن بزرگ در همه جای دنیا وجود دارد و بزرگ ترین ذخایر آن در شیلی و آمریکا وجود دارد.

 

۲- کالکوزیت

 

کالکوزیت با فرمول شیمیایی Cu2S حاوی ۷۹/۸  درصد مس می باشد. این کانی از تحول كانه های کالکوپیریت به وجود می آید. نحوه شکل گیری کالكوزیت به طور مختصر شامل یک مرحله انحلال و یک مرحله سمنتاسیون است. مرحله اکسیداسیون شامل اکسید یا سولفاته شدن كانه کالکوپیریت در سطح و در مناطقی است که دارای پتانسیل اکسیژن بالا هستند. در اثر اکسیداسیون، سولفات مس حاصل می شود که در آب محلول است؛ بنابراین با آب شسته شده، همراه آن به لایه های زیرین زمین آورده می شود. با پایین آمدن از سطح و فاصله گرفتن از مناطق در تماس با هوا، کم کم وارد مناطقی می شود که دارای پتانسیل اکسیژن کمی است. این مناطق که در محدوده آب های ساکن زیرزمینی است، شرایط مناسب برای سمنتاسیون یون ها با پتانسیل بالاتر به وسیله عناصر فعال تر را به وجود می آورد. 

کالکوپیریت با سولفات مس آورده شده، واکنش می دهد و آهن خود را با مس داخل سولفات تعویض می کند و سولفید نامحلول مس را به وجود می آورد. بدین ترتیب آهن موجود در کالکوپیریت در یک تحول شیمیایی تعویض یونی کم کم از آن خارج شده، جای خود را به مس می دهد. همچنین سولفات فلزات دیگر در جدول پتانسیل احيا که نسبت به آهن نجیب تر هستند نیز مشابه مس عمل کرده، در داخل كالكوزیت رسوب می کنند. مهم ترین این عناصر طلا و نقره می باشند. طلا به صورت سولفید طلا یا طلای فلزی و نقره به صورت سولفیدی مثلاً آرژانتیت (Ag2S) در داخل کالكوزیت وجود دارد. 

کالکوزیت با سختی ۳-۲/۵ در معیار سختی موس دارای جلای فلزی می باشد. در معادن معمولاً به رنگ خاکستری سربی تیره تا خاکستری مایل به سیاه دیده می شود. از نظر تناسيته دارای قابلیت چاقوخواری برش پذیری است. وزن مخصوص آن بالاتر از کالکوپیریت می باشد (۵/۸-۵/۵گرم بر سانتیمتر مکعب).

كالكوزیت به صورت توده ای فشرده با سطوح صدفی یا نفوذی و یا به صورت خاکه ای مشاهده می شود. در مرحله هیدروترمال از محلول هایی با موجودی مس بسیار بالا نیز می تواند رسوب کند، ولی مکانیزم غالب در رسوب این کانسار از تحول کالکوپیریت است. گاهی به صورت ذرات ریز و پراکنده در داخل طبقات رسوبی نیز مشاهده می گردد. کالكوزیت با افزایش درجه اکسیداسیون به راحتی به مالاکیت و آزوریت تبدیل می شود و هم چنین با تبدیل شدن به کوپریت، مس فلزی را به صورت مس طبیعی آزاد می کند. 

 

۳- کوولیت (کوولین)

 

كوولیت حاوی ۶۶/۴ درصد مس می باشد. نحوه تشکیل و رسوب آن مشابه همان است که در مورد کالکوزیت بیان شد و در اثر سمنتاسیون سولفات مس به وسیله کالکوپیریت به وجود می آید، ولی نکته قابل توجه در مورد كوولیت مکان نهشت این کانی نسبت به كالكوزیت است. كوولیت معمولاً در طبقات بالاتر نسبت به کالکوزیت قرار دارد و گاهی به صورت یک لایه نازک در حد فاصل نواحی اکسیداسیون و سمنتاسیون واقع می شود. 

كوولین با سختی ۲- ۱/۵ در معیار موس، نسبت به کانی های دیگر به راحتی قابل شناسایی است. سطوح تازه شکسته شده آن جلای فلزی دارد که به مرور زمان مات می شود. اغلب به رنگ آبی فولادی تا آبی لاجوردی یا سیاه مایل به آبی مشاهده می گردد و در این حالت حاوی رنگ دویدگی های زرد و قرمز است. خاکه آن سیاه مایل به آبی تا آبی لاجوردی است و از نظر تناسيته دارای قابلیت چاقوخواری و خمش پذیری است. 

 وزن مخصوص آن در حد میان کالكوزیت و کالکوپیریت و برابر ۴/۷ اندازه گیری شده است. در معادن به صورت در معادن به صورت ورقه ای ظریف و دانه ریز و یا فشرده و رگه ای مانند مطبق و یا کروی غیرکامل یا به صورت پوشش های نازک دیده می شود. مكان آن اغلب در حد فاصل منطقه اکسیداسیون و سمنتاسیون است و به صورت لایه ای و پوسته ای، سطح كانه های در پوشانده است. کوولیت اغلب با کالکوزیت، کالکوپیریت و برنیت همراه می باشد. 

 

۴- برنیت

 

برنیت با فرمول شیمیایی Cu5FeS4 حاوی ۵۵/۲ درصد مس می باشد. این کانی از کانسارهای ثانویه مس و حاصل از تحول کالکوپیریت است. نحوه تحول و تشکیل آن مشابه آنچه در مورد کالكوزيت و كوولیت بیان شد می باشد. البته ذکر این نکته مهم است که برنیت در مراحل پگماتیک و پنیوماتولیتیک و در مرحله هیدروترمال نیز رسوب می کند، ولی مکانیزم غالب در نهشته های برنیت از سمنتاسیون محلول سولفاتی مس است. 

برنیت از نظر موجودی مس غنی تر از کالکوپیریت و فقیرتر از كالكوزیت است و در مرحله میانی تبدیل كالكوزیت قرار دارد. این کانی در ادامه اکسیداسیون خود، ابتدا به كالكوزیت و سپس به کوولیت تبدیل می شود و پس از آن به آزوریت و مالاكيت. این كانه سولفیدی با سختی ۳ در معیار سختی موس، سطحی با جلای فلزی دارد. سطوح تازه آن دارای رنگ زرد برنجی و قرمز مسی است که دچار رنگ پریدگی شده، به سرخ آبی یا بنفش تبدیل می شود. خاکه آن بر خلاف رنگ بلورش، به رنگ سیاه یا خاکستری سیاه می باشد. در مقابل اعمال نیرو شکنندگی کمی دارد و تقریباً چاقوخوار است. وزن مخصوص آن ۴/۸ تا ۵/۳ اندازه گیری شده است. بلورهای آن به ندرت مشاهده می شود و در سیستم کوبیک هگزا اکتائیدریک متبلور می گردند. این بلورها دارای سطوح شکست صدفی می باشد. در معادن به صورت توده ای فشرده، دانه های گلوله ای و ورقه ای به صورت پوشش نازک بر سطح کان یهای دیگر وجود دارد. در بعضی موارد به صورت نفوذی ریز تا بسیار ریز نیز مشاهده شده است. 

معمولاً همراه با دیگر کانی های سولفیدی مس مانند کالکوپیریت و کالکوزیت یافت می شود. در مناطقی که برنیت وجود دارد، احتمال وجود منیتیت نیز بسیار زیاد است. از نظر مکان اغلب در زیر لایه های کالكوزیت و در حد میان کالکوپیریت و کالکوزيت قرار دارد و به صورت لایه ای بر روی کالکوپیریت واقع شده است. 

 

کانه های اکسیدی مس

 

كانی عمده مس که از تحولات زمین شناسی نهشته می شود، کالکوپیریت است که در مراحل بعدی بر اثر اکسیداسیون و هوازدگی تبدیل و تحولاتی در آن انجام می شود و کانسارهای دیگر از آن رسوب می کند. تقریباً همه کانسارهای کربناتی و سیلیکاتی مس حاصل هوازدگی كانه های سولفیدی می باشند. بنابراین در زیر اغلب کانسارهای اکسیدی و در مناطق فقیر از اکسیژن، کانه های سولفیدی مس مشاهده می شوند.  

یک معدن مس نمونه همواره دارای یک منطقه اکسیدی در سطح و یک منطقه سولفیدی در عمق می باشد که در حد فاصل این دو منطقه، یک ناحیه سمنتاسیون قرار دارد. اشاره شد که در اولین مرحله، کالکوپیریت تشکیل می گردد. اگر به هر دلیل اعم از فرایندهای کوهزایی یا زلزله با هر تغییر مکان در لایه های زمین، بخشی از معدن از سطح زمین خارج شود و در مجاورت هوا قرار گیرد كانه اکسید می شود و اکسید آهن به همراه اکسید و سولفات مس تولید می شود. 

در اثر بارش باران ها و عبور آب از روی کانسار، سولفات مس در آب حل شده، به لایه های زیرین نفوذ می کند و باعث نهشت کانسارهای دیگر مس می شود. از آنجا که میزان حلالیت اکسید آهن در آب کم است، با عبور از یک مرحله میانی، هیدروکسید آهن به صورت هماتیت، منیتیت یا لیمونیت و غیره در لایه های بالایی کانسارها قرار می گیرد. 

به مرور زمان، لایه های بالایی از مس فقیر شده، مقدار آهن در آن ها قابل توجه می شود و اکسیدهای آهن به همراه گانگ معدنی بر روی سطح کانسار به صورت یک کلاهک قرار می گیرد. این لایه که اغلب قهوای تیره تا آجری رنگ است به علت آهن زیاد و شکل خاص آن به کلاهک آهنی معدن معروف است. 

سولفات های حل شده در داخل آب که به سمت پایین حرکت می کنند، در مسیر خود، با کالکوپیریت واکنش داده، كانه های دیگر را رسوب می دهد. 

با گذشت زمان و نفوذ مداوم اکسیژن و گاز کربنیک به داخل معدن، لایه های اکسیدی به سمت قسمت های عمیق معدن حرکت خواهند کرد و این فرایند اکسیداسیون، تا اکسید شدن کامل همه سولفیدها ادامه خواهد داشت. در مورد معادنی که در مناطق کم بارش قرار گرفته اند یا لایه های غیر قابل نفوذ بر روی آن ها قرار دارد، سرعت حرکت فصل مشترک بسیار کند است. 

معادن و منابع اکسیدی مس عموماً از طریق هیدرومتالورژی مورد بهره برداری قرار می گیرند و در میان كانه های اکسیدی مس، دو كانه مالاکیت و آزوریت، نسبت به دیگر کانه ها اهمیت بیشتری دارند.

 

انواع کانه های اکسیدی مس عبارتند از:

 

۱- کوپریت

 

کوپریت، اکسید مس با فرمول شیمیایی Cu2O می باشد و در گروه اکسید و هیدروکسیدها قرار دارد. کوپریت، به عنوان یکی از کانه های اصلی مس در بسیاری از نقاط جهان استخراج می شود. رنگ آن قرمز تا قرمز تیره است و گاهی به رنگ سیاه دیده می شود و دارای جلای سخت و شبه فلزی تا کدر می باشد. بلورهای آن شفاف تا نیمه شفاف بوده و به صورت سوزنی یا متراکم وجود دارد. 

دارای چهار سطح رخ نسبتاً خوب است که هشت وجهی به وجود می آورند و سطح شکست صدفی دارد. سختی آن در معیار موس ۳/۵ تا ۴ و چگالی بلورهای نیمه شفاف آن ۶ می باشد. رنگ خاکه آن قرمز آجری است. اغلب به همراه کانی هایی چون مالاکیت، ليمونیت و آزوریت دیده می شود و در واکنش های بعدی تبدیل به مالاکیت یا مس طبیعی می شود. بهترین نشانه ها برای شناسایی آن، وزن مخصوص بالا و نرمی آن است. 

 

۲- مالاکیت

 

مالاکیت از کانسارهای اکسیدی با ۵۶/۷ درصد مس، از معروف ترین کانه های حاوی مس است. نام آن به علت رنگ بلورهایش از لغتی یونانی (Mallaw) به معنی سبز گرفته شده است.این کانی با فرمول شیمیایی (Cu2(OH)2(CO3 در دسته کربنات ها قرار دارد. سختی آن در معیار موس ۳/۵ تا ۴ است و دارای جلای مات و ابریشمی است. رنگ ظاهری آن سبز زمردی و سبز تیره است و خاکه آن به رنگ سبز روشن دیده می شود. در مقابل اعمال نیرو مقاومت کمی دارد و شکننده است. وزن مخصوص آن ۳/۵ تا ۴ است. دارای سطح رخ بسیار خوب است، ولی بندرت دیده می شود و سطح شکست صدفی تا صاف دارد. پیدایش آن در معادن اغلب به صورت پوسته ای و نفوذی است و گاهی به صورت قلوه ای و انگوری هم دیده شده است. مالاکیت در لایه های بالایی کانسار و در منطقه اکسیداسیون به همراه آزوریت دیده می شود و از نظر اکسیداسیون در مرتبه ای پس از آزوریت قرار دارد و از تبدیلات كانه آزوریت تشکیل می گردد. 

مشاهده مالاکیت در سطح زمین، راهنمای خوبی بر وجود کانسار مس در لایه های زیرین است. كانه های دیگر همراه مالاکیت در معادن شامل کوولیت، کلسیت، آزوریت، بورنیت، کالکوسیت و لیمونیت می باشد. بهترین راه شناسایی آن، علاوه بر رنگ خاصش، واکنش پذیری خوب در اسیدهای رقیق است. 

 

۳- آزوریت

 

آزوریت نیز مشابه مالاکیت، از اکسیداسیون لایه های سطحی کانسارهای مس به وجود می آید. این کانه با فرمول شیمیایی ۲(Cu3(CO3)2(OH حاوی ۵۵/۲ درصد مس می باشد. این کانی دارای سختی ۳/۵ تا ۴ در معیار موس، وزن مخصوص ۳/۸-۳/۷، جلای شیشه ای، رنگ آبی لاجوردی و رنگ خاکه آبی است. بلور آزوریت که به وفور در طبیعت یافت می شود، در سیستم مونو کلینیک پراسماتیک متبلور می شود. به صورت قلوه ای، اشعه ای یا انگوری وجود دارد. گاهی به صورت نفوذی و پوششی به شکل فشرده بر سطح  گانگ و اغلب همراه با مالاکیت دیده می شود و با جذب یک مولکول آب به مالاكيت تحول می یابد. بنابراین از نظر لايه بندی، نسبت به مالاكيت در لایه های پایین تر قرار دارد. شکست آن در سطوح شکست از نوع صدفی می باشد. بلورهای آزوریت در اندازه های بسیار بزرگ به عنوان سنگ های قیمتی در رده جواهر قرار دارند. رنگ این بلورها اغلب آبی بسیار تیره می باشد. 

كانه های دیگر همراه با آزوریت در معادن عبارتند از: مالاکیت، لیمونیت، کلسیت، سروزیت و غیره. 

 

۴- ژوراسیت

 

این کانه کربنات هيدرات مس و روی است و در گروه کربنات ها قرار دارد. ژوراسیت در مناطق اکسیداسیون ذخایر مس و روی به وجود می آید. رنگ آن اغلب سبز آبی تا سبز است و دارای جلای ابریشمی یا شیشه ای تا تیره در خاکه ها می باشد. بلورهای آن شفاف تا نیمه شفاف هستند و در سیستم مونو کلینیک متبلور می شوند. 

سختی ژوراسیت در معیار موس ۴ و چگالی متوسط آن ۴ می باشد. دارای سطح رخ کامل در یک جهت است که بندرت دیده می شود؛ زیرا بلورهای آن اغلب رشته ای هستند؛ بنابراین دارای سطح شکست رشته ای است و خاکه آن سایه کمرنگی از سبز آبی تا سبز دارد. 

در معادن به همراه کانه هایی چون همی مورفیت، اسمیت زونیت، ليمونیت، کلسیت و مالاكيت دیده می شود. به راحتی در اسید کلریدریک رقیق حل می شود و این یکی از راه های شناسایی آن است. 


منبع: کتاب طراحی واحدهای لیچینگ مس، نوشته علی آزاد

 

ارسال دیدگاه