به گزارش تجارت، معدن و فولاد: در حالی که کمبود دسترسی به مس در مقیاس جهانی به سرعت در حال تبدیل شدن به یک بحران قریب‌الوقوع در آینده است، برخی از فعالان در صنعت مذکور در تلاش هستند با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین، روش‌هایی را به منظور استخراج پایدارتر در مقیاس و حجمی گسترده‌تر ارائه دهند.
خبرهای منتشر شده حاکی از آن است که فعالیت در معدن مس «Johnson Camp» به منظور پاسخ به روند افزایشی تقاضا برای فلز سرخ روند صعودی به خود گرفته است. لازم به ذکر است فعالیت در معدن مذکور که در نزدیکی شرق شهر توسان در ایالت آریزونای آمریکا واقع شده، از دهه ۱۹۷۰ میلادی به صورت نوسانی ادامه داشته است.
در فرایند استخراج مس از این معدن، مواد معدنی نظیر مس اکسیدی و مس سولفیدی اولیه به صورت جداگانه به منظور تولید و فرآوری دسته‌بندی می‌شوند. مس اکسیدی از طریق سنگ‌شویی (لیچینگ) توده‌ای و با استفاده از روش مرسوم لیچینگ هیدرومتالورژیکی فرآوری می‌شود؛ این در حالی بوده که برای استخراج مس سولفیدی اولیه در معدن مذکور، قرار است از فناوری نوینی استفاده شود که طی سه دهه گذشته توسط شرکت «Rio Tinto» توسعه یافته است.
بررسی‌های انجام شده حاکی از آن است معدن مس «Johnson Camp» که در حال حاضر مدیریت آن تحت نظر شرکت «Gunnison» قرار دارد، به عنوان نخستین معدن در مقیاس جهانی برای اثبات میزان اثربخشی این فناوری در نظر گرفته شده است؛ البته این اقدام با هدف تجاری‌سازی فناوری مذکور انجام می‌شود. ناگفته نماند روند تجاری‌سازی این فناوری از زمان همکاری شرکت «Rio Tinto» و شرکت «Nuton» در سال ۲۰۲۱ رسما آغاز شده است.
ارزیابی‌های انجام شده نشان می‌دهد پس از نصب تجهیزات مورد نیاز در ماه آگوست ۲۰۲۵ در معدن «Johnson Camp»، نخستین محموله مس استخراج شده با استفاده از این فناوری تا پایان سال ۲۰۲۵ به مرحله تولید خواهد رسید.
به‌کارگیری رویکردهای نوین برای رفع چالش‌های قدیمی در بخش مس
مس سولفیدی اولیه که معمولا از طریق کانی کالکوپیریت استخراج می‌شود، رایج‌ترین نوع سنگ معدن مس در جهان به شمار می‌آید. فرایند معمول استخراج این نوع سنگ معدنی شامل خردایش و آسیاب آن برای تولید کنسانتره فلوتاسیون است. این کنسانتره سپس با استفاده از فرایندهای حرارتی پیرو متالورژیکی که انرژی‌بر است، ذوب شده و به آندهای مس خام تبدیل می‌شود. از این آندها به وسیله فرآوری الکترولیز در مرحله بعدی به منظور تولید مس خالص استفاده خواهد شد.
در فرایند جدید تولید مس سولفیدی که با همکاری شرکت «Rio Tinto» و شرکت «Nuton» توسعه یافته است، از روشی نوآورانه بهره برده شده که در آن از کشت میکروارگانیزم‌ها در سنگ معدن مس استفاده شده است. به عبارت دیگر، این باکتری‌ها با استفاده از انرژی حاصل از فرایند اکسیداسیون مواد معدنی در سنگ تکثیر یافته که به فرایند سنگ‌شویی مس کمک می‌کنند. استفاده از این باکتری‌ها، نرخ بازیابی مس از سنگهای معدنی را به رقم بسیار بالای ۸۵ درصد می‌رساند. وارد کردن هوا و یا اکسیژن و آب اسیدی شده در فرایند مذکور در کنار محلول‌های سنگ‌شویی شده پس از مراحل بعدی فرآوری سنگهای معدنی، امکان تولید کاتد مسی با خلوص ۹۹ درصدی را فراهم خواهد کرد.
ناگفته نماند که فرایند بیولیچینگ (استخراج فلزات از سنگ معدن با استفاده از میکروارگانیزم‌ها)، تنها یکی از چندین روش نوآورانه‌ای است که به منظور استخراج مس از معادن جدید در مقیاس کوچک و معادن دارای ذخایر کم عیار طراحی شده است تا بتوان از طریق آن، حجم تقاضای افزایشی برای مس را به شیوه‌ای پایدارتر و سریع‌تر تامین کرد. در همین راستا، آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌بینی کرده است که در صورت انجام اقدامی مناسب به منظور تامین مس از روش‌های مختلف، جهان تا سال ۲۰۳۵ با کمبود ۳۰ درصدی در عرضه مس روبه‌رو خواهد شد.
از سوی دیگر، انتظار می‌رود برای دستیابی به اهداف طرح برایند انتشار کربن صفر تا سال ۲۰۵۰، حجم تقاضای مس از ۲۵ میلیون تن در سال ۲۰۲۱ به ۳۱.۳ میلیون تن تا سال ۲۰۳۰ افزایش یابد. براساس ارزیابی‌های انجام شده، انتظار می‌رود پس از به‌کارگیری فناوری مذکور در معدن «Johnson Camp»، از آن در مقیاس تجاری برای ۱۰ پروژه استخراجی دیگر استفاده شود.
آدام برلی، مدیرعامل شرکت «Rio Tinto» که بیش از ۲۰ سال در این شرکت فعالیت داشته است، در خصوص فناوری مذکور مطرح کرد: در حال حاضر با بهره‌گیری از داده‌ها، تحلیل‌های پیشرفته و هوش مصنوعی، فرصت‌های قابل توجهی برای ارزیابی سریع عملکرد فناوری و شبیه‌سازی سناریوهای مختلف در شرایط عملیاتی و نحوه به‌کارگیری و انطباق آن مبتنی بر نیازهای تولیدکنندگان فلزات، به ویژه فلز مس فراهم شده است؛ این در حالیست که استخراج مس در معادن با ذخایر سنگهای معدنی کم‌عیار و پرهزینه طی ۳۰ سال گذشته امکان‌پذیر نبود و یا به هیچ وجه صرفه اقتصادی نداشت.
وی اظهار داشت: یکی از برجسته‌ترین مزایای این فناوری، حذف مرحله تغلیظ مواد معدنی استخراج شده در فرایند فرآوری مس سولفیدی اولیه است؛ موضوعی که می‌تواند به طور چشمگیری هزینه‌های تولید را کاهش دهد و حتی نیاز به فضای فیزیکی بزرگ برای این کار را به حداقل برساند.
برلی در ادامه تصریح کرد: دریافت مجوز برای فرایند تغلیظ سنگهای معدنی، در حالت معمول علاوه بر پیچیدگی‌های روال اداری آن، به حجم بسیار زیادی از آب در واحدهای ذوب و پالایش و تبدیل آن به محصولات نهایی نیاز دارد.
وی عنوان کرد: این فناوری که با همکاری شرکت «Nuton» توسعه یافته است، علاوه بر صرفه اقتصادی بالا و افزایش نرخ بهره‌برداری مس استخراج شده، نیاز به حجم بسیار کمتری از آب و فضا برای تولید دارد.
به گفته مدیرعامل شرکت «Rio Tinto»، توسعه فناوری مذکور در مقیاس تجاری می‌تواند نقش مهمی در کاهش وابستگی به چین که حدود ۴۰ درصد تولید جهانی مس را در اختیار دارد، ایفا کند.
برلی تاکید کرد: انتظار می‌رود هزینه‌های سرمایه‌ای و عملیاتی فرایند بیولیچینگ نیز در مقایسه با سایر روش‌های دیگر کمتر باشد که این موضوع نرخ بازیابی مس از سنگ معدن سولفیدی اولیه را به طور بالقوه‌‍ای افزایش خواهد داد. با این حال، روند افزایش نرخ بازیابی بسته به شرایط متفاوت خواهد بود.
وی مطرح کرد: یکی از محدودیت‌هایی که این فناوری با آن روبه‌روست، فقدان توانایی در بازیابی هم‌زمان محصولات جانبی دیگر مس همچون طلا در معادنی بوده که ذخایر چندین فلز را در خود جای داده است.
شرکت‌های نوآور در صنعت مس
شرکت «BHP»، یکی از شرکت‌هایی به حساب می‌آید که به دنبال نوآوری در تولید مس بوده و با سرمایه‌گذاری در شرکت نوپای «Ceibo»، قدم در این مسیر گذاشته است. شرکت «Ceibo» که در ابتدا در حوزه آب‌وهوایی فعالیت می‌کرد، پس از ارزیابی میزان سودآوری در بخش استخراج مس، تمرکز خود را به سمت این حوزه معطوف کرد.
برخلاف فرایندهای مبتنی بر روش بیولیچینگ که شرکت «Ceibo» چندان به امکان شخص‌سازی در آن معتقد نیست، این شرکت تمرکز خود را بر روی توسعه واکنش‌های الکتروشیمیایی قرار داده که به واسطه آن، سرعت فرایند اکسیداسیون سنگهای معدنی سولفیدی اولیه افزایش خواهد یافت.
شرکت مذکور اعلام کرد که استفاده از این روش، سرعت استخراج سنگهای معدنی سولفیدی مسی را افزایش خواهد داد و سازگاری بیشتری با محیط زیست خواهد داشت.
شرکت مذکور طی بیانیه‌ای که متن آن در ماه ژوئن ۲۰۲۵ منتشر شد، اعلام کرد که اولین محموله کاتدهای مس خود را در واحد تولیدی نیمه‌صنعتی در مقیاس آزمایشگاهی واقع در پروژه معدنی متعلق به شرکت «Minera San Gerónimo» در شمال شیلی تولید کرده است.
در همین رابطه، رادهیکا آیر به عنوان یکی از مشاوران فعال در بخش استخراج از معادن با بیان اینکه از این فناوری می‌توان برای استخراج سنگهای معدنی کم‌عیار و کانی کالکوپیریت استفاده کرد، اظهار داشت: فناوری توسعه‌یافته توسط شرکت «Nuton»، عمر مفید معادن را افزایش و نیاز به سرمایه‌گذاری کلان در استخراج کانسارها را کاهش خواهد داد. علاوه‌براین، فناوری مذکور نیاز به فضای کمتری برای تولید فلزات دارد. به عبارت دیگر، این فناوری در مقایسه با ایجاد یک واحد تغلیظ و فرآوری مس معمولی هزینه‌های تولید به مراتب کمتری دارد.
به گفته وی، در حال حاضر این فناوری با همکاری شرکت «Rio Tinto» در دست توسعه بوده و فرایند استخراج ۵۰ نوع سنگ معدنی مختلف در مرحله آزمایشی از طریق فناوری مذکور در حال انجام است.
شرکت «Endolith» تحت مدیریت لیز دنت، از دیگر شرکت‌های فعال در حوزه توسعه فناوری‌های جدید در صنعت استخراج فلزات، در حال توسعه فناوری‌ای بوده که بتوان از باکتری‌ها برای تولید مس استفاده کرد. لیز دنت که در پروژه‌ای دیگر با موضوع بررسی چگونگی فرایند اکسیداسیون و احیای آهن و گوگرد به کمک باکتری‌ها همکاری داشته، معتقد است فناوری شرکت «Endolith» مبتنی بر فرایند سنگ‌شویی (لیچینگ) گرمایی است.
شرکت «Endolith» در ماه می ۲۰۲۵ آزمایش‌های شبیه‌سازی‌شده‌ای را در شرایط میدانی انجام داد که در نتیجه آن، نرخ بازیابی مس از سنگهای سولفیدی کم‌عیار مس افزایش قابل‌توجهی را به ثبت رساند. پس از آن شرکت مذکور با استفاده از روش‌های پیشرفته، چندین دسته از باکتری‌های مختلف را به صورت زنده و لحظه‌ای بررسی کرد تا بتواند بهترین عملکرد را در استخراج مس از معادن دارای ذخایر کم‌عیار مانند کانی کالکوپیریت و سولفیدهای ترکیبی که امکان استخراج آن‌ها دشوارتر است، به دست آورد.
شرکت مذکور این باکتری‌ها را در کانتینرهای قابل حمل قرار داده بود که امکان اتصال آسان آن به سیستم‌ها و ماشین‌آلات استخراج وجود داشت. شرکت «Endolith» که با چندین تولیدکننده مس دیگر نیر در حال همکاری است، قصد دارد به زودی نخستین پروژه‌های عملیاتی خود را در محیط واقعی با هدف توسعه این فناوری در مقیاس تولید انبوه و تجاری اجرایی کند.
توسعه فناوری‌های نوین و فرصت‌های پیش‌رو
شرکت‌های متعدد دیگری در حال توسعه و گسترش فناوری‌های نوظهور مشابهی هستند که از جمله آن‌ها می‌توان به شرکت «Jetti Resources» و شرکت «Kofiln» اشاره کرد. این مسئله نشان می‌دهد فرصت‌های فراوانی پیش‌روی شرکت‌ها برای توسعه روش‌های جدید استخراج فلزات، به ویژه فلز سرخ قرار دارد.
جک کندی، یکی از سرمایه‌گذاران در حوزه تغییرات اقلیمی و فعالان بخش معدن در شرکت «Founders Factory» در خصوص توسعه فناوری‌های جدید در حوزه استخراج از معادن، عنوان کرد: تاکنون در بخش معدن که ارزش تقریبی آن حدود دو تریلیون دلار برآورده شده، سرمایه‌گذاری بسیار پایینی انجام شده است. با این حال، توسعه چنین فناوری‌هایی زمینه را برای تحولات گسترده در بخش مذکور آمده خواهد کرد.
وی در ادامه خاطرنشان کرد: هر یک از این فناوری‌های توسعه‌یافته ممکن است در آینده به صورت یکپارچه در بیاید که این کار رونق بازار فلزات را افزایش خواهد داد.
به گفته کندی، اگر توسعه این فناوری‌ها در مقیاس تجاری با موفقیت به پایان برسد، احتمال می‌رود تا پایان سال ۲۰۳۰ امکان استفاده از آن‌ها از طریق تولید انبوده فراهم شود.
وی در ادامه به فعالیت شرکت «Freeport-McMoRan» که در شرکت نوپای «Jetti» سرمایه‌گذاری کرده بود، اشاره کرد و افزود: همکاری میان این دو شرکت پایان یافته است و در حال حاضر شرکت «Jetti» به طور اختصاصی کار بر روی توسعه فناوری انحصاری خود برای افزایش ظرفیت استخراج مس را آغاز کرده است.
لیز دنت، مدیرعامل شرکت «Endolith» معتقد است که یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های پیش‌روی استارت‌آپ‌های فعال در بخش استخراج معدن، جلب اعتماد شرکت‌های معدنی است.
وی اظهار داشت: عیار سنگهای معدن در طول یک قرن گذشته از حدود ۳ درصد به ۰.۷ درصد کاهش یافته است و این مسئله خود چالشی دیگر برای شرکت‌های فناورمحور به شمار می‌رود؛ چراکه این شرکت‌ها باید بتوانند فناوری‌هایی را توسعه دهند که امکان استفاده از آن در سنگهای معدنی با ناخالصی بالا و حتی به‌کارگیری باکتری‌ها در آب‌‌های شور و دیگر شرایط سخت فراهم باشد.
دنت با ابراز خوش‌بینی نسبت به توسعه این فناوری‌ها در مقیاس تجاری، یادآور شد: شرکت «Endolith» با این کار پتاسیل رشد خود را در فضای رقابتی بازار افزایش خواهد داد.
وی تاکید کرد: اگر بتوان از معادن فعال فعلی با کمک فناوری‌های جدید بیش از ۹۰ درصد مس را استخراج کرد، اثرات زیست‌محیطی فرایند استخراج و تولید به شکل قابل توجهی کاهش خواهد یافت.
اهمیت بهره‌برداری حداکثری از معادن مس فعلی
رندی اسمولوود، مدیرعامل شرکت «Wheaton Precious Metals» معتقد است که تلاش برای افزایش میزان استخراج مس از معادن فعلی، اقدامی کاملا منطقی و ضرورری به نظر می‌رسد.
به گفته وی، باید در بخش معدن بر راهکارهایی همچون توسعه فناوری‌های نوین و افزایش بهره‌وری تمرکز کرد تا در نتیجه نرخ استخراج سنگهای معدنی افزایش یافته و در عین حال تاثیرات منفی زیست‌محیطی آن تا حد امکان کاهش یابد.
اسمولوود بیان کرد: رسیدن به بخشی از این هدف‌گذاری‌ها از طریق توسعه فناوری‌ها محقق می‌شود و بخشی دیگر نیز نیازمند معرفی چارچوب‌های قانونی مرتبط با امکان توسعه معادن به روش روباز خواهد بود.
وی در ادامه تصریح کرد: هدف از توسعه چنین فناوری‌هایی در وهله اول این است که با کمترین تاثیر منفی زیست‌محیطی، میزان ظرفیت تولید مس را افزایش داد.
اریک سادرهولم، مدیرعامل شرکت American Pacific Mining که ۴۰ سال است در صنعت مس فعالیت دارد، در خصوص توسعه فناوری‌های نوین برای افزایش بازدهی استخراج مس، اظهار داشت: اکثر نیازهای بخش استخراج از معادن با توسعه فناوری‌ها برطرف می‌شود.
وی اضافه کرد: در حال حاضر ظرفیت سالانه تولید مس در جهان حدود ۲۵ میلیون تن ارزیابی شده و در صورتی که از روش‌های سنتی برای ذوب و فرآوری این فلز استفاده شود، امکان تامین نیاز مصرف‌کنندگان طی سال‌های آینده میسر نخواهد بود.
سادرهولم در پایان خاطرنشان کرد: فرایند بیولچینگ می‌تواند شکاف ایجاد شده در تامین تقاضای جهانی فلز سرخ را پر کند و امکان افزایش نرخ بهره‌برداری از ذخایر معدنی در مقیاس کوچک‌تر را در سراسر جهان فراهم آورد.
منبع: فلزات آنلاین
