Як вырабляюцца каляровыя металы
Каляровыя металы — гэта металы, якія не ўтрымліваюць жалеза і не валодаюць магнітнымі ўласцівасцямі. Да тыповых прыкладаў каляровых металаў адносяцца алюміній, медзь, волава, нікель, тытан і некаторыя сплавы, такія як бронза і латунь. Каляровыя металы валодаюць выдатнымі характарыстыкамі, якія робяць іх важнымі ў розных інжынерных і прамысловых галінах, у тым ліку каразійнай устойлівасцю, электраправоднасцю і трываласцю пры адначасовым выкарыстанні. У гэтым артыкуле будзе разгледжаны працэс вытворчасці каляровых металаў, ад здабычы з руды да канчатковай апрацоўкі, якая стварае гатовы прадукт.
Здабыча і перапрацоўка руды
Працэс вытворчасці каляровых металаў пачынаецца са здабычы руды з прыроды. Руды — гэта мінералы, якія ўтрымліваюць металы ў выглядзе хімічных злучэнняў або сумесяў з іншымі матэрыяламі. Тып руды, якая выкарыстоўваецца, залежыць ад металу, які здабываецца. Напрыклад, баксіт выкарыстоўваецца для вытворчасці алюмінію, а борніт і халькапірыт — для медзі.
Працэс здабычы звычайна ўключае ў сябе некалькі этапаў: здабычу, транспарціроўку і апрацоўку руды.
1. Здабыча карысных выкапняў: Руда здабываецца з паверхні або з-пад паверхні адкрытым або падземным спосабам. Спосаб здабычы выбіраецца ў залежнасці ад месцазнаходжання і якасці руды.
2. Транспарт: Пасля здабычы руда транспартуецца на абагачальны завод грузавікамі, цягнікамі або іншымі транспартнымі сродкамі. На гэтым этапе руда звычайна ўтрымлівае сумесь іншых парод, якія неабходна аддзяліць.
3. Апрацоўка руды: Першы этап апрацоўкі руды — гэта драбненне, пры якім буйная руда разбіваецца на больш дробныя кавалкі. Пасля драбнення праводзіцца працэс канцэнтрацыі для аддзялення металу ад астатняй пароды. Распаўсюджаныя метады ўключаюць пенную флотацыю, гравітацыйнае, магнітнае і электрастатычнае канцэнтраванне.
Аднаўленне і плаўленне
Пасля таго, як руда сканцэнтравана, наступным крокам з'яўляецца пераўтварэнне металазмяшчальных мінералаў у чысты метал шляхам аднаўлення і плаўлення. Гэты працэс адрозніваецца для кожнага металу, але асноўныя прынцыпы падобныя.
1. Аднаўленне: Працэс аднаўлення выдаляе кісларод з хімічных злучэнняў аксідаў металаў, у выніку чаго атрымліваецца чысты метал. Напрыклад, аксід баксітаў аднаўляецца да алюмінію з дапамогай прамысловага метаду, вядомага як працэс Хола-Эру, у якім для аддзялення алюмінію ад расплаўленага аксіду алюмінію выкарыстоўваецца электрычны ток.
2. Плаўленне: Плаўленне ўключае награванне руды або металічнага канцэнтрату да тэмпературы плаўлення, каб аддзяліць метал ад астатніх прымешак або «шлаку». У выпадку з меддзю працэс плаўлення звычайна ўключае некалькі этапаў, у тым ліку плаўленне, рафінаванне і ліццё для атрымання чыстай медзі.
Далейшая перапрацоўка
Пасля аднаўлення і плаўлення атрыманы метал можа ўсё яшчэ ўтрымліваць невялікую колькасць прымешак. Таму для дасягнення патрэбнай чысціні патрабуюцца далейшыя працэсы рафінавання.
1. Электралітычнае рафінаванне: адным з распаўсюджаных метадаў з'яўляецца электралітычнае рафінаванне, пры якім расплаўлены метал змяшчаецца ў раствор электраліта, і электрычны ток выкарыстоўваецца для перамяшчэння іёнаў металу ад анода (прымешаны метал) да катода (чысты метал). Гэты метад вельмі эфектыўны для рафінавання такіх металаў, як медзь і алюміній.
2. Дыстыляцыя і сублімацыя: гэты метад выкарыстоўваецца для металаў, тэмпература кіпення якіх адрозніваецца ад тэмпературы кіпення іх прымешак. Прыкладамі металаў, якія апрацоўваюцца такім чынам, з'яўляюцца цынк і свінец.
Ліццё і фармаванне
Пасля таго, як метал дасягне патрэбнай чысціні, яму можна надаць розныя формы і памеры па меры неабходнасці. Гэты працэс называецца ліццём.
1. Ліццё: расплаўлены метал заліваецца ў форму для атрымання гатовага прадукту. Існуюць розныя метады ліцця, у тым ліку ліццё ў пясчаныя формы, ліццё пад ціскам і ліццё па выплавляемым мадэлям. Кожны метад мае свае перавагі і спецыфічныя сферы прымянення.
2. Фармоўка або пракатка: Пасля ліцця метал часта падвяргаецца далейшай апрацоўцы, напрыклад, пракатцы, пры якой метал награваецца і пракатваецца ў лісты, пруткі або іншыя формы. Іншыя метады ўключаюць экструзію, пры якой метал праціскаецца праз штампы для фарміравання патрэбнага профілю, і коўка, якая прадугледжвае наданне металу формы шляхам прэсавання пад высокай тэмпературай і ціскам.
Канчатковая апрацоўка і падача заяўкі
Апошнім этапам вытворчасці каляровых металаў з'яўляецца канчатковая апрацоўка, якая ўключае розныя метады механічнай апрацоўкі, зваркі і аздаблення паверхні для дасягнення патрэбнага выніку.
1. Зварка і злучэнне: Каляровыя металы можна злучаць з дапамогай спецыяльных метадаў зваркі, такіх як зварка MIG (метал у асяроддзі інэртнага газу) або TIG (вальфрам у асяроддзі інэртнага газу), якія прызначаны для каляровых металаў.
2. Апрацоўка паверхні: Металічныя паверхні можна апрацоўваць спецыяльна для паляпшэння такіх уласцівасцей, як каразійная ўстойлівасць, знешні выгляд і даўгавечнасць. Метады апрацоўкі паверхні ўключаюць анадаванне (для алюмінію), гальванічную апрацоўку і паліроўку.
Выснова
Вытворчасць каляровых металаў — гэта складаны працэс, які ўключае некалькі этапаў, ад здабычы руды да канчатковай апрацоўкі. Кожны этап гэтага працэсу, ад здабычы да аздаблення, прызначаны для таго, каб металы дасягнулі чысціні і спецыфікацый, неабходных для іх прымянення. Важнасць каляровых металаў у сучаснай прамысловасці цяжка пераацаніць, бо яны спрыяюць тэхналагічнаму прагрэсу ў такіх галінах, як электроніка, будаўніцтва, аўтамабілебудаванне і авіяцыя. Разуменне гэтых вытворчых працэсаў дае нам больш глыбокае разуменне жыццёва важнай ролі каляровых металаў у паўсядзённым жыцці.
