Usoro Ịrụcha Ọla na Ọrụ Ha
Nchacha ígwè bụ usoro usoro ígwè e ji eme ka ígwè dị ọcha site na ihe ndị e ji arụ ya—ma ọ bụ ọla, ihe a na-etinye n'ime ya, ma ọ bụ usoro ịgbaze ígwè mbụ (ígwè nkịtị). N'ọrụ ụlọ ọrụ mmepụta ihe, nchacha ígwè karịrị nanị "ime ka ígwè dị ọcha," kamakwa ọ gụnyere ibelata ọkwa nke ihe ndị na-adịghị ọcha ụfọdụ iji mezuo ụkpụrụ achọrọ maka ojiji ụfọdụ. Dịka ọmụmaatụ, ọla kọpa maka eriri eletriki chọrọ ịdị ọcha dị elu maka njikwa kacha mma. Ka ọ dị ugbu a, ígwè alloy maka owuwu nwere ike ịnagide ụfọdụ ihe mejupụtara ma ọ bụrụhaala na ihe owuwu ya dabara adaba. Isiokwu a na-atụle usoro ndị bụ isi maka nchacha ígwè yana ihe atụ nke ojiji ha na ngalaba dị iche iche.
Gịnị mere nchacha ígwè ji dị mkpa?
Ihe ndị na-adịghị ọcha n'ime ígwè nwere ike imetụta ihe ndị dị na anụ ahụ na kemịkalụ nke ukwuu, dịka ike eletriki/ọkụ, iguzogide nchara, ike nrụgide, ike ndọda, na omume ịgbado ọkụ ma ọ bụ ịkpụ ihe. Ọbụna obere ihe ndị na-adịghị ọcha nwere ike ibute ntụpọ ngwaahịa, dị ka ike ọgwụgwụ na okpomọkụ ụfọdụ, ikike ịgbawa agbawa, ma ọ bụ mbelata iguzogide oxidation. Ya mere, nchacha ígwè bụ nzọụkwụ dị mkpa na usoro mmepụta - site na igwu ala na nhazi mineral ruo na ịgbaze na imepụta ihe.
E wezụga arụmọrụ, nchacha ahụ na-agụnyekwa nsogbu nchekwa na gburugburu ebe obibi. Ihe ndị na-adịghị ọcha dịka sọlfọ, phosphorus, arsenic, ma ọ bụ lead nwere ike imetụta mwepụta na ihe mkpofu usoro, nke chọrọ njikwa iji rube isi na iwu.
1) Nchacha Pyrometallurgical (dabere na okpomọkụ dị elu)
Pyrometallurgy na-eji oke okpomọkụ eme ka ihe ndị na-adịghị ọcha dị ọcha, gbazee, ma ọ bụ kewaa ha site na mmeghachi omume na fluxes na slag. Nchacha Pyrometallurgical na-emekarị mgbe usoro ịgbaze mbụ gasịrị.
a. Nchacha na nchacha nhọrọ site na iji slag
N'usoro a, ihe ruru unyi ndị na-adị mfe oxidize karịa ígwè isi ka a na-agbanwe ka ọ bụrụ oxides ma slag ahụ jide ya. Mgbakwunye nke flux (dị ka lime/limestone iji mepụta CaO) na-enyere aka ijikọ ihe ruru unyi oxide n'ime slag nke enwere ike ikewapụ na ígwè agbaze.
Ihe atụ ngwa:
– Ịmepụta ígwè: Usoro ndị bụ isi dịka Basic Oxygen Furnace (BOF) na-eme ka carbon, silicon, manganese, phosphorus, na ụfọdụ sọlfọ dị ọcha. Ihe alkaline slag na-enyere aka ijikọ phosphorus, na-ebelata ọdịnaya ya.
– Ịchacha ọla kọpa: N'oge "ịchacha ọkụ", a na-afụ oxygen iji mee ka ihe ndị na-adịghị ọcha dị iche iche ghara ịdị ọcha, wee mee "ịchacha" (mbelata ọkụ) ka ikuku oxygen dị na ọla kọpa ghara ịdị oke oke.
b. Mwepụ na mgbanwe (mwepụ mmiri)
Ụfọdụ ọla ma ọ bụ ihe ndị na-adịghị ọcha nwere obere isi mmiri ọkụ, ya mere enwere ike ikewapụ ha dabere na ọdịiche dị na mgbanwe. Usoro a dabara adaba maka ọla dịka zinc (Zn) ma ọ bụ mercury (Hg), yana maka iwepụ ihe ndị na-adịghị agbanwe agbanwe.
Ihe atụ ngwa:
– Ịsacha Zinc: Ụfọdụ ụzọ mmepụta zinc si eme ihe na-eji distillation eme ka zinc gbazere agbaze dị ọcha.
– Iwepụ ihe ndị na-adịghị mma: N'ụfọdụ usoro, ihe ndị na-adịghị mma dịka cadmium nwere ike kewapụ n'ihi na ha na-agbanwe agbanwe karịa ígwè bụ isi.
Uru nke pyrometallurgy gụnyere oke mmepụta na ịdị mma ya maka nhazi oke. Agbanyeghị, ọghọm ya gụnyere oke ike achọrọ na ike nwere ike ibute mwepụ gas (dịka ọmụmaatụ, SO₂) ma ọ bụrụ na ejighị ya na sistemụ njikwa.
2) Nchacha mmiri (dabere na ngwọta)
Hydrometallurgy na-eji mmeghachi omume kemịkalụ eme ihe n'oge ngwọta, na-abụkarị site na usoro atọ bụ isi: ịcha mmiri, nkewa/nhicha ngwọta, na mgbake ígwè dịka mmiri ozuzo ma ọ bụ electrowinning.
a. Ịsachapụ na ime ka ihe ngwọta dị ọcha
A na-eji ihe na-eme ka ihe dị mgbagwoju anya gbazee ọla ahụ ma ọ bụ ihe dị n'ime ya. A na-eji usoro dịka mmiri ozuzo, mgbanwe ion, ma ọ bụ mwepụ ihe mgbaze eme ihe.
Ihe atụ ngwa:
– Nickel na cobalt: Ọtụtụ usoro ọgbara ọhụrụ na-emepụta laterite ma ọ bụ sulfide site na ịcha mmiri, wee mee ka ngwọta ahụ dị ọcha iji kewaa Ni na Co.
– Ọlaedo: N'usoro cyanidation, a na-agbaze ọlaedo dị ka ihe mgbagwoju anya, wee kewapụ ya na ngwọta ahụ site na iji mmịpụta carbon a na-arụ ọrụ na usoro ndị ọzọ.
b. Mwepụta ihe mgbaze (SX)
SX na-eji ọdịiche dị na njikọ nke ion ígwè maka ụfọdụ ihe mgbaze organic, ka e wee nwee ike "bugharịa" ígwè ahụ site na usoro mmiri gaa na usoro organic, wee weghachite (wepụ) ya na ngwọta dị ọcha karị.
Ihe atụ ngwa:
– Ọla kọpa (SX-EW): A na-eji SX eme ka mmiri ahụ dị ọcha, wee wepụta ọla kọpa ahụ site na electrowinning ka ọ bụrụ kathode ọla kọpa dị elu.
A na-ewere hydrometallurgy dị ka ihe na-agbanwe agbanwe ma na-emepụta ịdị ọcha dị elu, mana ọ chọrọ njikwa kemịkalụ nke ọma na njikwa mmiri mkpofu dị mma.
3) Nchacha elektrọlitik (ịchacha elektrọlitik na ịgbaze elektrọlitik)
Usoro dị mkpa maka imepụta ọla ndị dị oke ọcha. Isi ihe dị mkpa bụ iji ọkụ eletrik gbazee ígwè sitere na anode wee tinye ya ọzọ na kathode.
a. Ịrụzi Elektrọniki
Anode ahụ bụ ígwè na-adịghị ọcha, katode ahụ bụ mpempe akwụkwọ dị gịrịgịrị nke ígwè dị ọcha, elektrọlitị ahụ bụkwa ihe ngwọta nke nnu ígwè ahụ. Ígwè ahụ dị ọcha na-apụta na katode ahụ, ebe ụfọdụ ihe na-adịghị ọcha na-ada ka anode slime ma ọ bụ na-agbaze.
Ihe atụ ngwa:
– Ọla kọpa: Na-emepụta katọde ọla kọpa dị ọcha nke ukwuu (a na-ejikarị ya eme ihe dị ka ihe na-eduzi eletriki). A na-etinyekarị ọla dị oké ọnụ ahịa dịka ọlaọcha na ọlaedo n'ime slime anode maka nhazi ọzọ.
– Nickel: Electrorefining na-emepụta nickel dị elu maka itinye na itinye ihe mkpuchi.
b. Mmeri elektrọniki
N'adịghị ka electrorefining, electrowinning na-ewepụta ígwè ozugbo site na mmiri leaching/refining, ọ bụghị site na anode ígwè dị nro.
Ihe atụ ngwa:
– SX-EW copper, zinc, na ọtụtụ ọla ndị ọzọ: a na-ejikarị ha eme ihe n'ọtụtụ ebe n'ihi na ha nwere ike imepụta ngwaahịa kathode dị ọcha nke ukwuu.
Uru nke usoro electrolytic bụ ịdị ọcha dị elu na njikwa nhazi dị mma, mana itinye ego na ọkụ eletrik na mkpa maka electrolyte kwụsiri ike bụ ihe dị mkpa.
4) Nhicha pụrụ iche maka ịdị ọcha dị elu nke ukwuu
Maka ihe eji eletrọniki, ihe onyonyo, ma ọ bụ ihe eji eme nnyocha, ịdị ọcha nke ígwè nwere ike ịdị elu ruo 99,99% (4N) ma ọ bụ karịa. Nke a bụ ebe a na-eji usoro pụrụ iche eme ihe.
a. Ịrụcha mpaghara
A na-agbaze ígwè ahụ n'ógbè ahụ n'obere mpaghara nke na-agagharị n'akụkụ ogwe ahụ. Ihe ndị na-adịghị ọcha na-agbaze nke ọma n'oge mmiri mmiri karịa na nke siri ike, ya mere a na-akwali ha n'akụkụ mmegharị nke mpaghara agbaze ahụ ma na-anakọta na njedebe nke ogwe ahụ, nke a na-ebipụ.
Ihe atụ ngwa:
– Silicon, germanium, gallium: dị oke mkpa na ụlọ ọrụ semiconductor.
b. Nchacha uzuzu
N'ọnọdụ nrụgide dị ala, ihe ndị na-adịghị agbanwe agbanwe na-apụ n'anya ngwa ngwa. Usoro a dị irè iji belata gas ndị gbazere agbaze (hydrogen, nitrogen) ma ọ bụ ihe ndị na-adịghị agbanwe agbanwe.
Ihe atụ ngwa:
– Sịl pụrụ iche na ihe ndị ọzọ dị elu: iwepụ ihe mkpofu na-eme ka ike sie ike ma na-ebelata porosity.
– Titanium na zirconium: n'oge ụfọdụ, njikwa ikuku dị oke mkpa n'ihi nnukwu mmeghachi omume ha na oxygen na nitrogen.
5) N'iji ihe ndị e ji eme ka ígwè dị ọcha eme ihe n'ọtụtụ ngalaba dị iche iche.
a. Ọkụ eletrik na ngwa eletrọniki
A na-eji ígwè dị ọcha dịka ọla kọpa na aluminom eme ihe na waya, bọs, na ihe ndị na-eduzi ya. Ọ dị mkpa ka e jiri ya mee ihe maka obere mfu ike na obere mmepụta okpomọkụ. Na ngwa eletrọniki, ọla na semiconductor ndị dị ọcha na-akwado arụmọrụ nke transistors, sensọ, na chips.
b. Njem na ihe owuwu
N'ihe gbasara ígwè na aluminom, nchacha na-enyere aka ịchịkwa ihe ndị na-adịghị ọcha dịka sọlfọ na phosphorus, nke nwere ike ibute mmebi. Ihe si na ya pụta bụ ihe siri ike, nke na-eguzogide ibu, na nke a pụrụ ịtụkwasị obi karịa nke dabara adaba maka àkwà mmiri, ụlọ, ụgbọ mmiri, na ọbụna fremu ụgbọ ala.
c. Ụlọ ọrụ kemịkalụ na ike
Ihe ndị e ji nickel, chromium, na molybdenum mee chọrọ njikwa siri ike iji nagide ire ere na okpomọkụ dị elu—dịka ọmụmaatụ, na reactor kemịkalụ, paịpụ mmiri, turbine gas, na ụlọ ọrụ ike. Imeziwanye ihe na-enyere aka hụ na ihe ndị na-eme ka ire ere ghara ịdị oke.
d. Ọla na ọla dị oke ọnụ ahịa
A na-eme ka ọlaedo, ọlaọcha, na platinum dị ọcha iji nweta ọkwa ụfọdụ (dịka ọmụmaatụ, ọlaedo 24K) ma ọ bụ iji mee ihe na ọla ọla. Usoro nchacha ahụ na-enyekwa ohere ịnweta ọla dị oké ọnụ ahịa site na ihe mkpofu eletrọniki na ihe ndị na-anaghị amịpụta ihe.
Mmechi
Usoro nchacha ígwè gụnyere ụzọ pyrometallurgical, hydrometallurgical, na electrolytic, yana ụzọ pụrụ iche dịka nchacha mpaghara na nchacha ikuku. Nhọrọ nke usoro dabere na ụdị ígwè, ụdị ihe eji arụ ọrụ, ụdị na ọdịnaya nke ihe na-adịghị ọcha, ihe mgbaru ọsọ ịdị ọcha, na ihe gbasara akụ na ụba na gburugburu ebe obibi. N'ọrụ, ụlọ ọrụ na-ejikọkarị ọtụtụ usoro iji nweta nsonaazụ kacha mma. Site na nchacha kwesịrị ekwesị, ígwè nwere ike iru ụkpụrụ arụmọrụ dị elu - site na eriri eletriki na ihe owuwu ụlọ ruo na ihe ndị mejupụtara semiconductor - nke bụ ntọala dị mkpa nke teknụzụ ọgbara ọhụrụ.
Ọ bụrụ na ịchọrọ, enwere m ike ịgbanwe isiokwu a ka ọ bụrụ nke agụmakwụkwọ karịa (na ntụaka na eserese usoro nhazi), ma ọ bụ lekwasị anya na otu ígwè dịka ọla kọpa, aluminom, ma ọ bụ nickel.
