Өндіруші металлургияның анықтамасы және түрлері
Өндіруші металлургияның анықтамасы
Экстрактивті металлургия - бұл кендерден металдарды алу үшін қолданылатын процестерге бағытталған ғылым мен техниканың бір саласы. Бұл сала металдарды құрамындағы минералдардан бөлу және тазарту, сондай-ақ шикі металдарды әртүрлі өнеркәсіптік қолданбалар үшін таза, пайдалы формаларға өңдеу үшін қолданылатын әртүрлі әдістер мен әдістерді қамтиды.
Негізінен, металдар табиғатта әрқашан таза күйінде кездесе бермейді. Олар көбінесе тау жыныстарында немесе басқа минералдарда шашыраңқы химиялық қосылыстар түрінде болады. Экстрактивті металлургия процестері таза материалдарды немесе шикі минералдарды өңдеу өнеркәсібінде пайдалануға болатын таза металдарға айналдыруға бағытталған. Бұл құрылыстан электроникаға және автомобильге дейінгі әртүрлі өнеркәсіп салаларын қолдайтын металл және шикізат жеткізу тізбегіндегі маңызды қадам.
Өндіруші металлургиядағы негізгі процестер
1. Сілтілеу: Сілтілеу - бұл кенді құрамындағы бағалы металдарды еріту үшін қышқыл немесе сілтілі ерітіндіге салу процесі. Металдар ерігеннен кейін, осы металдарды қамтитын ерітінді оларды бөліп алу және тазарту үшін одан әрі өңделеді. Сілтілеу көбінесе алтын өндіру өнеркәсібінде қолданылады, мұнда кеннен алтынды еріту үшін цианид қолданылады.
2. Қуыру: Қуыру процесі кенді тотығу жағдайында қыздыруды қамтиды. Мақсат - металл қосылыстарын одан әрі өңдеу оңайырақ болатын металл оксидтеріне айналдыру. Бұл процестің кең таралған мысалы - мыс сульфиді кенін мыс оксидін алу үшін күйдіру.
3. Электролиттік тазарту: Бұл шикі металды электр тогы арқылы бөлшектеу процесі. Бұл процесте алынған металл әдетте өте таза болады. Бұл процесс мыс және алюминий сияқты металдар үшін жиі қолданылады.
4. Тотықсыздандырылған балқыту: Балқыту процесі оттегін алып тастау және таза металл алу үшін кенді тотықсыздандырылған жағдайда қыздыруды қамтиды. Бұл процесс көбінесе темір және қалайы сияқты металдар үшін қолданылады.
Экстрактивті металлургия түрлері
Экстрактивті металлургияны қолданылатын әдістер мен процестерге байланысты бірнеше түрге бөлуге болады. Экстрактивті металлургияның негізгі түрлерінің кейбірі:
1. Пирометаллургия
Пирометаллургия - металдарды жоғары жылумен алу процесі. Көп жағдайда бұл металды қоспалардан бөлу үшін кенді балқытуды қамтиды. Пирометаллургия көбінесе темір, мыс және қорғасын сияқты металдар үшін қолданылады.
Пирометаллургиялық процестердің мысалдарына мыналар жатады:
– Балқыту: Бұл процесс кенді арнайы пеште немесе пеште қыздырып, оны балқытылған металл мен қожға (қалдықтарға) айналдыруды қамтиды. Мысалы, темір өндіру кезінде темір кені домна пешінде кокс және әктаспен араластырылып, балқытылған темір алынады.
– Калиндеу: Бұл ылғалды кетіру және қажетсіз қосылыстарды түрлендіру үшін кенді оттегісіз атмосферада жоғары температурада қыздыру процесі.
2. Гидрометаллургия
Гидрометаллургия кендерден металдарды алу үшін сулы ерітінділерді пайдалануды қамтиды. Бұл процесс көбінесе пирометаллургиялық әдістерді қолдану арқылы реактивтілігі жоғары немесе бөлу қиын металдар үшін қолданылады.
Гидрометаллургиялық әдістердің кейбір кең таралған түрлері:
– Сілтісіздендіру: Сілтісіздендіру процесі кеннен металдарды еріту үшін қышқыл немесе сілтілі ерітіндіні пайдалануды қамтиды. Мысалы, алтын өндіруде кеннен алтын алу үшін еритін цианид қолданылады.
– Еріткішті экстракциялау: Бұл әдіс металды ерітінділерден әртүрлі еріткіштердегі ерігіштігінің айырмашылығына негізделіп бөлу үшін қолданылады. Оны қолданудың мысалы ретінде қышқылмен шаймалау арқылы алынған ерітінділерден уранды алуды айтуға болады.
– Тұндыру: Бұл процесс металды ерітіндіден ерімейтін қосылыс ретінде тұнбаға түсіретін зат қосу арқылы тұндырудан тұрады.
3. Электрометаллургия
Электрометаллургия металдарды кендерден немесе қорытпалардан бөлу үшін электр тогын пайдаланатын процестерді қамтиды. Бұл процесс көбінесе металдарды тазарту және өте жоғары тазалықтағы металдарды алу үшін қолданылады.
Электрометаллургияның мысалдарына мыналар жатады:
– Электрофайкинг: Бұл процесс электролизді қолдану арқылы металдарды тазарту үшін қолданылады. Бұл процесте анод ретінде таза емес шикі металл пайдаланылады, ал катодқа таза металл тұндырылады. Мысал ретінде мысты афайкингті алуға болады.
– Электролиттік жеңу: Бұл процесс электролиттік ерітіндіден металды катодқа тұндырудан тұрады. Мысалы, бұл процесс Холл-Эру электролиттік ұяшығын пайдаланып алюминий оксидінен алюминий өндіруде қолданылады.
Өндіруші металлургиядағы соңғы қиындықтар мен жетістіктер
Металл өндіру әдістері технологиялық жетістіктермен және ғылыми білімнің артуымен бірге дамып келеді. Өндіруші металлургиядағы негізгі қиындықтарға энергия тиімділігін арттыру, қоршаған ортаға әсерді азайту және металл мөлшері аз кендерді өңдеу жатады.
Өндіруші металлургия саласындағы соңғы жаңалықтардың қатарына мыналар жатады:
– Нанотехнологияны пайдалану: Нанотехнология тиімдірек материалдар мен катализаторлар жасау арқылы экстракция процестерінің тиімділігін арттыру мүмкіндігіне ие.
– Микроорганизмдерге негізделген экстракция: Көбінесе биосілтілі емес әдіс немесе биометаллургия деп аталады, бұл әдіс кендерден металдарды еріту үшін микроорганизмдерді пайдаланады. Бұл белгілі бір металдар үшін зерттеліп жатқан экологиялық таза әдіс.
– Қоршаған ортаға зиянсыз өндіру процесі: Қауіпті химиялық заттарды пайдалануды азайту және аз қалдықтар шығаратын процестерді әзірлеу бойынша үздіксіз күш-жігер жұмсалуда.
Қорытынды
Экстрактивті металлургия қазіргі заманғы өнеркәсіптегі маңызды сала болып табылады. Пирометаллургия, гидрометаллургия және электрометаллургия сияқты әртүрлі әдістер мен әдістерді қолдана отырып, бұл процесс шикі кендерден металдарды пайдалы және таза түрлерге дейін алу және тазартуға мүмкіндік береді. Энергия тиімділігі мен қоршаған ортаға әсері сияқты қиындықтарға тап болған кезде, жаңа технологиялар мен экологиялық таза әдістерді әзірлеу осы саладағы зерттеулер мен әзірлемелердің негізгі бағыты болып қала береді. Көптеген өнеркәсіп салаларының негізі ретінде экстрактивті металлургия экономикалық өсу мен технологиялық прогресті қолдауда маңызды рөл атқара береді.
