Teknika fanadiovana metaly sy ny fampiharana azy ireo
Ny fanadiovana metaly dia andiana dingana metalorjika mikendry ny hampitombo ny fahadiovan'ny metaly avy amin'ny akora fototra ao aminy - na akora mineraly, na metaly mifantoka, na ny dingana fandrendrehana voalohany (metaly manta). Amin'ny fampiharana indostrialy, ny fanadiovana dia mihoatra noho ny "fanaovana ny metaly ho madio kokoa," fa misy ihany koa ny fampihenana ny haavon'ny loto sasany mba hanarahana ny fenitra takiana amin'ny fampiharana manokana. Ny varahina ho an'ny tariby elektrika, ohatra, dia mitaky fahadiovana avo lenta mba hahazoana fitarihana tsara indrindra. Mandritra izany fotoana izany, ny vy firaka ho an'ny fanorenana dia afaka mahazaka singa sasany raha mbola mety ny toetrany mekanika. Ity lahatsoratra ity dia miresaka momba ireo teknika lehibe amin'ny fanadiovana metaly miaraka amin'ny ohatra amin'ny fampiharana azy ireo amin'ny sehatra samihafa.
Nahoana no zava-dehibe ny fanadiovana metaly?
Mety hisy fiantraikany lehibe amin'ny toetra ara-batana sy simika ny loto ao anaty metaly, toy ny fitarihana herinaratra/hafanana, ny fanoherana ny harafesina, ny tanjaky ny tensile, ny fahafahan'ny metaly mihetsika, ary ny fihetsiky ny welding na ny fanariana. Na dia kely dia kely aza ny loto dia mety hiteraka lesoka amin'ny vokatra, toy ny fahamoram-pahasimbana amin'ny mari-pana sasany, ny mora vaky, na ny fihenan'ny fanoherana ny oxidation. Noho izany, ny fanadiovana metaly dia dingana tena ilaina amin'ny rojo famokarana—manomboka amin'ny fitrandrahana harena an-kibon'ny tany sy ny fanodinana mineraly ka hatramin'ny fandrendrehana sy fanamboarana.
Ankoatra ny fahombiazana, ny fanadiovana dia misy ihany koa ny olana momba ny fiarovana sy ny tontolo iainana. Ny loto toy ny solifara, phosphore, arsenika, na firaka dia mety hisy fiantraikany amin'ny famoahana entona sy ny fako avy amin'ny fizotran'ny asa, izay mitaky fanaraha-maso mba hanarahana ny fitsipika.
1) Fanadiovana pirometallurgika (mifototra amin'ny mari-pana avo)
Mampiasa mari-pana avo lenta ny pirometallurgie mba hanadiovana, hanalefahana, na hanasarahana ny loto amin'ny alàlan'ny fihetsika miaraka amin'ny fluxes sy slag. Ny fanadiovana pirometallurgie dia matetika mitranga aorian'ny dingana fandrendrehana voalohany.
a. Oksidasiona sy fanadiovana voafantina amin'ny alalan'ny tain-drendrika
Amin'ity teknika ity, ireo loto izay mora oksidaina kokoa noho ny metaly fototra dia avadika ho oksida ary voasambotry ny tain-drendrika. Ny fanampiana ranoka mikoriana (toy ny sokay/vato sokay mba hamorona CaO) dia manampy amin'ny fampiraisana ireo loto oksida ho lasa tain-drendrika izay azo sarahina amin'ny metaly mitsonika.
Ohatra amin'ny fampiharana:
– Fanamboarana vy: Ireo dingana fototra toy ny Basic Oxygen Furnace (BOF) dia manadio ny karbônina, silisiôma, manganese, phosphore, ary solifara sasany. Ny tain-drendrika alkaline dia manampy amin'ny fampiraisana ny phosphore, ka mampihena ny votoatiny.
– Fanadiovana varahina: Amin'ny dingana "fanadiovana amin'ny afo", dia tsofina ny oksizenina mba hanadiovana ny loto sasany, avy eo dia atao ny "poling" (fampihenana ny hazavana) mba tsy ho tafahoatra ny habetsahan'ny oksizenina ao amin'ny varahina.
b. Fanadiovana sy fiovaovan'ny rano (evaporation)
Misy metaly na loto sasany manana teboka mangotraka ambany ka azo sarahina arakaraka ny fahasamihafan'ny fiovaovan'ny hafanana. Ity teknika ity dia mety amin'ny metaly toy ny zinc (Zn) na merkiora (Hg), ary koa amin'ny fanesorana ny loto mivaingana.
Ohatra amin'ny fampiharana:
– Fanadiovana zinc: Ny fomba famokarana zinc sasany dia mampiasa fanadiovana mba hampitomboana ny fahadiovan'ny zinc mitsonika.
– Fanesorana ireo loto mora miparitaka: Amin'ny dingana sasany, ny loto toy ny cadmium dia azo sarahina satria mora miparitaka kokoa noho ny metaly fototra izy ireo.
Anisan'ny tombony azo amin'ny pyrometallurgy ny tahan'ny famokarana avo lenta sy ny fahafahany ampiasaina amin'ny fanodinana faobe. Na izany aza, anisan'ny fatiantokany ny filàna angovo avo lenta sy ny mety hisian'ny famoahana entona (ohatra, SO₂) raha tsy tantanana amin'ny rafitra fanaraha-maso.
2) Fanadiovana hydrometallurgical (mifototra amin'ny vahaolana)
Mampiasa fihetsika simika amin'ny dingana vahaolana ny hydrometallurgy, matetika amin'ny alàlan'ny dingana telo lehibe: ny fanesorana rano, ny fisarahana/fanadiovana ny vahaolana, ary ny famerenana amin'ny laoniny ny metaly toy ny precipitation na ny electrowinning.
a. Fandroahana sy fanadiovana ny vahaolana
Levona amin'ny alalan'ny asidra, fototra, na akora mampifangaro ny akora na ny akora mifangaro. Avy eo dia diovina amin'ny loto ny vahaolana amin'ny alalan'ny teknika toy ny "selective precipitation", fifanakalozana ion, na fitrandrahana solvent.
Ohatra amin'ny fampiharana:
– Nikela sy kobalta: Dingana maoderina maro no manodina ny laterita na sulfida amin'ny alalan'ny fanesorana rano, avy eo manadio ny vahaolana mba hanasarahana ny Ni sy Co.
– Volamena: Ao amin'ny dingan'ny sianidation, levona ho toy ny zavatra sarotra ny volamena, avy eo sarahina amin'ny vahaolana amin'ny alàlan'ny adsorption carbon activated sy dingana fanampiny.
b. Fitrandrahana solvent (SX)
Mampiasa ny fahasamihafan'ny fifandraisan'ny iôna metaly amin'ny ranoka solvent organika sasany ny SX, mba hahafahana "mamindra" ny metaly kendrena avy amin'ny dingana anaty rano mankany amin'ny dingana organika, avy eo dia averina (esorina) amin'ny vahaolana madio kokoa.
Ohatra amin'ny fampiharana:
– Varahina (SX-EW): Diovina amin'ny SX ny vahaolana fanadiovana, avy eo dia alaina amin'ny alalan'ny electrowinning ny varahina mba ho lasa katôda varahina avo lenta.
Ny hydrometallurgy dia heverina ho mora ampiasaina kokoa ary matetika mamokatra fahadiovana avo lenta, saingy mitaky fanaraha-maso simika amim-pitandremana sy fitantanana tsara ny rano maloto.
3) Fanadiovana elektrolitika (fanadiovana elektro sy fanalana elektro)
Teknika tena ilaina amin'ny famokarana metaly madio avo lenta ny fanadiovana elektrolitika. Ny foto-kevitra dia ny fampiasana herinaratra mba handravahana metaly avy amin'ny anoda ary hametrahana azy indray eo amin'ny katôda.
a. Fanadiovana amin'ny alalan'ny herinaratra
Metaly tsy madio ny anoda, takelaka metaly madio manify ny katôda, ary vahaolana avy amin'ny sira metaly ny elektrolita. Mivaingana eo amin'ny katôda ny metaly madio, raha misy loto sasany milatsaka toy ny fotaka amin'ny anoda na mijanona ho levona.
Ohatra amin'ny fampiharana:
– Varahina: Mamokatra katôda varahina madio avo lenta (matetika ampiasaina ho mpitarika herinaratra). Ny metaly sarobidy toy ny volafotsy sy ny volamena dia matetika miangona ao amin'ny fotaka anoda ho an'ny fanodinana bebe kokoa.
– Nikela: Ny fanadiovana amin'ny alalan'ny herinaratra dia mamokatra nikela avo lenta ho an'ny fampiharana firaka sy fametahana takelaka.
b. Fandrendrehana amin'ny alalan'ny herinaratra
Mifanohitra amin'ny electrorefining, ny electrowinning dia manala metaly mivantana avy amin'ny vahaolana leaching/refining, fa tsy avy amin'ny anode metaly manta.
Ohatra amin'ny fampiharana:
– Varahina, fanitso, ary metaly maromaro hafa SX-EW: ampiasaina betsaka satria afaka mamokatra vokatra katôda madio avo lenta.
Ny tombony azo amin'ny dingana elektrolitika dia ny fahadiovana ambony sy ny fifehezana tsara ny firafitry ny akora, saingy ny fampiasam-bola amin'ny herinaratra sy ny filàna elektrolita marin-toerana dia anton-javatra manan-danja.
4) Fanadiovana manokana ho an'ny fahadiovana avo lenta
Ho an'ny elektronika, optika, na fikarohana, ny fahadiovan'ny metaly dia mety hahatratra 99,99% (4N) na mihoatra. Eto no ampiasana teknika manokana.
a. Fanadiovana faritra
Mitsonika eo an-toerana ao anaty faritra kely mihetsika manaraka ny bara ny metaly. Mirona ho levona tsara kokoa ao amin'ny ranoka ny loto noho ny ao amin'ny zavatra mivaingana, ka voatosika manaraka ny fihetsehan'ny faritra mitsonika izy ireo ary miangona eo amin'ny faran'ny bara, izay avy eo tapahina.
Ohatra amin'ny fampiharana:
– Silisiôma, germanium, gallium: tena zava-dehibe amin'ny indostrian'ny semiconductor.
b. Fanadiovana amin'ny alalan'ny banga
Amin'ny tsindry ambany, mora kokoa ny miempo ireo loto miendrika etona. Mandaitra amin'ny fampihenana ireo entona levona (hidrôzenina, azota) na loto miendrika etona ity teknika ity.
Ohatra amin'ny fampiharana:
– Vy manokana sy firaka super: ny fanesorana entona amin'ny banga dia mampitombo ny hamafin'ny vy ary mampihena ny porosity.
– Titane sy zirconium: amin'ny dingana sasany, tena ilaina ny fanaraha-maso ny atmosfera noho ny fihetsik'izy ireo manoloana ny oksizenina sy ny azota.
5) Ny fampiharana ny fanadiovana metaly dia miteraka vokatra amin'ny sehatra samihafa
a. Herinaratra sy elektronika
Metaly madio tsara toy ny varahina sy aliminioma no ampiasaina amin'ny tariby, busbar, ary singa mpitondra herinaratra. Ilaina ny fahadiovana avo lenta mba hahazoana fatiantoka herinaratra kely sy hafanana kely indrindra. Amin'ny elektronika, ny metaly sy ny semiconductor tena madio dia manohana ny fahombiazan'ny transistors, sensors, ary puces.
b. Fitaterana sy fanorenana
Ao amin'ny vy sy aliminioma, ny fanadiovana dia manampy amin'ny fanaraha-maso ny loto toy ny solifara sy ny phosphore, izay mety hiteraka faharefoana. Ny vokatra dia fitaovana matanjaka kokoa, mahatohitra enta-mavesatra kokoa, ary azo ianteherana kokoa izay mety amin'ny tetezana, tranobe, sambo, ary na dia ny rafitry ny fiara aza.
c. Indostrian'ny simika sy angovo
Mila fanaraha-maso hentitra ny firaka mifototra amin'ny nikela, chromium, ary molybdenum mba hiatrehana ny harafesina sy ny mari-pana avo—ohatra, ao amin'ny reactors simika, fantsona, turbines entona, ary orinasa mpamokatra herinaratra. Ny fanadiovana dia manampy amin'ny fiantohana fa tsy mihoatra ny fetra ny loto manafaingana ny harafesina.
d. Firavaka sy metaly sarobidy
Diovina ny volamena, volafotsy ary platina mba hahazoana naoty manokana (ohatra, volamena 24K) na hampiasaina amin'ny firaka firavaka. Ny dingana fanadiovana koa dia ahafahana mamerina ireo metaly sarobidy avy amin'ny poti-elektronika sy ny fotaka anoda.
Famaranana
Ny teknika fanadiovana metaly dia ahitana fomba fiasa pyrometallurgical, hydrometallurgical, ary electrolytic, ary koa fomba manokana toy ny zone refining sy vacuum refining. Ny fisafidianana fomba fiasa dia miankina amin'ny karazana metaly, ny endriky ny akora manta, ny karazana sy ny votoatin'ny loto, ny tanjona fahadiovana, ary ny fiheverana ara-toekarena sy ara-tontolo iainana. Amin'ny fampiharana, ny indostria matetika dia mampifangaro teknika maromaro mba hahazoana vokatra tsara indrindra. Amin'ny alàlan'ny fanadiovana sahaza, ny metaly dia afaka mahafeno ny fenitra avo lenta - manomboka amin'ny tariby elektrika sy ny rafitra fanorenana ka hatramin'ny singa semiconductor - izay fototra iorenan'ny teknolojia maoderina.
Raha tianao, azoko amboarina ity lahatsoratra ity mba ho akademika kokoa (miaraka amin'ny teny nalaina sy kisarisary momba ny fizotran'ny asa), na mifantoka amin'ny metaly manokana toy ny varahina, aliminioma, na nikela.
