Хүдрээс зэс металл гаргах үйл явц гэж юу вэ
Зэс бол дэлхийн хамгийн үнэ цэнэтэй металлуудын нэг бөгөөд цахилгаан болон электроникийн үйлдвэрлэлээс эхлээд хоолой хийх, барилгын дээвэр хийх хүртэл олон төрлийн хэрэглээнд ашиглагддаг. Зэс нь байгальд чөлөөт металл хэлбэрээр байдаггүй, харин цэвэр металлыг гаргаж авахын тулд боловсруулах шаардлагатай хүдрийн хэлбэрээр байдаг. Энэ нийтлэлд хүдрээс зэс металл хийх үйл явц, хүдрийг олборлохоос эхлээд эцсийн боловсруулалт хүртэлх талаар дэлгэрэнгүй авч үзэх болно.
1. Зэсийн хүдэр олборлолт
Зэсийн үйлдвэрлэлийн үйл явц нь түүний хүдрийг олборлохоос эхэлдэг. Зэсийн хүдрийг исэл, сульфид, карбонат зэрэг янз бүрийн хэлбэрээр олж болно. Зэсийн хүдрийг ил уурхайн болон далд уурхайн гэсэн хоёр үндсэн аргаар олборлож болно.
– Ил уурхайн олборлолт: Дэлхийн гадаргад ойрхон байрлах хүдэрт ашигладаг. Хүдрийг ил гаргахын тулд хүдрийн дээгүүрх хөрс, чулуулгийн давхаргыг зайлуулдаг.
– Далд уурхай: Газрын гүнд байрлах хүдэрт ашигладаг. Хүдэрт хүрэхийн тулд хонгил эсвэл өрөмдлөгийн нүх гаргадаг.
2. Хүдрийг бутлах ба нунтаглах
Зэсийн хүдрийг олборлосны дараа дараагийн алхам бол хүдрийг бутлах, нунтаглах явдал юм. Энэ үйл явц нь хүдрийн ширхэгийн хэмжээг багасгаж, зэсийн металлыг боловсруулахад хялбар болгодог. Бутлах нь ихэвчлэн хэд хэдэн үе шаттай байдаг бөгөөд үүнд:
– Бутлах: Хацарт бутлагч болон мушгирсан бутлагч зэрэг тоног төхөөрөмж ашиглан том ширхэгтэй хүдрийг жижиг хэмжээтэй болгон бутлах.
– Нунтаглах: Буталсан хүдрийг дараагийн боловсруулалтад хангалттай нарийн хэмжээтэй болтол нь бөмбөлөг тээрэм эсвэл саваа тээрэм ашиглан нунтаглана.
3. Металлыг хүдрээс ялгах (баяжуулах)
Дараагийн процесс бол зэсийн металлыг хүдрээс нь ялгах бөгөөд үүнийг баяжуулах гэж нэрлэдэг. Түгээмэл хэрэглэгддэг хэд хэдэн баяжуулах аргууд байдаг:
– Хөөсөөр хөвүүлэх: Энэ арга нь ялангуяа сульфидын хүдэрт үр дүнтэй байдаг. Буталсан хүдрийг ус болон хөвүүлэх химийн бодистой хольж, зэсийн хэсгүүдийг хөөсний бөмбөлөгт наалдуулна. Дараа нь эдгээр бөмбөлгүүдийг хольцын үлдсэн хэсгээс тусгаарлана.
– Шарах: Зэсийг сульфидын хүдрээс ялгахад ашигладаг. Хүдрийг задгай агаарт халааж, сульфид нь исэл болж хувирдаг.
– Уусгах: Исэлдсэн болон карбонатын хүдэрт ашигладаг. Хүдрийг хүхрийн хүчлийн уусмалд дэвтээж, зэсийг уусгадаг тул бусад материалаас ялгаж болно.
4. Хайлуулах болон хувиргах
Зэсийн хүдрийг баяжуулсны дараа дараагийн алхам бол хайлуулах явдал юм. Энэ үйл явц нь зэсийн баяжмалыг зууханд маш өндөр температурт халааж шингэн металл болгон хувиргах үйл явцыг хэлнэ. Хайлуулах үе шатууд дараах байдалтай байна.
– Хайлуулах: Зэсийн баяжмалыг ихэвчлэн сульфид хэлбэрээр нь зууханд флюс (жишээлбэл, цахиурын давхар исэл)-тэй хамт халааж, металлыг хольцоос ялгадаг. Энэ үе шатанд хайлсан зэс болон царцдас үүсдэг. Царцдас нь төмрийн сульфид ба зэсийн сульфидын холимог юм.
– Хөрвүүлэлт: Хайлуулах аргаар гаргаж авсан маттыг хөрвүүлэгчид дахин халаана. Энэ процесст агаар эсвэл хүчилтөрөгч нэмж, матт дахь төмөр болон хүхрийг исэлдүүлж, цэврүүтсэн зэс (ойролцоогоор 98% цэвэршилттэй зэс) үлдээнэ.
5. Зэс цэвэршүүлэх
Хөрвүүлэх процессоос гаргаж авсан цэврүүт зэс нь зарим хольц агуулдаг тул цаашид цэвэршүүлэх шаардлагатай. Зэсийг цэвэршүүлэх хоёр үндсэн арга байдаг:
– Пирометаллургийн цэвэршүүлэлт: Цэврүүт зэсийг зууханд дахин халааж, төмөр, хүхэр зэрэг бусад хольцыг зайлуулдаг. Энэ процесс нь ойролцоогоор 99%-ийн цэвэршилттэй зэсийг гаргаж авдаг.
– Электролитийн цэвэршүүлэлт: Энэ нь маш өндөр цэвэршилттэй зэс (99.99%-иас дээш) үйлдвэрлэхэд ашигладаг хамгийн түгээмэл арга юм. Цэврүү хэлбэртэй зэсийг хайлуулж, анод руу цутгаж, дараа нь электролитийн элементэд ашигладаг. Цэвэр зэсийг катод дээр тунадасж, харин хольц нь анодын лаг хэлбэрээр ёроол руу унах эсвэл электролитийн уусмалд үлддэг.
6. Эцсийн бүтээгдэхүүн ба цаашдын боловсруулалт
Зэсийг цэвэршүүлсний дараа эцсийн бүтээгдэхүүнийг ихэвчлэн хавтан, саваа эсвэл утсан дээр цутгадаг. Энэ бол зэс үйлдвэрлэх үйл явцын эцсийн шат юм. Гэсэн хэдий ч энэхүү цэвэр зэсийг цахилгааны утас, хоолой, хайлш болон бусад янз бүрийн эд ангиуд гэх мэт янз бүрийн үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд зориулж цаашид боловсруулж болно.
Дэвшилтэт програмууд
– Цахилгаан ба электроникийн үйлдвэрлэл: Зэсийн хамгийн өргөн хэрэглээ нь цахилгаан ба электроникийн үйлдвэрлэл юм. Маш сайн цахилгаан дамжуулах чадвартай тул зэсийг кабель, мотор, генератор болон бусад янз бүрийн цахилгаан хэрэгсэлд ашигладаг.
– Ахуйн болон барилгын тоног төхөөрөмж: Зэсийг зэврэлтэнд тэсвэртэй, бат бөх чанар сайтай тул хоолой, дээвэр, ахуйн тоног төхөөрөмжид ашигладаг.
– Зэсийн хайлш: Зэсийг ихэвчлэн бусад металлуудтай хольж, илүү сайн шинж чанартай хайлш, тухайлбал хүрэл (зэс, цагаан тугалганы холимог) болон гууль (зэс, цайрын холимог) гарган авдаг.
Дүгнэлт
Хүдрээс зэс металл үйлдвэрлэх үйл явц нь энгийн зүйл биш. Энэ нь олборлох, бутлах, тээрэмдэх, баяжуулах, хайлуулах, цэвэршүүлэх зэрэг хэд хэдэн нарийн төвөгтэй алхмуудыг хамардаг. Үе шат бүр нь янз бүрийн үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд тохиромжтой өндөр чанартай зэс металл үйлдвэрлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Зэсийг хүдрээс цэвэр металл болгон хэрхэн боловсруулдаг талаар илүү гүнзгий ойлголттой болсноор бид уул уурхай, металлургийн салбарт технологийн шинэчлэлийн ач холбогдлыг илүү сайн ойлгох боломжтой болно. Төрөл бүрийн салбарт энэ металлын эрэлт хэрэгцээ өсөн нэмэгдэж байгаа тул илүү үр ашигтай, байгаль орчинд ээлтэй технологийг хөгжүүлэх ажил үргэлжилнэ гэж найдаж байна.
