Олборлолтын металлургийн тодорхойлолт ба төрлүүд
Олборлох металлургийн тодорхойлолт
Олборлох металлурги нь хүдрээс металл гаргаж авахад ашигладаг процессуудад төвлөрдөг шинжлэх ухаан, технологийн нэг салбар юм. Энэ салбар нь металлыг агуулсан эрдэс бодисоос нь ялгаж, цэвэршүүлэх, мөн түүхий металлыг төрөл бүрийн үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд илүү цэвэр, илүү ашигтай хэлбэрт оруулахад ашигладаг олон төрлийн техник, аргыг хамардаг.
Үндсэндээ металл нь байгальд үргэлж цэвэр хэлбэрээрээ байдаггүй. Тэдгээр нь ихэвчлэн чулуулаг эсвэл бусад эрдэс бодисын дотор тархсан химийн нэгдлүүд хэлбэрээр оршдог. Олборлох металлургийн процессууд нь цэвэр бус материал эсвэл түүхий эрдэс бодисыг үйлдвэрлэлийн салбарт ашиглаж болох цэвэр металл болгон хувиргах зорилготой юм. Энэ нь барилга байгууламжаас электроник, автомашин хүртэл янз бүрийн үйлдвэрлэлийн салбарыг дэмждэг металл, түүхий эдийн хангамжийн сүлжээнд чухал алхам юм.
Олборлох металлургийн үндсэн процессууд
1. Уусгах: Уусгах гэдэг нь хүдрийг хүчиллэг эсвэл шүлтлэг уусмалд хийж, түүнд агуулагдах үнэт металлуудыг уусгах үйл явц юм. Металлуудыг ууссаны дараа эдгээр металлуудыг агуулсан уусмалыг цаашид боловсруулж, ялгаж цэвэршүүлдэг. Уусгах аргыг ихэвчлэн алт олборлох салбарт ашигладаг бөгөөд хүдрээс алтыг уусгахад цианид ашигладаг.
2. Шарах: Шарах үйл явц нь хүдрийг исэлдүүлэх нөхцөлд халаах үйл явц юм. Зорилго нь металлын нэгдлүүдийг цаашид боловсруулахад хялбар металлын исэл болгон хувиргах явдал юм. Энэ үйл явцын нийтлэг жишээ бол зэсийн сульфидын хүдрийг шарж зэсийн исэл үйлдвэрлэх явдал юм.
3. Электролизийн цэвэршүүлэлт: Энэ нь түүхий металлыг цахилгаан гүйдэл ашиглан задалдаг процесс юм. Энэ процессоор гаргаж авсан металл нь ихэвчлэн маш цэвэр байдаг. Энэ процессыг зэс, хөнгөн цагаан зэрэг металлуудад түгээмэл ашигладаг.
4. Ангижруулсан хайлуулах: Хайлуулах процесс нь хүдрийг ангижруулах нөхцөлд халааж хүчилтөрөгчийг зайлуулж, цэвэр металл үйлдвэрлэхийг хэлнэ. Энэ процессыг ихэвчлэн төмөр, цагаан тугалга зэрэг металлд ашигладаг.
Олборлолтын металлургийн төрлүүд
Олборлох металлургийг ашигласан арга, процессоос хамааран хэд хэдэн төрөлд ангилж болно. Олборлох металлургийн зарим үндсэн төрлүүд нь:
1. Пирометаллурги
Пирометаллурги гэдэг нь өндөр дулаанаар металл гаргаж авах үйл явц юм. Ихэнх тохиолдолд энэ нь металлыг хольцоос ялгахын тулд хүдрийг хайлуулахыг хэлнэ. Пирометаллургийг ихэвчлэн төмөр, зэс, хар тугалга зэрэг металлд ашигладаг.
Пирометаллургийн процессын жишээнд дараахь зүйлс орно.
– Хайлуулах: Энэ үйл явц нь хүдрийг тусгай зуух эсвэл зууханд халааж, хүдрийг хайлсан металл болон шаар (хаягдал) болгон хувиргах үйл явцыг хэлнэ. Жишээлбэл, төмрийн олборлолтод төмрийн хүдрийг домен зууханд кокс болон шохойн чулуутай хольж хайлсан төмөр гаргадаг.
– Калининжуулалт: Энэ нь хүдрийг хүчилтөрөгчгүй агаар мандалд өндөр температурт халааж чийгийг зайлуулж, хүсээгүй нэгдлүүдийг хувиргах үйл явц юм.
2. Гидрометаллурги
Гидрометаллурги нь хүдрээс металл гаргаж авахын тулд усан уусмал ашиглахыг хэлнэ. Энэ процессыг ихэвчлэн илүү урвалд ордог эсвэл пирометаллургийн аргаар ялгахад хэцүү металлуудад ашигладаг.
Гидрометаллургийн зарим түгээмэл аргууд нь:
– Уусгах: Уусгах үйл явц нь хүдрээс металлыг уусгахын тулд хүчиллэг эсвэл шүлтлэг уусмал ашиглах явдал юм. Жишээлбэл, алт олборлоход уусдаг цианидыг хүдрээс алт гаргаж авахад ашигладаг.
– Уусгагчийг ялгах: Энэ аргыг янз бүрийн уусгагч дахь металлын уусах чадварын ялгаанд үндэслэн уусмалаас металлыг ялгахад ашигладаг. Үүний хэрэглээний нэг жишээ бол хүчиллэг уусгалтаар гаргаж авсан уусмалаас ураныг ялгах явдал юм.
– Тунадас: Энэ процесс нь металлыг уусдаггүй нэгдэл болгон тунадасжуулах бодис нэмж уусмалаас металлыг тунадасжуулах үйл явц юм.
3. Цахилгаан металлурги
Электрометаллурги нь металлыг хүдэр эсвэл хайлшаас ялгахад цахилгаан ашигладаг процессуудыг хамардаг. Энэ процессыг ихэвчлэн металлыг цэвэршүүлж, маш өндөр цэвэршилттэй металл үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Электрометаллургийн жишээнд дараахь зүйлс орно.
– Цахилгаан цэвэршүүлэлт: Энэ процессыг электролиз ашиглан металлыг цэвэршүүлэхэд ашигладаг. Энэ процесст цэвэр бус түүхий металлыг анод болгон ашиглаж, цэвэр металлыг катод дээр хуримтлуулдаг. Үүний нэг жишээ бол зэс цэвэршүүлэх явдал юм.
– Электролит ялгаруулалт: Энэ процесс нь электролитийн уусмалаас катод дээр металлыг тунадасжуулах үйл явцыг хамардаг. Жишээлбэл, энэ процессыг Холл-Эрутын электролитийн элемент ашиглан хөнгөн цагааны ислээс хөнгөн цагаан үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Олборлох металлургийн салбарын сүүлийн үеийн бэрхшээлүүд ба хөгжил
Технологийн дэвшил, шинжлэх ухааны мэдлэг нэмэгдэхийн хэрээр металл олборлох аргууд хөгжиж байна. Олборлох металлургийн гол бэрхшээлүүдэд эрчим хүчний үр ашгийг дээшлүүлэх, байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөллийг бууруулах, металлын агууламж багатай хүдрийг боловсруулах зэрэг орно.
Олборлох металлургийн салбарын хамгийн сүүлийн үеийн хөгжил дэвшлийн зарим нь:
– Нанотехнологийн хэрэглээ: Нанотехнологи нь илүү үр дүнтэй материал, катализатор бий болгосноор олборлолтын процессын үр ашгийг нэмэгдүүлэх боломжтой.
– Бичил биетэнд суурилсан олборлолт: Энэ аргыг ихэвчлэн биоуусгах буюу биометаллурги гэж нэрлэдэг бөгөөд хүдрээс металлыг уусгахын тулд бичил биетнийг ашигладаг. Энэ нь тодорхой металлын хувьд байгаль орчинд ээлтэй аргыг судалж байна.
– Байгаль орчинд ээлтэй олборлолтын үйл явц: Аюултай химийн бодисын хэрэглээг багасгах, бага хаягдал гаргадаг үйл явцыг хөгжүүлэх чиглэлээр тасралтгүй хүчин чармайлт гаргаж байна.
Дүгнэлт
Олборлох металлурги нь орчин үеийн үйлдвэрлэлийн чухал салбар юм. Пирометаллурги, гидрометаллурги, электрометаллурги зэрэг олон төрлийн техник, аргыг ашиглан энэхүү үйл явц нь түүхий хүдрээс металлыг ашигтай, цэвэр хэлбэрт оруулж, цэвэршүүлэх боломжийг олгодог. Эрчим хүчний хэмнэлт, байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөлөл зэрэг бэрхшээлтэй тулгарч байгаа тул шинэ технологи, байгаль орчинд ээлтэй аргуудыг хөгжүүлэх нь энэ салбарын судалгаа, хөгжлийн гол чиглэл хэвээр байна. Олон үйлдвэрлэлийн салбарын гол тулгуур болох олборлох металлурги нь эдийн засгийн өсөлт, технологийн дэвшлийг дэмжихэд чухал үүрэг гүйцэтгэсээр байх болно.
