කාර්මික භාවිතය සඳහා ලෝපස් වලින් ලෝහ සෑදීමේ ශිල්පීය ක්රම
ඉදිකිරීම් සහ මෝටර් රථ කර්මාන්තයේ සිට බලශක්තිය සහ ඉලෙක්ට්රොනික විද්යාව දක්වා විවිධ කාර්මික අංශ සඳහා ලෝපස් වලින් ලෝහ නිෂ්පාදනය තීරණාත්මක පදනමකි. මිනිසුන් භාවිතා කරන සියලුම ලෝහ ද්රව්ය පාහේ මුලින් පෘථිවි පෘෂ්ඨයේ ඇති ඛනිජ වලින් ආරම්භ වන අතර, ඒවා අවශ්ය යාන්ත්රික හා රසායනික ගුණාංග සහිත පිරිසිදු ලෝහ හෝ මිශ්ර ලෝහ බවට පත්වීමට තාක්ෂණික පියවර මාලාවක් හරහා සැකසිය යුතුය. නිස්සාරණ ලෝහ විද්යාව ලෙස හැඳින්වෙන මෙම ක්රියාවලියට පතල් කැණීම, ලෝපස් සකස් කිරීම, වටිනා ඛනිජ වෙන් කිරීම, ලෝහ නිස්සාරණය සහ පිරිපහදු කිරීම ඇතුළත් වේ. කාර්මික භාවිතයේදී, තාක්ෂණය තෝරා ගැනීම ලෝපස් වර්ගය, ලෝහ අන්තර්ගතය, අපද්රව්ය, ආර්ථික විද්යාව, බලශක්ති අවශ්යතා සහ පාරිසරික බලපෑම මගින් බෙහෙවින් බලපායි.
1. ලෝපස් ලක්ෂණ සහ නිස්සාරණ ක්රමය තීරණය කිරීම
ලෝපස් යනු ආර්ථික වශයෙන් කැණීම් කර සැකසීමට ප්රමාණවත් තරම් ඉහළ සාන්ද්රණයකින් යුත් ලෝහයක් අඩංගු පාෂාණයක් හෝ ඛනිජයකි. ලෝහය ඔක්සයිඩ් (උදා: හෙමාටයිට් වල Fe₂O₃), සල්ෆයිඩ් (උදා: චල්කොපිරයිට් වල CuFeS₂), කාබනේට් (උදා: ස්මිත්සොනයිට් වල ZnCO₃) හෝ නිදහස් මූලද්රව්යය (උදා: රන්) ලෙස පැවතිය හැකිය. සෑම රසායනික ආකාරයකටම වෙනස් ප්රවේශයක් අවශ්ය වේ. ඔක්සයිඩ් ලෝපස් ලෝහ බවට අඩු කිරීම සාපේක්ෂව පහසු වන අතර, සල්ෆයිඩ් ලෝපස් සාමාන්යයෙන් අඩු කිරීමට හෝ උණු කිරීමට පෙර සල්ෆයිඩ් ඔක්සයිඩ් බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා බැදීමේ ක්රියාවලියක් අවශ්ය වේ.
ඊට අමතරව, ලෝහ අන්තර්ගතය සහ ගැන්ග්යු වර්ගය (සිලිකා, ඇලුමිනා හෝ හුණුගල් වැනි අපිරිසිදු පාෂාණ) වෙන් කිරීමේ උපාය මාර්ගය තීරණය කරයි. අඩු ශ්රේණියේ ලෝපස් බොහෝ විට කාර්යක්ෂමව පසුව නිස්සාරණය කිරීම සඳහා වඩාත් තීව්ර සාන්ද්රණයක් අවශ්ය වේ. නූතන කර්මාන්තයේ දී, හොඳම ක්රියාවලි මාර්ගය තීරණය කිරීම සඳහා ඛනිජ විද්යාත්මක සහ රසායනික විශ්ලේෂණ (උදා: XRF, XRD, හෝ විශ්ලේෂණයන්) සිදු කරනු ලැබේ.
2. ලෝපස් සකස් කිරීම: තලා දැමීම සහ ඇඹරීම
කම්හලේ ලෝපස් සැකසීමේ ආරම්භක අදියර වන්නේ ගැංගු වලින් වටිනා ඛනිජ ලවණ නිදහස් කිරීම සඳහා ප්රමාණය අඩු කිරීමයි. මෙම ක්රියාවලිය සාමාන්යයෙන් ආරම්භ වන්නේ හකු කුඩු කරන්නෙකු හෝ කේතු කුඩු කරන්නෙකු භාවිතයෙන් සෙන්ටිමීටර කිහිපයක ප්රමාණයකට තලා දැමීමෙනි. මෙයින් පසුව බෝල මෝලක් හෝ SAG මෝලක් භාවිතයෙන් අංශු ප්රමාණයන් සියුම් කිරීමට ඇඹරීම සිදු කරනු ලැබේ, සමහර විට වෙන් කිරීමේ ක්රියාවලි අවශ්යතා මත පදනම්ව මයික්රෝන දස දහස් ගණනක් පවා ළඟා වේ.
මෙම අදියරේදී සාර්ථකත්වයේ යතුර වන්නේ ඛනිජ නිදහස් කිරීම සහ බලශක්ති පරිභෝජනය අතර සමතුලිතතාවයක් ඇති කර ගැනීමයි. ඕනෑවට වඩා සියුම් ලෙස ඇඹරීමෙන් විදුලි පිරිවැය වැඩි විය හැකි අතර වෙන්වීම සංකීර්ණ කළ හැකි අතර, ඕනෑවට වඩා රළු ලෙස ඇඹරීමෙන් වටිනා ඛනිජ ලවණ ගංගු වලට බැඳී ඇති අතර, ප්රකෘතිමත් වීම අඩු කරයි.
3. ලෝපස් සාන්ද්රණය: වටිනා ඛනිජ වෙන් කිරීම
අංශු ප්රමාණය සුදුසු වූ පසු, ලෝහ අන්තර්ගතය වැඩි කිරීම සඳහා සාන්ද්රණ ක්රම භාවිතා කරමින් ලෝපස් පොහොසත් කරනු ලැබේ. බහුලව භාවිතා වන සමහර ශිල්පීය ක්රම නම්:
1. පාවෙන (පෙන පාවෙන)
තඹ, ඊයම් සහ සින්ක් වැනි සල්ෆයිඩ් ලෝපස් සඳහා එය ඉතා ඵලදායී වේ. මූලධර්මය වන්නේ ඛනිජ මතුපිට ගුණාංගවල වෙනස්කම් උපයෝගී කර ගැනීමයි. ඇතැම් ප්රතික්රියාකාරක වටිනා ඛනිජ ජලභීතික බවට පත් කරයි, එය වායු බුබුලු වලට ඇලී සිටින අතර පසුව පෙන ලෙස පාවී යන අතර එය සාන්ද්රණයක් ලෙස එකතු වේ.
2. ගුරුත්වාකර්ෂණ වෙන්වීම
ඇලුවියල් රන් ලෝපස්, කැසිටරයිට් (SnO₂) හෝ ඇතැම් යකඩ ඛනිජ වැනි සැලකිය යුතු ඝනත්ව වෙනස්කම් ඇති විට භාවිතා වේ. උපකරණ ජිග්, සර්පිලාකාර සාන්ද්රකයක් හෝ සෙලවීමේ මේසයක් විය හැකිය.
3. චුම්භක වෙන්වීම
මැග්නටයිට් (Fe₃O₄) වැනි චුම්භක ඛනිජ සඳහා හෝ ඇතැම් අපද්රව්ය වෙන් කිරීම සඳහා සුදුසු වේ. ඛනිජයේ ගුණාංග අනුව චුම්භක තීව්රතාවය අඩු සිට ඉහළ දක්වා සකස් කළ හැකිය.
4. සේදීම සහ වර්ග කිරීම
ඇතැම් ලෝපස් සඳහා, මැටි අපද්රව්ය සේදීමෙන් අඩු කළ හැකිය. මේ අතර, තවදුරටත් සැකසීමට පෙර අඩු ශ්රේණියේ පාෂාණ වෙන් කිරීම සඳහා වර්ග කිරීම අතින් හෝ සංවේදක පාදක වර්ග කිරීම භාවිතයෙන් සිදු කළ හැකිය.
මෙම අදියරේ ප්රතිඵලය වන්නේ ආරක්ෂිතව කළමනාකරණය කළ යුතු ලෝහ-පොහොසත් සාන්ද්රණයක් සහ වලිග (අවශේෂ) ලබා ගැනීමයි.
4. පිරොමෙටලර්ජි: අධික තාපය භාවිතයෙන් ලෝහ නිස්සාරණය කිරීම
පයිරෝමෙටලර්ජි යනු සාමාන්යයෙන් දියවීම සහ අඩු කිරීම ඇතුළත් වන ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්රතික්රියා හරහා ලෝහ නිස්සාරණය කිරීමේ තාක්ෂණයයි. එය යකඩ සහ බොහෝ ෆෙරස් නොවන ලෝහ නිෂ්පාදනයේ කොඳු නාරටිය සාදයි.
අ. බැදීම සහ කැල්සිනේෂන්
– බැදීම: ඔක්සයිඩ සහ SO₂ නිපදවීමට ඔක්සිජන් සමඟ සල්ෆයිඩ් ලෝපස් රත් කිරීම. උදාහරණය: උණු කිරීමට පෙර තඹ සල්ෆයිඩ් සාන්ද්රණය සැකසීම.
– කැල්සිනේෂන්: CO₂ හෝ H₂O මුදා හැරීම සඳහා කාබනේට් හෝ හයිඩ්රොක්සයිඩ් රත් කිරීම, උදාහරණයක් ලෙස සමහර සින්ක් ලෝපස් වල.
ආ. උණු කිරීම සහ අඩු කිරීම
උණු කිරීමේ ක්රියාවලියේදී, ලෝපස් හෝ සාන්ද්රණය අඩු කිරීමේ කාරකයක් (කෝක් හෝ කාබන් වැනි) සහ ප්රවාහයක් (හුණුගල් වැනි) සමඟ මිශ්ර කර උදුනක රත් කරනු ලැබේ. ප්රවාහය අපද්රව්ය ස්ලැග් බවට බන්ධනය කිරීමට උපකාරී වන අතර එය උණු කළ ලෝහයෙන් වෙන් වේ.
වඩාත්ම ප්රසිද්ධ උදාහරණය වන්නේ යකඩ සඳහා වන පිපිරුම් උදුනයි: යකඩ ලෝපස් කාබන් මොනොක්සයිඩ් මගින් ද්රව යකඩ (උණුසුම් ලෝහ) බවට අඩු කරන අතර සිලිකා සහ අනෙකුත් අපද්රව්ය හුණුගල් වලින් CaO සමඟ එක්ව ස්ලැග් සාදයි.
ඇ. මූලික පරිවර්තනය සහ පිරිපහදු කිරීම
තඹ වල, උණු කිරීම සාමාන්යයෙන් මැට් (සල්ෆයිඩ් මිශ්රණයක්) නිපදවයි, එය පසුව තඹ අන්තර්ගතය වැඩි කිරීම සඳහා පරිවර්තනය කරනු ලැබේ. යකඩ වානේ බවට පත්වීම සඳහා, කාබන් අඩු කිරීමට සහ මිශ්ර ලෝහ සංයුතිය පාලනය කිරීමට උණුසුම් ලෝහය මූලික ඔක්සිජන් උදුනක (BOF) හෝ විද්යුත් චාප උදුනක (EAF) සකසනු ලැබේ.
විශාල ධාරිතාව සහ ක්රියාවලි වේගය අතින් පයිරොමෙටලර්ජි විශිෂ්ටයි, නමුත් ඉහළ ශක්ති සහ විමෝචන පාලන පද්ධති (දූවිලි, SO₂, CO₂) අවශ්ය වේ.
5. ජල ලෝහ විද්යාව: ද්රාවණ හරහා ලෝහ නිස්සාරණය කිරීම
ජල ලෝහ විද්යාවේදී ලෝහ ලෝපස් වලින් ද්රාවණයකට (කාන්දු වීම) තෝරාගත් ද්රාවණය භාවිතා කරයි, පසුව වර්ෂාපතනය, ද්රාවක නිස්සාරණය හෝ විද්යුත් උත්පාදනය හරහා ලෝහ නැවත ලබා ගනී. මෙම ක්රමය බොහෝ විට අඩු ශ්රේණියේ හෝ සංකීර්ණ ලෝපස් සඳහා තෝරා ගනු ලැබේ.
අ. කාන්දු වීම
කාන්දු වීමේ වර්ගය ලෝහ හා ඛනිජ මත රඳා පවතී:
- ඇතැම් තඹ ඔක්සයිඩ හෝ ලැටරයිට් සඳහා සල්ෆියුරික් අම්ලය.
- රන් සහ රිදී සඳහා සයනීකරණය (ඉතා දැඩි ආරක්ෂක කළමනාකරණයක් සහිතව).
– බොක්සයිට් සඳහා ක්ෂාර කාන්දු වීම (බේයර් ක්රියාවලිය ඇලුමිනා නිපදවයි).
ඉහළ උෂ්ණත්වයක්/පීඩනයක් අවශ්ය වන ප්රතික්රියා සඳහා කාන්දු වන ගොඩක, කාන්දු වන ටැංකියක (ප්රතික්රියාකාරකයක) හෝ පීඩන ස්වයංක්රීය ක්ලේව් එකක කාන්දු වීම සිදු කළ හැක.
ආ. ලෝහ වෙන් කිරීම සහ ප්රතිසාධනය
ලෝහය විසුරුවා හැරීමෙන් පසු, ද්රාවණය අපද්රව්ය වලින් පිරිසිදු කළ යුතුය:
– ද්රාවක නිස්සාරණය (SX) කාබනික ද්රාවක භාවිතයෙන් ඇතැම් ලෝහ අයන වෙන් කරයි.
- වර්ෂාපතනය pH අගය සහ ප්රතික්රියාකාරක සකස් කිරීමෙන් ලෝහ හෝ අපද්රව්ය අවක්ෂේප කරයි.
– විද්යුත් වින්නින් (EW) විද්යුත් ධාරාවක් හරහා කැතෝඩය මත ලෝහ තැන්පත් කරයි, උදාහරණයක් ලෙස ඉහළ Cu අන්තර්ගතයක් සහිත කැතෝඩයක් නිපදවන SX-EW තඹ වල.
ජල ලෝහ විද්යාව බොහෝ විට වඩාත් තෝරා බේරා ගත හැකි අතර වායු විමෝචනය අඩු කළ හැකි නමුත් හොඳ අපජල කළමනාකරණයක් සහ වලිග ස්ථායිතාව අවශ්ය වේ.
6. විද්යුත් ලෝහ විද්යාව: විදුලිය මත පදනම් වූ නිෂ්පාදනය සහ පිරිපහදු කිරීම
විද්යුත් ලෝහ විද්යාව ලෝහ නිපදවීමට හෝ පිරිපහදු කිරීමට විද්යුත් ධාරාව භාවිතා කරයි. වැදගත් යෙදුම් දෙකක් නම්:
1. උණු කළ ලුණු විද්යුත් විච්ඡේදනය
ඇලුමිනියම් සඳහා භාවිතා වේ. ඇලුමිනා (Al₂O₃) උණු කළ ක්රයොලයිට් වල දියකර විද්යුත් විච්ඡේදනය කරයි (හෝල්-හෙරොල්ට් ක්රියාවලිය). මෙම ක්රමය ඉතා ශක්තිජනක වේ, නමුත් ඇලුමිනියම් කාබන් සමඟ කෙලින්ම අඩු කිරීමට අපහසු බැවින් එය කර්මාන්ත ප්රමිතිය බවට පත්ව ඇත.
2. විද්යුත් පිරිපහදු කිරීම
තඹ වැනි ලෝහ පිරිපහදු කිරීම: අපිරිසිදු තඹ ඇනෝඩය විසුරුවා හරින අතර පිරිසිදු තඹ කැතෝඩය මත අවක්ෂේප වේ. රන් හෝ රිදී වැනි වටිනා අපද්රව්ය ඇනෝඩ ස්ලයිම් ලෙස එකතු කර තවදුරටත් සැකසිය හැක.
විද්යුත් ලෝහ විද්යාව ඉහළ සංශුද්ධතාවයක් නිපදවීමේදී විශිෂ්ටයි, නමුත් විශාල ප්රමාණයේ විදුලිය ලබා ගැනීම සහ දැඩි ක්රියාවලි පාලනය මත රඳා පවතී.
7. කාර්මික නිෂ්පාදනවල තත්ත්ව පාලනය, මිශ්ර ලෝහකරණය සහ සැකසීම
නිස්සාරණය කරන ලද ලෝහ සංයුති ගැලපීම් නොමැතිව සෘජුවම භාවිතා කරනු ලබන්නේ කලාතුරකිනි. කර්මාන්ත සාමාන්යයෙන් නිශ්චිත ගුණාංග ලබා ගැනීම සඳහා මිශ්ර ලෝහ මූලද්රව්ය එකතු කරයි: මල නොබැඳෙන වානේවල විඛාදන ප්රතිරෝධය සඳහා ක්රෝමියම් සහ නිකල්, හෝ ශක්තිය සහ හැඩගැස්වීමේ හැකියාව සඳහා ඇලුමිනියම් මිශ්ර ලෝහවල මැග්නීසියම් සහ සිලිකන්. තවදුරටත් සැකසීමට වායු ඉවත් කිරීම, සල්ෆරීකරණය සහ ඔක්සිජන් සහ නයිට්රජන් පාලනය ඇතුළත් වේ. කාර්මික සැපයුම් දාමයේ අවශ්යතා අනුව නිෂ්පාදනය වාත්තු කිරීම, පෙරළීම, ව්යාජ ලෙස සකස් කිරීම හෝ නිස්සාරණය කිරීම මගින් හැඩගස්වනු ලැබේ.
8. පාරිසරික සහ තිරසාරභාවය පිළිබඳ අංශ
ලෝහ නිස්සාරණ කර්මාන්තය සැලකිය යුතු අභියෝගවලට මුහුණ දෙයි: තාප ක්රියාවලීන්ගෙන් CO₂ විමෝචනය, සල්ෆයිඩ් ලෝපස් වලින් SO₂ විමෝචනය සහ වලිග කළමනාකරණය. එබැවින්, නවීන තාක්ෂණයන් අතරට සල්ෆියුරික් අම්ලය නිපදවීම සඳහා සල්ෆර් ග්රහණය, විද්යුත් විච්ඡේදනයේදී පුනර්ජනනීය ශක්තිය භාවිතා කිරීම, ජල ප්රතිචක්රීකරණය ක්රියාවට නැංවීම සහ ඉහළ ආරක්ෂිත ප්රමිතීන්ට වලිග ස්ථායිකරණය ඇතුළත් වේ. තවද, වර්ජින් ලෝපස් මත යැපීම අඩු කිරීමට සහ කාබන් පියසටහන අඩු කිරීමට ලෝහ ප්රතිචක්රීකරණය (ද්විතියික ලෝහ විද්යාව) වඩ වඩාත් වැදගත් වේ.
වසා දැමීම
කාර්මික භාවිතය සඳහා ලෝපස් වලින් ලෝහ නිපදවීමේ ක්රියාවලියට සංකීර්ණ හා අන්තර් සම්බන්ධිත ක්රියාවලීන් මාලාවක් ඇතුළත් වේ: සකස් කිරීම සහ සාන්ද්රණය සිට පයිරොමෙටලර්ජි, ජල ලෝහ විද්යාව සහ විද්යුත් ලෝහ විද්යාව දක්වා. ඛනිජයේ රසායනික ගුණාංග සහ ආර්ථික හා පාරිසරික ඉල්ලීම් මත පදනම්ව සෑම ලෝහයකටම වෙනස් මාර්ගයක් ඇත. තාක්ෂණික දියුණුවත් සමඟ, කර්මාන්තය වඩාත් කාර්යක්ෂම, තෝරාගත් සහ තිරසාර ක්රියාවලීන් කරා ගමන් කරයි - එවිට සංවර්ධනය හා නවෝත්පාදනය සඳහා ලෝහ අවශ්යතා ආරක්ෂාව සහ පාරිසරික තිරසාරභාවයට හානි නොකර සපුරා ගත හැකිය.
