உலோக சுத்திகரிப்பு நுட்பங்களும் அவற்றின் பயன்பாடுகளும்

உலோக சுத்திகரிப்பு நுட்பங்களும் அவற்றின் பயன்பாடுகளும்

உலோகச் சுத்திகரிப்பு என்பது, தாது, செறிவூட்டப்பட்ட உலோகம் அல்லது ஆரம்ப உருக்குதல் செயல்முறை (கச்சா உலோகம்) போன்ற அதன் மூலப்பொருட்களிலிருந்து உலோகத்தின் தூய்மையை அதிகரிப்பதை நோக்கமாகக் கொண்ட தொடர்ச்சியான உலோகவியல் செயல்முறைகள் ஆகும். தொழில்துறை நடைமுறையில், சுத்திகரிப்பு என்பது வெறுமனே "உலோகத்தைத் தூய்மையாக்குவதையும்" தாண்டி, குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்குத் தேவையான தரநிலைகளைப் பூர்த்தி செய்வதற்காக சில அசுத்தங்களின் அளவைக் குறைப்பதையும் உள்ளடக்கியது. எடுத்துக்காட்டாக, மின்சார கேபிள்களுக்கான தாமிரத்திற்கு உகந்த கடத்துத்திறனுக்காக உயர் தூய்மை தேவைப்படுகிறது. அதே சமயம், கட்டுமானத்திற்கான கலப்பு எஃகு, அதன் இயந்திரப் பண்புகள் பொருத்தமானதாக இருக்கும் வரை, சில கலவைகளைத் தாங்கிக்கொள்ளும். இந்தக் கட்டுரை, உலோகச் சுத்திகரிப்புக்கான முக்கிய நுட்பங்களையும், பல்வேறு துறைகளில் அவற்றின் பயன்பாட்டு எடுத்துக்காட்டுகளையும் விவாதிக்கிறது.

உலோக சுத்திகரிப்பு ஏன் முக்கியமானது?

உலோகங்களில் உள்ள மாசுகள், மின்/வெப்பக் கடத்துத்திறன், அரிப்பு எதிர்ப்புத்திறன், இழுவிசை வலிமை, நீளும்தன்மை, மற்றும் பற்றவைப்பு அல்லது வார்ப்புப் பண்புகள் போன்ற இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும். மிகச் சிறிய அளவிலான மாசுகள் கூட, குறிப்பிட்ட வெப்பநிலைகளில் எளிதில் உடையும் தன்மை, விரிசல்களுக்கு எளிதில் உள்ளாகும் தன்மை, அல்லது குறைந்த ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்புத்திறன் போன்ற பொருள் குறைபாடுகளை உண்டாக்கலாம். எனவே, சுரங்கத் தொழில் மற்றும் கனிமப் பதப்படுத்துதலில் தொடங்கி உருக்குதல் மற்றும் உலோக உற்பத்தி வரை உள்ள உற்பத்திச் சங்கிலியில், உலோகச் சுத்திகரிப்பு ஒரு முக்கியமான படியாகும்.

செயல்திறனைத் தாண்டி, சுத்திகரிப்பு என்பது பாதுகாப்பு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் சார்ந்த பிரச்சினைகளையும் உள்ளடக்கியது. கந்தகம், பாஸ்பரஸ், ஆர்சனிக் அல்லது ஈயம் போன்ற மாசுகள், செயல்முறை வெளியேற்றங்கள் மற்றும் கழிவுகளைப் பாதிக்கக்கூடும் என்பதால், விதிமுறைகளுக்கு இணங்க அவற்றைக் கட்டுப்படுத்த வேண்டியது அவசியமாகிறது.

1) வெப்ப உலோகவியல் சுத்திகரிப்பு (உயர் வெப்பநிலை அடிப்படையிலான)

வெப்ப உலோகவியல், உயர் வெப்பநிலையைப் பயன்படுத்தி, உருகு திரவங்கள் மற்றும் கசடுகளுடனான வினைகள் மூலம் அசுத்தங்களை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது, ஆவியாக்குகிறது அல்லது பிரிக்கிறது. வெப்ப உலோகவியல் சுத்திகரிப்பு பொதுவாக ஆரம்ப உருக்குதல் செயல்முறைக்குப் பிறகு நடைபெறுகிறது.

அ. கசடுடன் கூடிய தேர்ந்தெடுத்த ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் சுத்திகரிப்பு
இந்த நுட்பத்தில், மூல உலோகத்தை விட எளிதில் ஆக்சிஜனேற்றம் அடையும் மாசுகள் ஆக்சைடுகளாக மாற்றப்பட்டு, கசடால் பிடிக்கப்படுகின்றன. (CaO-வை உருவாக்க உதவும்) சுண்ணாம்பு/சுண்ணாம்புக்கல் போன்ற ஒரு பாய்மத்தைச் சேர்ப்பது, ஆக்சைடு மாசுகளை உருகிய உலோகத்திலிருந்து பிரிக்கக்கூடிய ஒரு கசடாகப் பிணைக்க உதவுகிறது.

பயன்பாட்டு எடுத்துக்காட்டுகள்:
– எஃகு தயாரிப்பு: அடிப்படை ஆக்சிஜன் உலை (BOF) போன்ற அடிப்படை செயல்முறைகள் கார்பன், சிலிக்கான், மாங்கனீசு, பாஸ்பரஸ் மற்றும் சிறிதளவு கந்தகத்தை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கின்றன. காரத்தன்மை கொண்ட கசடு பாஸ்பரஸைப் பிணைக்க உதவுவதால், அதன் உள்ளடக்கம் குறைகிறது.
– தாமிரச் சுத்திகரிப்பு: “தீ சுத்திகரிப்பு” கட்டத்தில், சில அசுத்தங்களை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்வதற்காக ஆக்சிஜன் செலுத்தப்படுகிறது. பின்னர், தாமிரத்தில் ஆக்சிஜனின் அளவு அதிகமாகாமல் இருப்பதற்காக “போலிங்” (இலகு ஒடுக்கம்) செய்யப்படுகிறது.

b. காய்ச்சி வடித்தல் மற்றும் ஆவியாதல் (ஆவியாதல்)
சில உலோகங்கள் அல்லது மாசுகள் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த கொதிநிலைகளைக் கொண்டுள்ளன, எனவே அவற்றின் ஆவியாகும் தன்மையில் உள்ள வேறுபாடுகளின் அடிப்படையில் அவற்றைப் பிரிக்க முடியும். இந்த நுட்பம் துத்தநாகம் (Zn) அல்லது பாதரசம் (Hg) போன்ற உலோகங்களுக்கும், ஆவியாகும் மாசுகளைக் குறைப்பதற்கும் ஏற்றது.

பயன்பாட்டு எடுத்துக்காட்டுகள்:
– துத்தநாகச் சுத்திகரிப்பு: சில துத்தநாக உற்பத்தி முறைகள், உருகிய துத்தநாகத்தின் தூய்மையை அதிகரிப்பதற்காகக் காய்ச்சி வடித்தலைப் பயன்படுத்துகின்றன.
– ஆவியாகும் அசுத்தங்களை அகற்றுதல்: சில செயல்முறைகளில், காட்மியம் போன்ற அசுத்தங்களைப் பிரித்தெடுக்க முடியும், ஏனெனில் அவை பிரதான உலோகத்தை விட எளிதில் ஆவியாகக்கூடியவை.

வெப்ப உலோகவியலின் நன்மைகளில் அதிக உற்பத்தி விகிதங்கள் மற்றும் பெருமளவு செயலாக்கத்திற்கு அதன் பொருத்தம் ஆகியவை அடங்கும். இருப்பினும், அதன் தீமைகளில் அதிக ஆற்றல் தேவைகள் மற்றும் ஒரு கட்டுப்பாட்டு அமைப்புடன் நிர்வகிக்கப்படாவிட்டால் வாயு வெளியேற்றத்திற்கான (எ.கா., SO₂) சாத்தியம் ஆகியவை அடங்கும்.

2) நீர் உலோகவியல் சுத்திகரிப்பு (கரைசல் அடிப்படையிலான)

நீர் உலோகவியல், கரைசல் நிலையில் நிகழும் வேதி வினைகளைப் பயன்படுத்துகிறது. இது பொதுவாக மூன்று முக்கிய நிலைகளைக் கடந்து நடைபெறுகிறது: கரைத்தல், கரைசலைப் பிரித்தல்/சுத்திகரித்தல், மற்றும் வீழ்படிவாக்கல் அல்லது மின்னாக்கப் பிரித்தெடுத்தல் போன்ற உலோக மீட்பு.

அ. கரைசல்களைக் கழுவுதல் மற்றும் சுத்திகரித்தல்
தாது அல்லது அதன் செறிவூட்டியானது, ஒரு அமிலம், காரம் அல்லது சிக்கலாக்கும் காரணியைப் பயன்படுத்தி கரைக்கப்படுகிறது. பின்னர், அந்தக் கரைசலானது தேர்ந்தெடுத்த வீழ்படிவாக்கம், அயனிப் பரிமாற்றம் அல்லது கரைப்பான் பிரித்தெடுத்தல் போன்ற நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி அசுத்தங்களிலிருந்து தூய்மைப்படுத்தப்படுகிறது.

பயன்பாட்டு எடுத்துக்காட்டுகள்:
– நிக்கல் மற்றும் கோபால்ட்: பல நவீன செயல்முறைகள் லேட்டரைட் அல்லது சல்பைடை கரைத்து, பின்னர் அந்தக் கரைசலைச் சுத்திகரித்து நிக்கல் மற்றும் கோபால்ட்டைப் பிரிக்கின்றன.
– தங்கம்: சயனைடேஷன் செயல்முறையில், தங்கம் ஒரு சிக்கலான சேர்மமாகக் கரைக்கப்பட்டு, பின்னர் செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் உறிஞ்சுதல் மற்றும் அடுத்தடுத்த படிகளைப் பயன்படுத்தி கரைசலில் இருந்து பிரிக்கப்படுகிறது.

b. கரைப்பான் பிரித்தெடுத்தல் (SX)
SX ஆனது, சில கரிமக் கரைப்பான்களுடன் உலோக அயனிகளுக்கு உள்ள ஈர்ப்பு வேறுபாடுகளைப் பயன்படுத்திக் கொள்கிறது. இதன் மூலம், இலக்கு உலோகத்தை நீர்மக் கட்டத்திலிருந்து கரிமக் கட்டத்திற்கு "நகர்த்தவும்", பின்னர் அதை ஒரு தூய்மையான கரைசலுக்குத் திரும்ப அனுப்பவும் (பிரித்தெடுக்கவும்) முடிகிறது.

பயன்பாட்டு எடுத்துக்காட்டுகள்:
– தாமிரம் (SX-EW): பிரித்தெடுப்புக் கரைசல் SX கொண்டு சுத்திகரிக்கப்பட்டு, பின்னர் மின்னாற்பிரிப்பு மூலம் தாமிரம் பிரித்தெடுக்கப்பட்டு உயர்தர தாமிர எதிர்மின்வாயாக மாற்றப்படுகிறது.

நீரியல் உலோகவியல் அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்டதாகக் கருதப்படுவதோடு, பெரும்பாலும் உயர் தூய்மையையும் அளிக்கிறது, ஆனால் இதற்குக் கவனமான இரசாயனக் கட்டுப்பாடு மற்றும் சிறந்த கழிவுநீர் மேலாண்மை தேவைப்படுகிறது.

3) மின்பகுப்பு சுத்திகரிப்பு (மின் சுத்திகரிப்பு மற்றும் மின் பிரித்தெடுத்தல்)

மின்பகுப்பு சுத்திகரிப்பு என்பது மிக உயர்ந்த தூய்மையான உலோகங்களை உற்பத்தி செய்வதற்கான ஒரு இன்றியமையாத நுட்பமாகும். இதன் கொள்கை என்னவென்றால், மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தி நேர்மின்வாயில் உள்ள உலோகத்தைக் கரைத்து, அதை எதிர்மின்வாயில் மீண்டும் படிய வைப்பதாகும்.

அ. மின் சுத்திகரிப்பு
ஆனோடு என்பது ஒரு மாசடைந்த உலோகம், கேத்தோடு என்பது தூய உலோகத்தின் ஒரு மெல்லிய தகடு, மற்றும் எலக்ட்ரோலைட் என்பது அந்த உலோகத்தின் உப்புக் கரைசல் ஆகும். தூய உலோகம் கேத்தோடில் வீழ்படிவாகிறது, அதே சமயம் சில அசுத்தங்கள் ஆனோடு கசடாக உதிர்ந்துவிடுகின்றன அல்லது கரைந்த நிலையிலேயே தங்கிவிடுகின்றன.

பயன்பாட்டு எடுத்துக்காட்டுகள்:
– தாமிரம்: உயர் தூய்மையான தாமிர எதிர்மின்முனைகளை (பொதுவாக மின் கடத்திகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன) உற்பத்தி செய்கிறது. வெள்ளி மற்றும் தங்கம் போன்ற விலைமதிப்புள்ள உலோகங்கள், மேலதிக செயலாக்கத்திற்காக பெரும்பாலும் நேர்மின்முனைச் சேற்றில் செறிவூட்டப்படுகின்றன.
– நிக்கல்: மின் சுத்திகரிப்பு முறையானது, கலப்புலோகம் மற்றும் முலாம் பூசுதல் பயன்பாடுகளுக்காக உயர்தரமான நிக்கலை உற்பத்தி செய்கிறது.

b. மின்வெற்றி
மின்சுத்திகரிப்புக்கு மாறாக, மின் பிரித்தெடுத்தல் முறையானது உலோகத்தை கச்சா உலோக மின்முனையிலிருந்து அல்லாமல், கசிவு/சுத்திகரிப்புக் கரைசலிலிருந்து நேரடியாகப் பிரித்தெடுக்கிறது.

பயன்பாட்டு எடுத்துக்காட்டுகள்:
– SX-EW தாமிரம், துத்தநாகம் மற்றும் பல பிற உலோகங்கள்: உயர் தூய்மையான கேத்தோடு தயாரிப்புகளை உருவாக்க முடியும் என்பதால் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

மின்பகுப்பு செயல்முறையின் நன்மைகள் உயர்ந்த தூய்மை மற்றும் நல்ல கலவைக் கட்டுப்பாடு ஆகும், ஆனால் மின்சார முதலீடு மற்றும் நிலையான மின்பகுளியின் தேவை ஆகியவை முக்கியமான காரணிகளாகும்.

4) மிக உயர்ந்த தூய்மைக்கான சிறப்பு சுத்திகரிப்பு

மின்னணுவியல், ஒளியியல் அல்லது ஆராய்ச்சி நோக்கங்களுக்காக, உலோகத்தின் தூய்மை 99,99% (4N) அல்லது அதற்கும் அதிகமாக இருக்கலாம். இங்குதான் சிறப்பு நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

அ. மண்டல சுத்திகரிப்பு
கம்பியின் நெடுகிலும் நகரும் ஒரு சிறிய மண்டலத்தில் உலோகம் உள்ளூரிலேயே உருக்கப்படுகிறது. திடப்பொருளை விட திரவ நிலையில் அசுத்தங்கள் எளிதில் கரையும் தன்மை கொண்டிருப்பதால், அவை உருகும் மண்டலத்தின் இயக்கத்துடன் தள்ளப்பட்டு, கம்பியின் முனையில் சேகரமாகின்றன; பின்னர் அந்த முனை வெட்டி அகற்றப்படுகிறது.

பயன்பாட்டு எடுத்துக்காட்டுகள்:
சிலிக்கான், ஜெர்மானியம், காலியம்: குறைக்கடத்தித் துறையில் மிகவும் முக்கியமானவை.

b. வெற்றிட சுத்திகரிப்பு
குறைந்த அழுத்தத்தில், ஆவியாகும் அசுத்தங்கள் எளிதாக ஆவியாகின்றன. கரைந்துள்ள வாயுக்களை (ஹைட்ரஜன், நைட்ரஜன்) அல்லது ஆவியாகும் அசுத்தங்களைக் குறைப்பதற்கு இந்த நுட்பம் பயனுள்ளதாக இருக்கிறது.

பயன்பாட்டு எடுத்துக்காட்டுகள்:
– சிறப்பு எஃகுகள் மற்றும் சூப்பர் கலப்புலோகங்கள்: வெற்றிட வாயு நீக்கம் கடினத்தன்மையை அதிகரித்து, நுண்துளைத்தன்மையைக் குறைக்கிறது.
– டைட்டானியம் மற்றும் சிர்கோனியம்: ஆக்சிஜன் மற்றும் நைட்ரஜனுடன் இவற்றின் அதிக வினைத்திறன் காரணமாக, சில நிலைகளில் வளிமண்டலக் கட்டுப்பாடு இன்றியமையாதது.

5) பல்வேறு துறைகளில் உலோக சுத்திகரிப்பு முடிவுகளின் பயன்பாடு

அ. மின்சாரம் மற்றும் மின்னணுவியல்
தாமிரம் மற்றும் அலுமினியம் போன்ற உயர் தூய்மை உலோகங்கள் கேபிள்கள், பஸ்பார்கள் மற்றும் கடத்திக் கூறுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. குறைந்த மின் இழப்பு மற்றும் குறைந்தபட்ச வெப்ப உருவாக்கத்திற்கு உயர் தூய்மை அவசியமாகும். மின்னணுவியலில், அதிதூய்மையான உலோகங்களும் குறைக்கடத்திகளும் டிரான்சிஸ்டர்கள், சென்சார்கள் மற்றும் சில்லுகளின் செயல்திறனை ஆதரிக்கின்றன.

ஆ. போக்குவரத்து மற்றும் கட்டுமானம்
எஃகு மற்றும் அலுமினியக் கலவைகளில், சுத்திகரிப்பு செயல்முறையானது, உடையக்கூடிய தன்மையை ஏற்படுத்தக்கூடிய கந்தகம் மற்றும் பாஸ்பரஸ் போன்ற அசுத்தங்களைக் கட்டுப்படுத்த உதவுகிறது. இதன் விளைவாக, பாலங்கள், கட்டிடங்கள், கப்பல்கள் மற்றும் வாகனங்களின் சட்டகங்களுக்குக் கூடப் பொருத்தமான, வலிமையான, அதிக இயக்கச் சுமை தாங்கும் திறன் கொண்ட, மற்றும் அதிக நம்பகமான ஒரு பொருள் கிடைக்கிறது.

சி. இரசாயன மற்றும் எரிசக்தித் தொழில்
நிக்கல், குரோமியம் மற்றும் மாலிப்டினம் அடிப்படையிலான உலோகக் கலவைகள், எடுத்துக்காட்டாக, இரசாயன உலைகள், குழாய்வழிகள், வாயு விசையாழிகள் மற்றும் மின் உற்பத்தி நிலையங்களில், அரிப்பு மற்றும் உயர் வெப்பநிலையைத் தாங்குவதற்கு கடுமையான கலவைக் கட்டுப்பாட்டைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். அரிப்பைத் துரிதப்படுத்தும் மாசுகள் வரம்புகளை மீறாமல் இருப்பதை உறுதிசெய்ய சுத்திகரிப்பு உதவுகிறது.

d. நகைகள் மற்றும் விலையுயர்ந்த உலோகங்கள்
தங்கம், வெள்ளி மற்றும் பிளாட்டினம் ஆகியவை குறிப்பிட்ட தரங்களை (உதாரணமாக, 24 காரட் தங்கம்) அடைவதற்காகவோ அல்லது நகைக் கலவைகளில் பயன்படுத்துவதற்காகவோ சுத்திகரிக்கப்படுகின்றன. இந்த சுத்திகரிப்பு செயல்முறையானது, மின்னணுக் கழிவுகள் மற்றும் ஆனோடு கசடு ஆகியவற்றிலிருந்து விலைமதிப்புள்ள உலோகங்களை மீட்டெடுக்கவும் உதவுகிறது.

முடிவுரை

உலோக சுத்திகரிப்பு நுட்பங்களில் வெப்ப உலோகவியல், நீர் உலோகவியல் மற்றும் மின்பகுப்பு அணுகுமுறைகள், அத்துடன் மண்டல சுத்திகரிப்பு மற்றும் வெற்றிட சுத்திகரிப்பு போன்ற சிறப்பு முறைகளும் அடங்கும். முறையின் தேர்வு, உலோகத்தின் வகை, மூலப்பொருளின் வடிவம், அசுத்தங்களின் வகை மற்றும் உள்ளடக்கம், தூய்மையின் இலக்கு, மற்றும் பொருளாதார மற்றும் சுற்றுச்சூழல் காரணிகளைப் பொறுத்தது. நடைமுறையில், உகந்த முடிவுகளை அடைய தொழில்துறை பெரும்பாலும் பல நுட்பங்களை ஒருங்கிணைக்கிறது. முறையான சுத்திகரிப்பு மூலம், மின்சார கேபிள்கள் மற்றும் கட்டிடக் கட்டமைப்புகள் முதல் குறைக்கடத்தி கூறுகள் வரை, நவீன தொழில்நுட்பத்தின் அத்தியாவசிய அடித்தளமாக விளங்கும் உயர் செயல்திறன் தரநிலைகளை உலோகங்களால் பூர்த்தி செய்ய முடியும்.

நீங்கள் விரும்பினால், இந்தக் கட்டுரையை மேற்கோள்கள் மற்றும் செயல்முறை வரைபடங்களுடன் மேலும் கல்விசார்ந்ததாக மாற்றியமைக்கவோ, அல்லது தாமிரம், அலுமினியம், நிக்கல் போன்ற ஒரு குறிப்பிட்ட உலோகத்தின் மீது கவனம் செலுத்தவோ என்னால் முடியும்.