سلام و عرض ادب.امیری هستم کارشناس تولید محتوا ازتیم آهنفراز در خدمت شما عزیزان هستم تا در مورد مقاله جدیدی در مورد خرید درب و پنجره آهنی با نام {مراحل استخراج فلزات} توضیحاتی ارائه بدم.
امیدوارم از این مقاله لذت ببرید.
مقدمه
فلزات در تمام قسمتهای زندگی ما یک نقش بسیار مهم و حیاتی دارند. در هر محصول صنعتی و هر قطعه مکانیکی، فلزات بطور گسترده بکار می‌روند. استخراج فلزات از مواد معدنی درک پیچیدگی‌های فرآیند پراهمیتی است که به منظور بهره برداری از این مواد، نیاز به دانش و تخصص فنی و تکنولوژیک پیشرفته ای دارد.
در این مقاله به مراحل استخراج فلزات از ماده معدنی تا فرایند فلزسازی و آلیاژسازی پرداخته شده است.
مراحل استخراج فلزات
استخراج فلزات از معدن
استخراج فلزات از معدن، فرآیندی است که در آن فلزات موجود در معدن جدا می‌شوند. برای انجام این کار، معدن مورد نظر با استفاده از دستگاه‌های متفاوتی به بارگیری معدن، نقل و انتقال به کارخانه و سپس مراحل مختلف استخراج را آغاز می‌کند.
به طور کلی، فرآیند استخراج فلزات از معدن شامل مراحل زیر می‌شود:
بارگیری معدن
در این مرحله، معدن با استفاده از دستگاه‌های بارگیری معدن مختلف جمع‌آوری می‌شود.
حمل و نقل معدن به کارخانه
معدن با استفاده از شبکه‌های کابلی، قطار، کامیون و یا لودر به کارخانه منتقل می‌شود.
خرد کردن و آسیاب کردن معدن
در این مرحله، معدن خرد و به اندازه کافی تقسیم می‌شود تا به مراحل بعدی استخراج فلز روی آن افزوده شود.
جداسازی فلز
در این مرحله، فلزات موجود در معدن با استفاده از ترکیبات شیمیایی، مغناطیسی، جداسازی گرانروی و دیگر روش‌هایی که برای هر فلز خاص تعریف شده است جدا شده و به مرحله بعدی منتقل می‌شود.
پالایش فلز
پس از جداسازی، فلز به شکل خالص درآمده و به کمک فرآیند پالایش، از اجزای دیگر جدا می‌شود.
تولید فرآورده‌های مختلف فلز
با اتمام پالایش فلز، فلز به شکل فرآورده‌های مختلف مانند تیره، صفحه و… با انواع متفاوت تولید می‌شود که برای استفاده در صنایع مختلف به کار می‌روند.
نکته مهمی که باید در نظر داشت این است که فرآیند استخراج فلزات به عنوان یک فرآیند پیچیده و فنی طولانی، نیاز به دانش، تجهیزات پیشرفته و همچنین منابع مالی و انسانی بالایی دارد.
آماده سازی ماده معدنی برای فرآیند استخراج
آماده سازی ماده معدنی برای فرآیند استخراج، مرحله‌ای است که قبل از انجام فرآیند استخراج، باید انجام شود. در این مرحله، ماده معدنی از معدن استخراج می‌شود و پس از آن، مراحلی برای بهینه کردن شرایط فرآیند استخراج صورت می‌گیرد.
برخی از مراحلی که در این مرحله انجام می‌شوند عبارتند از:
خرد کردن ماده معدنی
در این مرحله، ماده معدنی به شکلی که در معدن استخراج شده‌است، خرد می‌شود تا اندازه آن به شکلی باشد که بتواند در مراحل بعدی استخراج، به سادگی به اشکال دلخواه تبدیل شود.
شستشوی ماده معدنی
در این مرحله، ماده معدنی شستشو می‌شود تا درصد استخراج فلزات موردنظر، به حداکثر برسد. در این مرحله از روش‌های شستشوی مختلفی مانند شستشو با آب، حلال و… استفاده می‌شود.
جداسازی مواد غیر فلزی
در بسیاری از مواد معدنی، فلزات با دیگر عناصر، همراه هستند. در این مرحله، با استفاده از روش‌های مختلفی نظیر جداسازی با استفاده از مغناطیس، لرزش‌دهی و…، مواد غیر فلزی از فلزات جدا می‌شوند.
اختلاط مواد
در این مرحله، مواد معدنی موردنظر با مواد شیمیایی اختلاط می‌شوند تا شرایط موردنظر برای فرآیند استخراج فلزات فراهم شود. در این مورد، با توجه به نوع فلزی که قرار است استخراج شود، مواد شیمیایی مناسب انتخاب می‌شود.
آماده سازی محلول استخراج
در این مرحله، با افزودن مواد شیمیایی مخصوص و با توجه به نوع فلز مورد نظر، محلول استخراج آماده می‌شود. در این مرحله، مواد شیمیایی با ماده معدنی باهم ترکیب می‌شود.
صافی‌کاری محلول
در این مرحله، با از بین بردن اجزای غیرضروری و آلودگی‌ها، محلول استخراج صافی می‌شود. در این مرحله، از فیلترها و دیگر وسایل صافی کننده استفاده می‌شود.
جداسازی فلزات
در این مرحله، با استفاده از روش‌های مختلف نظیر استخراج الکتریکی، استخراج با استفاده از حلال، از محلول استخراج فلزات موردنظر جدا می‌شوند.
صافی‌کاری فلز
در این مرحله، با استفاده از روش‌های مختلفی نظیر خنک کردن، رساندن به درجه حرارت مشخص و…، فلز استخراج شده صافی کرده و به شکل موردنظر تبدیل می‌شود.
با انجام این مراحل، ماده معدنی برای فرآیند استخراج آماده می‌شود و در مرحله بعدی، فرآیند استخراج فلزات صورت می‌گیرد.
مراحل استخراج فلزات
فرآیند استخراج فلزات
فرآیند استخراج فلزات، به مجموعه فرآیندهایی گفته می‌شود که برای جدا کردن فلزات موردنظر از ماده معدنی اصلی به کار می‌روند.
این فرآیندها به صورت مراحل متوالی انجام می‌شود و شامل مراحل زیر است:
شناسایی معدن فلزی
در ابتدای هر فرآیند استخراج، باید معدن فلزی شناسایی شود. برای شناسایی معدن فلزی، از روش‌های مختلفی گونه شروع به کار می‌شود.
تهیه نمونه عیار
با تهیه نمونه عیار، در شناسایی ترکیبات موجود در سنگ ماده معدنی کمک می‌شود. نمونه عیار با دقت بالا و طی روش های مناسب تهیه می‌شود.
تحلیل شیمیایی ماده معدنی
تحلیل شیمیایی ماده معدنی جهت تعیین غلظت فلز، نوع فلز و ترکیبات موجود در ماده معدنی انجام می‌شود.
آماده سازی فلز برای فرآیند استخراج
در این مرحله، بسته به نوع فلزی که قرار است استخراج شود، آماده سازی صورت می‌گیرد. برای تهیه فلز، نیاز است که از ماده معدنی، فرآیند استخراج فلزات صورت بگیرد.
فرآیند استخراج فلز
پس از آماده سازی فلز، صورت گرفته استخراج فلز به کمک فرآیندهای خاصی صورت می‌گیرد. در این مرحله، فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی برای جداسازی فلز از ماده معدنی به کار می‌روند.
پالایش فلز
برای تمیز کردن فلز و جداسازی اجزای دیگر در فرآیند استخراج، پالایش فلز صورت می‌گیرد. در این مرحله، فلز مورد نظر به شکل خالص تبدیل می‌شود.
تولید فرآورده‌های فلزی
با اتمام فرآیند پالایش، فلز به شکل فرآورده‌های مختلف مانند تیره، صفحه و… با انواع متفاوت تولید می‌شود که برای استفاده در صنایع مختلف به کار می‌روند.
جداسازی و پالایش فلزات
جداسازی و پالایش، بخشی از فرآیند استخراج فلزات است که به منظور جداسازی فلز از دیگر اجزای موجود در ماده معدنی، انجام می‌شود. در این مرحله، فرآیندهای جداسازی و پالایش دارای اهمیت بسیاری هستند.
این مراحل عبارتند از:
الکترولیز
در این فرایند، فلز به شکل الکترودهای منفی و مثبت تقسیم می‌شود. در این فرآیند، فلزی که می‌خواهیم جداسازی کنیم به عنوان الکترود منفی قرار می‌گیرد و سپس با انجام تغییراتی در شرایط الکترولیز فلز از ماده معدنی جدا می‌شود.
فلوتاسیون
در این روش، فلز از سایر مواد غیرفلزی جدا می‌شود. در این روش، مواد غیرفلزی به وسیله روش‌های شیمیایی و فیزیکی جدا شده و در نهایت می‌توان فلز موردنظر را از ماده معدنی جدا کرد.
گرانشی
در این روش، با استفاده از وزن اختلاطی بین فلز و سایر اجزا، فلز از ماده معدنی جدا می‌شود.
لیچینگ
در این روش، با استفاده از ماده‌ای پالایش کننده، فلز از ماده معدنی جدا می‌شود. در این روش، ماده‌ی پالایش کننده از روی ماده معدنی رد شده و فلز به شکل خالص بدست می‌آید.
تولید فرآورده‌های فلزی
تولید فرآورده‌های فلزی شامل تمام فرآیندهای تبدیل فلزات خام به فرآورده‌هایی مانند تیرآهن، ورق‌های فولادی، لوله‌های فولادی، پروفیل‌های فولادی، میلگرد و غیره می‌شود. برای تولید این فرآورده‌ها، فلزات از بخش جداسازی و پالایش بعد از استخراج و جداسازی از سنگ معدن، استفاده می‌شوند و به شکل نهایی تبدیل می‌شوند.
برای تولید هر کدام از این فرآورده‌های فلزی، فرآیندهایی چون کوره آهنگری، جوشکاری، خم کاری، هم زدن (فورج)، لحیم کاری و پخت (آنیل)، استفاده می‌شوند. این فرآیندها بعد از جداسازی فلز از اجزای حاوی فلز، تولید محصولات نهایی بعدی خود را آغاز می‌کنند.
به عنوان مثال، برای تولید تیرآهن، فلز آهن در کوره‌های آهنگری به صورت جامد شده و سپس به شکل نوارهای طولانی خنک شده و برش داده می‌شوند. همچنین، برای تولید ورق‌های فولادی، تیرآهن باید از پایه یک نوار قابل خم شود که سپس به‌طور آهسته و با دمای بالا و به صورت دورانی، به شکل ورق‌های نهایی خود تبدیل می‌شود.
استفاده از فرآورده‌های فلزی، در صنایع مختلف بسیار رایج است و محصولات تولیدی از جمله سازه‌های ساختمانی، قطعات صنایع خودرو، قطعات صنایع الکترونیک، دستگاه‌های پزشکی و تجهیزات حفاظتی را شامل می‌شوند.
مراحل استخراج فلزات
فرایند فلزسازی
فرایند فلزسازی، فرآیندی است که در آن فلزات از شکل اولیه‌ای که به صورت خام و طبیعی از معدن جدا شدند، به فلزات خالص و قابل استفاده در صنایع مختلف تبدیل می‌شوند. این فرآیند به دو روش اصلی فرآیند فلزسازی ذوبی و فرآیند فلزسازی بدون ذوب تقسیم می‌شود.
در زیر توضیح مختصری از هر کدام داده شده است:
فرآیند فلزسازی ذوبی: در این روش، ماده خام فلزی در توری استخراج شده و بعد از آماده کردن و بافرزایی (پرهیز از تناوب حرارتی با استفاده از یک واکنش شیمیایی)، در کوره‌های ذوب خوشه‌ای یا فرناک‌های القایی به شکل آهک فلز تبدیل می‌شود.
در کوره‌های ذوب، درجه حرارت بالا جهت ذوب کامل و جدا کردن اجزای دیگر موجود در ماده خام استفاده می‌شود و در نهایت، فلز خالص تولید می‌شود.
فرآیند فلزسازی بدون ذوب: این روش در آن جایی که فلز خالصی درجه حرارت ذوبی بالایی دارد و به همین دلیل در فرآیند تولید از فرآیند فلزسازی ذوبی استفاده نمی‌شود. در این روش، برای جداسازی فلز از رسوب معدن، از محلول‌هایی که حاوی اسید هستند، استفاده می‌شود.
این روش همچنین برای بهبود کیفیت فلزاتی مانند مس و نیکل که دارای ناخالصی‌هایی مانند سولفور و سرب هستند، استفاده می‌شود.
در کل، فرایند فلزسازی برای تولید فلزات مورد نیاز در صنایع مختلف بسیار مهم است. این فرایند طولانی، پیچیده و نیازمند تکنولوژی‌های پیشرفته و منابع مالی قابل توجه است.
فرآیند آلیاژسازی
فرآیند آلیاژسازی به فرآیند تولید فلزات آلیاژی از دو یا چند فلز مختلف گفته می‌شود. با ترکیب دو یا چند فلز به قسمت‌هایی از فلزات با خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی یکتا ایجاد می‌شود که نتایج منحصر به فردی را به دنبال دارد. ترکیب فلزات مختلف در این فرآیند می‌تواند خصوصیاتی مانند مقاومت به خوردگی، خصوصیات مغناطیسی و دانسیته را تغییر دهد.
در فرآیند آلیاژسازی، از روش‌های مختلفی از جمله ذوب، فرآیند صلب شدن، تفکیک تغییر فاز و تاثیر گذاری عوامل انبساط و شرایط دما و فشار برای ایجاد آلیاژهای مختلف استفاده می‌شود. معمولاً در فرآیند آلیاژسازی، سطح برای سطح عادی تکرار می‌شود تا به وسیله اطمینان از کیفیت آلیاژ، ریزساختارهای دقیق و فوق العاده ایجاد شود.
آلیاژهای فلزی بسیار متنوع هستند و در صنایع مختلفی به کار می‌روند. به عنوان مثال، آلیاژهای فولادی برای ساخت سازه‌های ساختمانی، قطعات خودرو، قطعات صنایع الکترونیک، وسایل خانگی، هواپیماها، لوازم جانبی، و تجهیزات خاص دیگر استفاده می‌شود. همچنین، آلیاژهای آلومینیوم برای ایجاد سازه های فضایی، ظروف آشپزخانه، لوازم جانبی، ابزار دقیق، بطری‌های نوشیدنی، قطعات کامپیوتر و تجهیزات صنایع هواپیمایی و فضایی به کار رفته است.
روش‌های پیشرفته استخراج فلزات
روش های پیشرفته استخراج فلزات، برای بهبود کیفیت و کارایی فرآیند استخراج فلزات به کار می‌روند و در چند دهه اخیر، تحقیقات بسیاری در زمینه بهبود فرآیند استخراج فلزات انجام شده است. در زیر به برخی از روش‌های پیشرفته استخراج فلزات اشاره خواهم کرد:
استخراج الکتروزی
در این روش، برای جداسازی فلز از ماده معدنی از الکترولیز اسفنجی استفاده می‌شود. با تغییر دادن جریان الکتریکی و ولتاژ، می‌توان فلز مشخص را از ماده معدنی جدا کرد.
فرآیند پودری
در این فرآیند، با استفاده از تکنیک‌هایی مانند ذوب، پرس و حرارتی فلزی با خلوص بالا تولید می‌شود که از طریق فرآیند قالب‌گیری به شکل های دلخواه تبدیل می‌شود.
استخراج از طریق مایعات یونی
در این روش، فلز از ماده معدنی از طریق مایعات یونی جدا می‌شود. این روش برای استخراج فلزاتی که با استفاده از روش‌های سنتی بسیار مشکل است، مانند فلزات گران بها و فلزات نادر، کارآمد است.
فرآیند گازی
در این روش، از گاز مایع، بطور مستقیم فلز استخراج می‌شود. این روش باعث کاهش هزینه‌های استخراج فلزات گران بهایی مانند فلزات نادر شده است.
در کل، استفاده از روش‌های پیشرفته استخراج فلزات باعث افزایش کارایی ، بهبود کیفیت فلزات تولید شده و همچنین به حفظ محیط زیست کمک می‌کنند.
در این مقاله به صورت کامل به مراحلی که از ماده معدنی برای استخراج فلزات نیاز است، پرداخته شد. همچنین روش‌های بکار گرفته شده برای جداسازی و پالایش فلزات نیز بررسی شدند. این مقاله برای افرادی که در صنایع فلزات کار می‌کنند و یا به دنبال دانش در این حوزه هستند، بسیار مفید است.
