شاید بتوان گفت که تصور زندگی صنعتی و حتی روزمره انسان بدون فلزات امکانپذیر نمی باشد. پایه گذاری رشته ای به نام مهندسی متالورژی نیز با هدف شناخت دقیق روشهای گوناگون تولید، بهبود خواص و کاربرد فلزات در زمینه ها و برای کاربری های مختلف بوده است. از آن جایی که تقریباً تمام ذخایر فلزات در دنیا به صورت غیر آزاد، در پیوند با عناصر دیگر و در اکثر موارد در عیار های بسیار اندک موجود است، می توان استخراج فلزات مختلف از منابع معدنی، که عمدتاً اکسیدی یا سولفیدی هستند، را کلیدی ترین مرحله تولید فلزات قلمداد کرد. چرا که در صورتی که این مرحله با بازدهی، صرفه اقتصادی و کیفیت قابل قبول به سرانجام نرسد، توسعه کل فرایند تولید و کاربرد فلزات زیر سوال خواهد رفت.
به طور کلی فرایند استخراج فلزات به دو روش اصلی دسته بندی می شود. روش اول دسته بندی بر مبنای فلز هدف است، در این روش فلز آهن به عنوان پر کاربرد ترین فلز مهندسی با منابع فراوان از فلزات غیر آهنی جداگانه بررسی می شود، چرا که منابع آهن و حجم کاربرد آن در صنایع به تنهایی از مجموع تمام فلزات غیر آهنی بیشتر است.
روش دوم دسته بندی بر اساس فرایند تولید است که شامل دو روش زیر است:
۱- روش پیرومتالورژی (Pyrometallurgy):
متالورژی به عنوان یک علم یا حرفه باستانی از زمان های بسیار قدیم از این روش برای استخراج و جداسازی فلزات استفاده می کرده است. می توان ادعا کرد که تا اواخر قرن بیستم این روش تقریباً تنها فرایند اصلی کاربردی در زمینه متالورژی استخراجی بوده است. این روش بر مبنای استخراج و جداسازی فلزات از سایر عناصر و ترکیبات با استفاده از عملیات حرارتی و فرایند های ذوب و ریخته گری است. علی رغم این که از اوایل قرن بیستم روش های شیمیایی به عنوان فرایند دوم در متالورژی استخراجی توسعه یافته اند، اما کماکان ظرفیت تولید انبوه روش پیرومتالورژی بالاتر از روش های شیمیایی قلمداد می گردد. دمای ذوب بالای اکثر فلزات باعث شده است که روش پیرومتالورژی نیازمند حصول دماهای بالا طی فرایند تولید باشد، این به معنای مصرف انرژی بالا در این روش است. تامین این مقدار انرژی تنها با استفاده از سوخت های فسیلی نظیر زغال سنگ یا گاز طبیعی ممکن است، لذا آلودگی شدید محیط زیست و هوا در کنار رو به اتمام بودن منابع سوخت فسیلی، از معایب اصلی این روش به شمار می آیند. علی رغم معایب مذکور روش پیرومتالورژی کماکان بخش عمده ای از تولید فلزات را به خود اختصاص داده است، به طوری که فلزاتی مانند آهن، تیتانیوم و قلع تنها به روش پیرومتالورژی قابلیت تولید صنعتی دارند و بسیاری از منابع فلزات دیگر مانند مس، سرب و روی به این روش نیز قابلیت استخراج دارند.
۲- روش هیدرومتالورژی (Hydrometallurgy):
روش هیدرومتالورژی بر خلاف روش پیرومتالورژی که در دماهای بالا قابل انجام است، روشی در دمای محیط است که بر مبنای انحلال منابع حاوی فلزات در محلول های اسیدی یا بازی و جداسازی آن ها از ناخالصی ها با استفاده از افزودنی ها و یا روش های مختلف شیمیایی است. علاوه بر مصرف انرژی کمتر و کار در دمای محیط، امکان استخراج فلزات از منابع با عیار بسیار پایین در این روش باعث توسعه فرایند های هیدرومتالورژی شده است، چرا که استخراج فلزات از بسیاری از منابع کم عیار با روش پیرومتالورژی یا امکان پذیر نیست و یا صرفه اقتصادی ندارد. از معایب این روش می توان به آلودگی منابع آب و خاک به دلیل استفاده زیاد از محلول های اسیدی و بازی و نیز طولانی بودن فرایند استخراج اشاره کرد.
برای جمع بندی می توان گفت که دو روش پیرومتالورژی و هیدرومتالورژی، به عنوان مکمل یکدیگر، تمام فرایند استخراج فلزات را پوشش می دهند و امکان حذف یکی و جایگزینی دیگری به طور کامل وجود ندارد، چرا که در بعضی موارد فقط یکی از روش ها کاربردی است. برای مثال منابع معدنی فلزاتی مانند آهن و تیتانیوم قابلیت انحلال در اسید و باز های متداول را ندارند و تنها به روش پیرومتالورژی قابل استخراج هستند. از طرف دیگر فلزاتی مانند طلا و سایر فلزات گرانبها که منابع بسیار کم عیار دارند تنها به روش هیدرومتالورژی استخراج می شوند، هم چنین استخراج فلزاتی مانند مس، نیکل و روی نیز به روش هیدرومتالورژی بسیار با صرفه تر از روش پیرومتالورژی است. در مواردی مانند فلزات مس و روی نیز فرایند تولید شامل بعضی مراحل هیدرومتالورژی و بعضی مراحل پیرومتالورژی است.
+ جزوه متالورژی استخراجی فلزات غیر آهنی
همراه با این نوشته، جزوه ای با عنوان “متالورژی استخراجی فلزات غیر آهنی” تقدیم علاقمندان می شود. این جزوه به منظور تدریس یک واحد درسی با همین نام در دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه صنعتی Veer Surendra Sai کشور هندوستان، توسط دکتر Dinesh Kumar Mishra و دکتر Gautam Behera تدوین شده است. این جزوه به منظور معرفی فرایند های استخراج فلزات غیر آهنی پر کاربرد و با تاکید بر روش های پیرومتالورژی گردآوری شده است، البته دسته ای از فلزات غیر آهنی که به صورت صنعتی تنها به یک روش خاص هیدرومتالورژی یا پیرومتالورژی قابل استخراج هستند نیز به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته اند. اما فلزاتی مانند مس، روی و تعدادی دیگر که به هر دو روش قابلیت تولید صنعتی دارند، تنها از منظر پیرومتالورژی بررسی شده اند. علت این رویکرد این است که فرایند های هیدرومتالورژی عمدتاً در یک واحد درسی مجزا مورد بررسی قرار می گیرند.
جزوه حاضر شامل دو سر فصل کلی است که عبارتند از:
۱- مقدمه ای بر استخراج فلزات غیر آهنی:
- قواعد اساسی استخراج فلزات غیر آهنی از منابع اکسیدی و سولفیدی
- منابع معدنی فلزات غیر آهنی در هندوستان
۲- استخراج فلزات غیر آهنی مختلف:
- معرفی فلزاتی که به هر دو روش پیرومتالورژی و هیدرومتالورژی قابل استخراج هستند: که در این جزوه فقط روش پیرومتالورژی مورد بررسی قرار گرفته است. فلزات مورد بحث در این بخش مس، روی، سرب، نیکل، منیزیم و آلومینیوم هستند.
- فلزاتی که تنها یک روش استخراج صنعتی دارند: که شامل زیرکونیوم، تیتانیوم، قلع، نایوبیوم و اورانیوم هستند. در این بخش هر دو روش پیرومتالورژی (به عنوان مثال برای تیتانیوم) و هیدرومتالورژی (به عنوان مثال برای اورانیوم) وجود دارند.
در انتها می توان گفت که جزوه “متالورژی استخراجی فلزات غیر آهنی” منبعی مناسب به منظور آشنایی کلی با فرایند تولید فلزات غیر آهنی به خصوص برای دانشجویان مقطع کارشناسی و نیز آن دسته از متخصصین و پژوهشگرانی که قصد آشنایی عمومی با فرایند های استخراج فلزات غیر آهنی را دارند، به شمار می آید.
جزوه متالورژی استخراجی فلزات غیر آهنی را می توانید از لینک زیر در عصر مواد دریافت کنید:
Non – Ferrous Extractive Metallurgy
فرمت: PDF
تعداد صفحه: ۷۸
زبان: انگلیسی
حجم: ۳٫۷۵ مگابایت
لینک دانلود:
 |
 |
 |
 |
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.