پیرومتالورژی: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
صفحه‌ای تازه حاوی «'''پیرومتالوژی''' یکی از شاخه های متالوژی استخراجی است و شامل عملیات حرارتی مو...» ایجاد کرد برچسب: عدم استفاده از یادکرد و پانویس |
|||
خط ۱:
'''پیرومتالوژی''' یکی از
۱-کلسینه کردن(Calcining)▼
بیشتر
▲۳-ذوب کردن(Smelting)
کلسیناسیون،
▲۴-پالایش کردن(Refining)
▲بیشتر فرایند های متالوژیکی نیاز به انرژی دارند تا دمای مورد نیاز برای انجام هر فرایند را فراهم کنند. این انرژی معمولاً از طریق احتراق یا گرمای الکتریکی تأمین می شود. هنگامی که مواد کافی برای فراهم کردن دمای مورد نیاز وجود داشته باشد و این فراهم کردن دما صرفاً توسط واکنش اکسوترمی(به عنوان مثال بدون استفاده از سوخت و حرارت الکتریکی) صورت گیرد، به این فرایند اتوژن گفته می‌شود.
▲'''کلسیناسیون(Calcination)'''
▲کلسیناسیون، تجزیه ی حرارتی یک ماده است. نمونه هایی از جمله تجزیه ی هیدرات ها، تجزیه ی آهن به اکسید آهن و بخار آب، تجزیه ی کربنات کلسیم به اکسید کلسیم و دی اکسید کربن و همچنین تجزیه ی کربنات آهن به اکسید آهن و دی اکسید کربن:
CaCO3 → CaO + CO2
فرایند کلسیناسیون در انواع
'''شعله پزی(Roasting)'''▼
این فرایند شامل یک واکنش حرارتی گاز-جامد است که می‌تواند شامل اکسیداسیون، کاهش، کلریده شدن، سولفاته و پیروهیدرولیز شدن باشد.
معمول‌ترین نمونه از فرایند "Roasting" عبارت است از اکسیداسیون سولفید
این فرایند شامل یک واکنش حرارتی است که در آن حداقل یکی از مواد در فاز مایع (مذاب) قرار داشته باشد.
ذوب کردن
▲'''ذوب کردن(Smelting)'''
شامل جداکردن ناخالصی از مواد به کمک یک فرایند حرارتی است که طیف
▲این فرایند شامل یک واکنش حرارتی است که در آن حداقل یکی از مواد در فاز مایع(مذاب) قرار داشته باشد. اکسید های فلزی را در حضور کک و ذغال چوب حرارت داده و ذوب می‌کنند. سپس عامل کاهنده، اکسیژن را بصورت کربن دی اکسید آزاد کرده و سنگ معدن تصفیه شده ای را بدست می‌دهد.
پیرومتالوژی همچنین در صنایع آهن و فولاد استفاده می‌شود. واکنش کلی برای تولید آهن در
▲سنگ های معدنی کربناتی را هم به همراه ذغال چوب ذوب می‌کنند اما گاهی نیاز است که قبل از ذوب، کلسینه شوند.
▲ذوب کردن معمولا در دمایی بالاتر از نقطه ی ذوب فلز صورت می‌گیرد ولی فرایند ها با توجه به سنگ معدن و برخی موارد دیگر، متفاوت هستند.
▲'''پالایش (Refining)'''
▲شامل جداکردن ناخالصی از مواد به کمک یک فرایند حرارتی است که طیف گسترده ای از فرایند ها نظیر انواع کوره ها و... را پوشش می‌دهد. اصطلاح ”پالایش”، همچنین می‌تواند به فرایند الکترولیتی خاصی اشاره کند. بر همین اساس برخی از فرایند های پالایش پیرومتالوژیکی به عنوان فرایند “پالایش با آتش” شناخته می‌شوند.
▲'''پیرومتالوژی در استخراج آهن:'''
▲پیرومتالوژی همچنین در صنایع آهن و فولاد استفاده می‌شود. واکنش کلی برای تولید آهن در کوره ی انفجاری به‌شرح زیر است:
(Fe2O3(s)+3C(s)→ 2Fe(l)+3CO(g
آهنی که از کوره بدست می‌آید به دلیل انحلال زیاد کربن در آن، دارای
▲کاهنده ی اصلی CO است که باعث کاهش Fe2O3 و تولید (Fe(L و (CO2(g می‌شود. سپس مجدداً CO2 در اثر واکنش با کربن اضافه، CO را نتیجه می‌دهد. هنگامی که سنگ معدن آهک و کک به داخل کوره ریخته می‌شوند سیلیکات موجود درسنگ معدن با آهک واکنش داده و تولید سرباره می‌کنند که در بالای آهن مذاب شناور می‌شوند. سپس آهن را از پایین کوره خارج کرده و سرباره ها باقی می‌ماند.
طی فرایند
فرایند “Pidgeon” یکی از
▲آهنی که از کوره بدست می‌آید به دلیل انحلال زیاد کربن در آن، دارای نقطه ی ذوب پایینی است. همچنین این مذاب حاوی ناخالصی های دیگر ( از قبیل فسفر، گوگرد، سیلیسیوم و منگنز که در سنگ معدن آهن وجود داشتند) می‌باشد که باید جدا شوند زیرا باعث شکنندگی آهن شده و آن را برای کاربرد های ساختمانی نامناسب می‌سازند.
▲طی فرایند "Bessemer"، اکسیژن به درون آهن مذاب دمیده می‌شود تا از طریق اکسیداسیون انتخابی، ناخالصی ها را حذف کند؛ زیرا این ناخالصی ها راحت تر از آهن با اکسیژن واکنش داده و اکسید می‌شوند. در مرحله ی نهایی این فرایند مقدار کمی از فلزات دیگر در دما های خاص برای تولید فولاد با ترکیبی از خواص مطلوب اضافه می‌شود.
▲'''پیرومتالوژی در استخراج منیزیم:'''
▲فرایند “Pidgeon” یکی از روش های تولید فلز منیزیم است که از طریق یک فرایند دما بالا(۸۰۰ تا ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد) به همراه سیلیکن به عنوان کاهش دهنده، صورت می‌گیرد.
فرایند “Pidgeon” شامل واکنش اکسید منیزیم با عنصر سیلیکون در دمای بالا می‌باشد تا منیزیم خالص تشکیل شود:
(Si(s)+2MgO(s) → SiO2(s)+2Mg(g
ذوب کردن روی فرایندی است برای بست آوردن روی خالص از سنگ معدن آن. ذوب روی از لحاظ تاریخی دشوارتر از ذوب فلزات دیگر (
▲'''پیرومتالوژی در استخراج روی :'''
▲ذوب کردن روی فرایندی است برای بست آوردن روی خالص از سنگ معدن آن. ذوب روی از لحاظ تاریخی دشوارتر از ذوب فلزات دیگر ( به عنوان مثال آهن) است. زیرا در مقابل، روی نقطه ی جوش پایین تری دارد.
دو روش برای ذوب روی وجود دارد. یکی فرایند پیرومتالوژیکی و دیگری فرایند الکترولیز.
سنگ های روی معمولاً شامل سولفید روی، اکسید روی و یا کربنات روی می‌باشند. پس از جداسازی این ترکیبات از سنگ معدن، گرمای هوا طی یکی از واکنش های زیر، سنگ معدن را به اکسید روی تبدیل می‌کند:▼
▲
(2ZnS(s)+3O2(g) → 2ZnO(s)+2SO2(g
(ZnCO3(s) → ZnO(s)+Co2(g
کربن به شکل ذغال سنگ، اکسید روی را کاهش می‌دهد تذ بخار روی شکل گیرد:
(ZnO(s)+C(s) ⟶ Zn(g)+CO(g
روی را هم می‌توان از طریق تقطیر
با تقطیر مجدد و دقت در طول انجام فرایند می‌توان به روی با خلوص بالا دست یافت. در طول فرایند تقطیر آرسنیک و کادمیوم از روی جدا می‌شوند زیرا دارای نقاط جوش
▲روی را هم می‌توان از طریق تقطیر(نقطه ی جوش ۹۰۷ درجه سانتیگراد) و هم چگالش بدست آورد که ای روی، حاوی ناخالصی های کادمیوم({{عبارت چپچین|۷۶۷ °C}})، آهن({{عبارت چپچین|۲۸۶۲ °C}})، سرب({{عبارت چپچین|۱۷۵۰ °C}}) و آرسنیک({{عبارت چپچین|۶۱۳ °C}}) است.
▲با تقطیر مجدد و دقت در طول انجام فرایند می‌توان به روی با خلوص بالا دست یافت. در طول فرایند تقطیر آرسنیک و کادمیوم از روی جدا می‌شوند زیرا دارای نقاط جوش پایین تری هستند. با بالاتر رفتن دما، روی از سایر ناخالصی ها به ویژه سرب و آهن جدا می‌شود.
| |||