1. مهمان گرامی، جهت ارسال پست، دانلود و سایر امکانات ویژه کاربران عضو، ثبت نام کنید.
    بستن اطلاعیه

مباحث و مقالات مهم زیر مجموعه متالورژی استخراجی

شروع موضوع توسط Mr Perfect ‏6/8/15 در انجمن سایر رشته ها

  1. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    کامپوزيت ترکيبي است از چند مادة متمايز، به طوري که اجزاي آن به‌آساني قابل تشخيص از يکديگر باشند. يکي از کامپوزيت‌هاي آشنا بتُن است که از دو جزء سيمان و ماسه ساخته مي‌شود.

    براي تغيير دادن و بهينه کردن خواص فيزيکي و شيميايي مواد، آنها را کامپوز يا ترکيب مي‌کنيم. به طور مثال، پُلي اتيلن {1} که در ساخت چمن‌هاي مصنوعي از آن استفاده مي‌شود، رنگ‌پذير نيست و بنابراين، رنگ اين چمن‌ها اغلب مات به نظر مي‌رسد. براي رفع اين عيب، به اين پليمر وينيل استات مي‌افزايند تا خواص پلاستيکي، انعطافي‌ و رنگ‌پذيري آن اصلاح شوند. در واقع، هدف از ايجاد کامپوزيت، به دست آوردن ماده‌اي ترکيبي با خواص دلخواه است.

    نانوکامپوزيت، همان کامپوزيت در مقياس نانومتر (9-10) است. نانوکامپوزيت‌ها در دو فاز تشکيل مي‌شوند. در فاز اول ساختاري بلوري در ابعاد نانو ساخته مي‌شود که زمينه يا ماتريس کامپوزيت به شمار مي‌رود. اين زمينه ممکن است از جنس پليمر، فلز يا سراميک باشد. در فاز دوم ذراتي در مقياس نانو به عنوان تقويت‌کننده{2} براي استحکام، مقاومت، هدايت الکتريکي و... به فاز اول يا ماتريس افزوده مي‌شود.
    بسته به اينکه زمينة نانوکامپوزيت از چه ماده‌اي تشکيل شده باشد، آن را به سه دستة پُليمري، فلزي و سراميکي تقسيم مي‌کنند. کامپوزيت‌هاي پليمري به علت خواصي مانند استحکام، سفتي و پايداري حرارتي و ابعادي، چندين سال است که در ساخت هواپيماها به کار مي‌روند. با رشد نانوتکنولوژي، کامپوزيت‌هاي پليمري بيش از پيش به کار گرفته خواهند شد.

    تقويت پليمرها با استفاده از مواد آلي يا معدني بسيار مرسوم است. از نظر ساختاري، ذرات و الياف معمولاً باعث ايجاد استحکام ذاتي مي‌شوند و ماتريس پليمري مي‌تواند با چسبيدن به مواد معدني، نيروهاي اعمال‌شده به کامپوزيت را به نحو يکنواختي به پُرکن يا تقويت‌کننده منتقل کند. در اين حالت، خصوصياتي چون سختي، شفافيت و تخلخل ِ مادة درون کامپوزيت تغيير مي‌کند. ماتريس پليمري همچنين مي‌تواند سطحِ پُرکن را از آسيب دور نمايد و ذرات را طوري جدا از هم نگه دارد که رشد تَرَک به تأخير افتد. گذشته از تمام اين خصوصيات فيزيکي، اجزاي مواد نانوکامپوزيتي مي‌توانند بر اثر تعامل بين سطح ماتريس و ذرات پُرکن، ترکيبي از خواصّ هر دو جزء را داشته باشند و بهتر عمل کنند.

    کامپوزيت‌هايي که بستر فلزي دارند، کم‌وزن و سبک‌اند و به علت استحکام و سختيِ بالا، کاربردهاي وسيعي در صنايع خودرو و هوا ـ فضا پيدا کرده‌اند. اما اين کاربردها به لحاظ ضعف در قابليت کشيده شدن در چنين کامپوزيت‌هايي، محدود شده‌اند. تبديل کامپوزيت به نانوکامپوزيت سبب افزايش بازده استحکامي و رفع ضعفِ بالا مي‌شود.

    نانوکامپوزيت هاي نانوذره‌اي
    در اين کامپوزيت‌ها از نانوذراتي همچون (خاک رس، فلزات، و...) به عنوان تقويت‌کننده استفاده مي‌شود. براي مثال، در نانوکامپوزيت‌هاي پليمري، از مقادير کمّيِ (کمتر از 10درصدِ وزني) ذرات نانومتري استفاده مي‌شود. اين ذرات علاوه بر افزايش استحکام پليمرها، وزن آنها را نيز کاهش مي‌دهند. مهمترين کامپوزيت‌هاي نانوذره‌اي، سبک‌ترين آنها هستند.

    نانوکامپوزيت‌هاي نانو‌لوله‌اي
    نانولوله‌هاي کربني در دو گروه طبقه‌بندي مي‌شوند: نانولوله‌هاي تک‌ديواره و نانولوله‌هاي چندديواره. در اين نوع از کامپوزيت‌ها، اين دو گروه از نانولوله‌ها در بستري کامپوزيتي توزيع مي‌شوند. در صورتي که قيمت نانوله‌ها پايين بيايد و موانع اختلاط آنها رفع شود، کامپوزيت‌هاي نانولوله‌اي موجب رسانايي و استحکام فوق‌العاده‌اي در پليمرها مي‌شوند و کاربردهاي حيرت‌انگيزي همچون آسانسور فضايي براي آن قابل تصور است.
    تحقيقات در زمينة توزيع نانولوله‌هاي کربني در پليمرها بسيار جديد هستند. علاقه به نانولوله‌هاي تک‌ديواره‌ و تلاش براي جايگزين کردن آنها در صنعت، به علت خصوصيات عاليِ مکانيکي و رسانايي الکتريکي آنها است. (رسانندگي الکتريکي اين نانولوله¬ها در حد فلزات است.)
    اما در دسترس بودن و تجاري بودن نانولوله‌هاي چندديواره، باعث شده است که پيشرفت‌ بيشتري در اين زمينه صورت بگيرد. تا حدي که اکنون مي‌توان از محصولاتي نام برد که در آستانة تجاري شدنِ توليد هستند. براي نمونه، نانولوله‌هاي کربنيِ چندديواره در پودرهاي رنگ به کار رفته‌اند.
    استفاده از اين نانولوله‌ها باعث مي‌شود که رسانايي الکتريکي در مقدار کمي از فاز تقويت‌کننده به دست آيد. از نظر نظامي نيز فراهم کردن هدايت الکتريکي فرصت‌هاي انقلابي به وجود خواهد آورد. به عنوان مثال، از پوسته‌هاي الکتريکي ـ مغناطيسي گرفته تا کامپوزيت‌هاي رساناي گرما و لباس‌هاي سربازان آينده‌!



    نانوکامپوزيتِ خاک رُس ـ پليمر
    نانوکامپوزيت خاک رُس ـ پليمر يک مثال موردي از محصولات نانوتکنولوژي است. در اين نوع ماده، از خاک رُس {3} به عنوان پُرکننده براي بهبود خواص پليمرها استفاده مي‌شود. خاک رُس‌هاي نوع اسمکتيت {4}، ساختار لايه‌لايه دارند و هر لايه تقريباً يک نانومتر ضخامت دارد. صدها يا هزاران عدد از اين لايه‌ها به وسيلة يک نيروي واندروالسيِ ضعيف روي هم انباشته مي‌شوند تا يک جزء رُسي را تشکيل دهند. با يک پيکربندي مناسب، اين امکان وجود دارد که رُس‌ها را به اَشکال و ساختارهاي گوناگون، درون يک پليمر به شکل سازمان‌يافته قرار دهيم.
    معلوم شده است که بسياري از خواص مهندسي، هنگامي که در ترکيب ما از ميزان کمي ــ معمولا ً چيزي کمتر از 5 درصد وزني ــ پُرکننده استفاده شود، بهبود قابل توجهي مي‌يابد.
    امتياز ديگر نانوکامپوزيت‌هاي خاک رُس ـ پليمر اين است که تأثير قابل توجهي بر خواص اُپتيکي (نوري) پليمر ندارند. ضخامت يک لاية رُس منفرد، بسيار کمتر از طول موج نور مرئي است. بنابراين، نانوکامپوزيتي که خوب ورقه شده باشد، از نظر اُپتيکي شفاف است. از طرفي، با توجه به اينکه امروزه حجم وسيعي از کالاهاي مصرفي جامعه را پليمرهايي تشکيل مي‌دهند که به‌راحتي مي‌سوزند يا گاهي در مقابل شعله فاجعه مي‌آفرينند، لزوم تحقيق در خصوص مواد ديرسوز احساس مي‌شود. نتايج تحقيقات حاکي از آن است که ميزان آتش‌گيري در اين نانوکامپوزيت‌هاي پليمري حدود 70 درصد نسبت به پليمر خالص کمتر است. در عين حال، اغلب خواص کاربردي پليمر نيز تقويت مي‌شوند.
    اولين کاربرد تجاري نانوکامپوزيت‌هاي خاک رُس ـ نايلون 6، به عنوان روکش نوار زمان‌سنج براي ماشين‌هاي تويوتا، در سال 1991 بود. در حال حاضر نيز از اين نانوکامپوزيت در صنعت لاستيک استفاده مي‌شود. با افزودن ذرات نانومتريِ خاک رُس به لاستيک، خواص آن به طور قابل ملاحظه‌اي بهبود پيدا مي‌کند که از جمله مي‌توان در آنها به موارد زير اشاره کرد:

    1. افزايش مقاومت لاستيک در برابر سايش
    2. افزايش استحکام مکانيکي
    3. افزايش مقاومت گرمايي
    4. کاهش قابليت اشتعال
    5. کاهش وزن لاستيک

    نانوکامپوزيت الماس ـ نانولوله
    محققان توانسته‌اند سخت‌ترين مادة شناخته‌شده در جهان (الماس) را با نانولوله‌هاي کربني ترکيب کنند و کامپوزيتي با خصوصيات جديد به دست آورند. اگرچه الماس سختيِ زيادي دارد، ولي به طور عادي هادي جريان الکتريسيته نيست. از طرفي، نانولوله‌هاي کربن به شکلي باورنکردني سخت و نيز رساناي جريان الکتريسيته‌اند. با يکپارچه کردن اين دو فُرمِ کربن با يکديگر در مقياس نانومتر، کامپوزيتي با خصوصيات ويژه به دست خواهد آمد.
    اين کامپوزيت مي‌تواند در نمايشگرهاي مسطح کاربرد داشته باشد. الماس مي‌تواند نانولوله‌هاي کربني را در مقابلِ ازهم‌گسيختگي حفظ کند. در حالي که به طور طبيعي، وقتي نمايشگر را فقط از نانولوله‌هاي کربني بسازند، ممکن است از هم گسيخته شوند.
    اين کامپوزيت همچنين در رديابي‌هاي زيستي کاربرد دارد. نانولوله‌ها به مولکول‌هاي زيستي مي‌چسبند و به عنوان حسگر عمل مي‌کنند. الماس نيز به عنوان يک الکترود فوق‌العاده حساس رفتار مي‌کند.
    تنها چيزي که در اين تحقيقات واضح نيست اين است که الماس و نانولوله‌هاي کربني چگونه محکم به هم مي‌چسبند؟



    جديدترين خودرو نانوکامپوزيتي
    اين خودرو توسط شرکت جنرال‌موتورز طراحي شده و به علت استفاده از مواد نانوکامپوزيتي در قسمت‌هاي مختلف آن، حدود 8 درصد سبک‌تر از نمونه‌هاي مشابه قبلي است و علاوه بر سبک بودن، در برابر تغييرات دمايي هم مقاومت مي‌کند.



    توپ تنيس نانوکامپوزيتي
    شرکت ورزشي ويلسون، يک توپ تنيس دولايه به بازار عرضه کرده که عمر مفيد آن حدود چهار هفته است ــ در حالي که توپ‌هاي معمولي عمر مفيدشان در حدود دو هفته است ــ ولي از نظر خاصيت ارتجاعي و وزن تفاوتي بين اين دو مشاهده نمي‌شود. علت مهم و اصلي دوام توپ‌هاي نانوکامپوزيتي، وجود يک لاية پوشش نانوکامپوزيتي به ضخامت 20 ميکرون به عنوان پوستة داخلي است که باعث مي‌شود هواي محبوس در داخل توپ ضمن ضربه خوردن خارج نگردد، درحالي‌که توپ‌هاي معمولي از جنس لاستيک و در برابر هوا نفوذپذيرند.

    الياف نانو، تحولي در صنعت نساجي
    امروزه ساخت کامپوزيت‌هاي تقويت‌شده به وسيلة نانوالياف پيشرفت چشمگيري کرده است. ليفچه‌هاي کربنيِ جامد و توخالي با چند ميکرون طول و دو تا بيش از صد نانومتر قطر خارجي خلق شده‌اند که مصارفي در مواد کامپوزيت و روکش دارند.
    يکي از دانشجويان کارشناسي ارشد دانشکدة مهندسي نساجي دانشگاه اميرکبير، دستگاه توليد نانوالياف از محلول پليمري را طراحي کرده و ساخته است. اين دستگاه در فيلتراسيون مايعات، گازها و مولکول‌ها، امور پزشکي مانند مواد آزادکنندة دارو در بدن، پوشش زخم، ترميم پوست، نانوکامپوزيت‌ها ، نانوحسگرها، لباس‌هاي محافظ نظامي و... کاربرد دارد.

    مهمترين تأثير نانوکامپوزيت‌ها در آينده کاهش وزن محصولات خواهد بود. ابتدا کامپوزيت‌هاي سبک‌وزن و بعد تجهيزات الکترونيکي کوچکتر و سبکتر در ماهواره‌هاي فضايي.
    سازمان فضايي آمريکا (ناسا) در حمايت از فناوري نانو بسيار فعال است. بزرگترين تأثير فناوري نانو در فضاپيماها، هواپيماهاي تجاري و حتي فناوري موشک، کاهش وزن مواد ساختمانيِ سازه‌هاي بزرگ دروني و بيروني، جدارة سيستم‌هاي دروني، اجزاي موتور راکت‌ها يا صفحات خورشيدي خواهد بود.

    در مصارف نظامي نيز کامپوزيت‌ها موجب ارتقا در نحوة حفاظت از قطعات الکترونيکي حساس در برابر تشعشع و خصوصيات ديگر همچون ناپيدايي در رادار مي‌شوند.
    کامپوزيت‌هاي نانوذرة سيليکاتي به بازار خودروها وارد شده‌اند. در سال 2001 هم جنرال موتورز و هم تويوتا شروع به توليد محصول با اين مواد را اعلام کردند. فايدة آنها افزايش استحکام و کاهش وزن است که مورد آخر صرفه‌جويي در سوخت را به همراه دارد.
    علاوه بر اين، نانوکامپوزيت‌ها به محصولاتي همچون بسته‌بندي غذاها راه يافته‌اند تا سدي بزرگتر در برابر نفوذ گازها باشند (مثلاً با حفظ نيتروژن درونِ بسته يا مقابله با اکسيژن بيروني).
    همچنين خواصّ تعويق آتش‌گيريِ کامپوزيت‌هاي سيليکات نانوذره‌اي، مي‌تواند در رختِ خواب‌، پرده‌ها و غيره کاربردهاي بسياري پيدا کند.

    1- Poly Ethylen
    2- Filler
    3- Clay
    4- Smectite type
     
  2. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    کامپوزیتها -مواد چند سازه ای یا کاهگل های عصر جدید.
    کامپوزیتها (مواد چند سازه ای یا کاهگل های عصر جدید )رده ای از مواد پیشرفته هستند که در آنها از ترکیب موادساده به منظور ایجاد موادی جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی برتر استفاده شده است.اجزای تشکیل دهنده ویژگی خود را حفظ کرده در یکدیگر حل نشده و با هم ممزوج نمی شوند.استفاده از این مواد در طول تاریخ نیز مرسوم بوده است مانند آجرهای گلی که در ساخت آنها از تقویت کننده کاه استفاده می شده است .هنگامی که این دو باهم مخلوط بشوند در نهایت آجرپخته بدست می آید که بسیار ماندگار تر و مقاوم تر از هر دو ماده اولیه یعنی گل و کاه است.
    تقسیم بندی مواد کامپوزیت:
    1)کامپوزیتهای زمینه سرامیکی. ( CMC )
    2)کامپوزیتهای زمینه فلزی. ( MMC)
    1)کامپوزیتهای زمینه پلیمری. ( CMC )
    رایجترین دسته کامپوزیت های زمینه پلیمری هستند که بیش از 90 درصد مصرف جهانی کامپوزیت را به خود اختصاص داده اند.
    فایبرگلاس‌ها یا الیاف شیشه متداولترین الیاف مصرفی کامپوزیت‌ها در دنیا و ایران است . انواع الیاف شیشه عبارتند از انواع E ، C ، S و کوارتز. ترکیب الیاف شیشه نوع E یا الکتریکی ، از جنس آلومینوبور و سیلیکات کلسیم بوده و دارای مقاومت ویژه الکتریکی بالایی است.الیاف شیشه نوع S ، تقریباْْ 40 درصد استحکام بیشتری نسبت به الیاف شیشه نوع E دارند. الیاف شیشه نوع C یا الیاف شیشه شیمیایی ، دارای ترکیب بور و سیلیکات کربنات دو سود بوده و نسبت به دو مورد قبل پایداری شیمیایی بیشتری بخصوص در محیط‌های اسیدی دارد. الیاف شیشه کوارتز ، بیشتر در مواردی که خاصیت دی‌الکتریک پایین نیاز باشد، مانند پوشش آنتن‌ها و یا رادارهای هواپیما استفاده می‌شوند.
    نقاط قوت کامپوزیتها:
    وزن کم این مواد در عین بالا بودن نسبت مقاومت به وزن آنها (حتی تا 15 برابر برخی از فولادها )
    مقاومت بالا نسبت به خوردگی.
    وجود روش های مختلف ساخت و امکان تولید اشکال پیچیده و متنوع.
    موارد کاربرد کامپوزیت:
    1)صنعت هوا-فضا:ساخت بدنه هواپیما .ساخت پره های توربین بادی و پره های هلی کوپتر.پوشش رادار هواپیما.
    2)صنعت نفت وگاز:به منظور ترمیم و تقویت سازه های فرسوده و ترمیم لوله های فرسوده نفت و گاز -.عایق توربین .(کامپوزیت ها با توجه به ساختار شبکه ای و طولی ای که دارند گرما را فقط در جهت طولی منتقل می کنند و نه عرضی بنابر این به عنوان عایق گرما برای دیواره توربین ها مناسب می باشند.-نقل قول از دکتر مظاهری رئیس گروه آیرودینامیک وپیشرانش دانشکده هوا-فضای شریف.)
    3)صنایع دریایی:ساخت بدنه کشتی و تاسیسات فرا ساحلی.
    4)صنعت ساختمان:پوشش کف -نما-سقف و برج های خنک کننده.
    5)صنعت خودرو سازی:ساخت خودره ای سبک و در نتیجه کم مصرف تر.
    آشنایی پروژه هایی در مورد کامپوزیت که در ایران در حال انجام است:
    1) گروه کامپوزیت و چسب -پژوهشگاه پلیمر وپتروشیمی ایران:

    2)ساخت هواپیمای 4 نفره تمام کامپوزیت فجر 3 در شرکت هواپیمایی فجر.
    3)مقاوم سازی پالایشگاه نفت آبادان، پل تقاطع اتوبان شهید همت و اتوبان شیخ فضل الله نوری و نیز دو پل راه آهن در استان یزد.
    4) مقاوم سازی سطح خارجی بتون با استفاده از مواد کامپوزیتی :این طرح توسط موسسه کامپوزیت ایران به عنوان اختراع به ثبت رسیده است.
    به گفته دکتر مهرداد شکریه رئیس موسسه کامپوزیت ایران : در این روش لایه‌هایی از الیاف شیشه یا کربن به ضخامت 3/0 میلیمتر با استفاده از یک رزین مثل اپوکسی روی سازه بتونی کشیده می‌شود و به این ترتیب میزان مقاومت بتون 3 برابر خواهد شد.
    مصرف سرانه مواد کامپوزیتی در کشور :
    مصرف سرانه مواد کامپوزیتی در کشور یک دهم سرانه مصرف در کشورهای پیشرفته است و سالانه بیش از 6 میلیون تن مواد کامپوزیتی به ارزش 145 میلیارد دلار در صنایع مختلف جهان مصرف می‌شود. دکتر مهرداد شکریه، رئیس موسسه کامپوزیت ایران با اعلام این مطلب افزود: سرانه مصرف کامپوزیت در کشورهای پیشرفته جهان 3 کیلوگرم است در حالی که این سرانه در کشور ما تنها 3/0 کیلوگرم است.به گفته عضو هیات علمی دانشگاه علم و صنعت ایران ایران از نظر سرانه مصرف مواد کامپوزیتی، همرده کشورهای آسیایی قرار دارد. وی با اشاره به این که علت پایین بودن سرانه مصرف مواد کامپوزیتی در این قاره وسعت این قاره و نیز وجود کشورهای فقیر در این منطقه است، در عین حال از کشور ژاپن با سرانه 5/4 کیلوگرم در سال به عنوان نمونه‌ای از یک کشور آسیایی پیشرفته با مصرف سرانه مواد کامپوزیتی بالا نام برد.


    بازیافت مواد کامپوزیتی



    نوشتار حاضر، گزارش نهایی یک پروژه تحقیقاتی در زمینه بازیافت مواد کامپوزیتی است. هدف کلی این برنامه پژوهشی ، افزایش کاربرد کامپوزیت های پلیمری گرما سخت، از طریق توسعه فن آوری بازیافت مواد دور ریز بوده است. برای انجام این پروژه دو روش به کار گرفته شد :
    روش کار در دانشگاه برونل به کار گیری مجدد کامپوزیت های گرما سخت خرد شده به عنوان پر کننده درپلیمرها و فن آوری مربوطه بود. یک فن آوری با فرآیندهایی که به تولید محصولاتی با ارزش افزوده بالا منجر می شود. این فرآیندها به ویژه برای بازیافت قراضه های تقریبا تمیز و غیر آلوده کامپوزیتی مناسب هستند.
    در دانشگاه ناتینگهام کار بر روش های حرارتی بستر سیال متمرکز شده بود که انرژی و الیاف را به شکلی مناسب برای تهیه محصولات با ارزش بازیافت می کنند. این فرآیند برای قراضه های آلوده و مخلوط با سایر مواد، حاصل از قطعات صنایعی همچون صنعت خودرو مناسب است.


    این گزارش نتایج کارهای انجام شده در دانشگاه ناتینگهام را بیشتر مورد بررسی قرار می دهد. در این دانشگاه یک فرآیند بستر سیال به کار گرفته شد. فرآیندی که بای بازیافت ماده تقویت کننده و انرژی از طریق سوزاندن زمینه پلیمری مواد کامپوزیتی مناسب است. سپس الیاف بازیافت ی مشخصه سازی شده و کاربرد آنها درجاهایی که ارزش افزوده بالایی دارند نشان داده شده است.

    هدف اصلی این مطالعه، کامپوزیت های گرما سختی بود که درحجم بالا به کارگرفته می شوند. کامپوزیت هایی با زمینه پلی استر، و فنلیک که با الیاف شیشه تقویت شده و با مواد معدنی پر شده اند. کامپوزیت های الیاف کربن نیز مورد مطالعه قرار گرفته اند.

    فرآیند بستر سیال
    به کارگیری بستر سیال برای بازیافت الیاف و شیشه و انرژی از مواد کامپوزیتی، بر مبنای یک کار قبلی در دانشگاه ناتینگهام انجام شد که درآن فرآیندهای گوناگون احتراق به عنوان روش بازیابی انرژی از کامپوزیتها مورد مطالعه قرار گرفته بودند. زمینه پلیمری کامپوزیت هنگام ورود به بستر سیال دما بالا تجزیه شده و این امر منجر به آزاد شدن الیاف و پرکننده و خروج آنها از بستر به وسیله جریان گاز می شود. یک بستر سیال دراندازه های آزمایشگاهی و به قطر 315 میلی متر ساخته شده و هوای سیال ساز به صورت الکتریکی پیش گرم شد تا بستر در دمایی بیش از 750 درجه سانتی گراد کار کند. الیاف و پرکننده ها پس از ترک بستر سیال به وسیله چرخانه از جریان گاز جدا شدند.
    پژوهشهای نخستین روی یک نمونه صنعتی پایه پلی استری انجام شد که به روش قالب گیری ورقه ای ساخته شده بود. نتایج نشان دادند که استحکام الیاف شیشه در طول فرایند با افزایش دما کاهش می یابد. با این وجود حداقل دمایی برای تجزیه پلیمر و آزاد شدن الیاف مورد نیاز بود. به این ترتیب دمای بهینه فرایند تعیین شد.


    در دمای 450 درجه سانتی گراد ، سوختن کامل نمی شد و به محفظه ای برای احتراق ثانویه نیاز بود که در آن، گازهای بستر سیال، پس از جدا شدن از الیاف و پرکننده ها بسوزند. پس از این محفظه، یک مبدل گرمایی قرارداد ه شد که در آن از سوزاندن پلیمر انرژی به دست آید.

    بهینه سازی دستگاه بازیافت الیاف
    سیستم جریان گردبادی الیاف و پرکننده نصب شده، نمی توانست الیاف را به طور کامل از پرکننده جدا کند و برای دستیابی به الیافی با کیفیت بالاتر، به سیستم جداساز بهتری نیاز بود. به همین علت، یک توری چرخان روی مجرای بستر سیال نصب شد. با عبور گازهای خروجی بستر سیال از توری، الیاف در سوراخ های توری گیر می کنند.
    با چرخش توری، الیاف از جریان گاز خروجی جدا شده و داخل یک جریان هوای مخالف قرار می گیرند که الیاف را از توری گذرانده و وارد مجرای جمع کننده می کند. ذرات پرکننده روی شبکه توری جمع نمی شوند. این توری چرخان قادراست الیاف شیشه را با خلوص 80 در صد جمع آوری کند.

    آماده سازی مواد برای بازیافت
    قراضه های کامپوزیتی از داخل یک قیف و به وسیله یک ماردون به درون بستر سیال تغذیه می شوند. موثرترین روش آماده سازی، به کار گیری آسیاب چکشی برای خرد کردن ضایعات است، تا حدی که از یک توری با شبکه های 5 تا 10 میلی متری عبور کنند. نتایج نشان دادند که با کوچک تر شدن ابعاد مواد ورودی، روند فرایند بستر سیال سریع تر می شود و مواد باقی مانده درکف بستر در هر مرحله، کاهش می یابد. با این وجود درچنین شرایطی متوسط طول الیاف بازیافت ی کوتاه تر است. علاوه بر قطعات SMC ، دیگر ضایعات کامپوزیتی تقویت شده با الیاف شیشه نیز از روش بستر سیال بازیافت شدند، از جمله قطعه ای از وینیل استر/ شیشه با پرکننده سیلیس. هر دوی این کامپوزیت ها با روشی مشابه به روش ذکرشده برای قطعات SMC فرآوری شدند، اگر چه تجزیه رزین وینیل اسر بسیار کند تر از پلی استر انجام شد. یک صفحه فنلیک/ شیشه نیز بازیافت شد. رزین فنلیک زمان بیشتری برای تجزیه نیاز داشت و قطعات باقی مانده از الیاف شیشه با سختی به رشته های جداگانه تبدیل می شدند.

    بازیافت قطعات خودرو
    هدف اصلی این پروژه، نمایش امکان بازیافت قطعات کامپوزیتی کهنه و اسقاطی از طریق بستر سیال بود، به ویژه ضایعات صنعت خودرو که در صورت ورود کامپوزیت به صنعت خودرو حجم زیادی خواهند داشت. این ضایعات اغلب به مواد دیگر چسبیده اند و قطعه انتخاب شده برای این آزمایش نیز درصندوق عقب یک خودرو- سازه ای ساندویچی متشکل از دو لایه پلی استر تقویت شده با شیشه و یک مغزی از فوم پلی اورتان – بود. این قطعه رنگ شده بود و تعدادی قطعه فلزی داخل آن قرار داشت. این قطع ابتدا با برش و سپس آسیاب چکشی به قطعاتی کوچک تر از 10 میلی متر خرد شد. سپس تمام محصولات آسیاب شده به درون بستر سیال تغذیه شد و دردمای 450 درجه سانتی گراد فراری شد. خلوص محصول به دست آمده 80 درصد بود. پس از آزمایش مقدار کمی زغال (ناشی از فوم پلی اورتان) و تعدادی قطعه فلزی در بستر سیال باقی مانده بود.

    بازیافت کامپوزیت های الیاف کربن
    چندین آزمایش نیز برای تحقیق در زمینه فرایند بازیافت الیاف کربن ازمواد کامپوزیتی انجام شد. ماده مورد آزمایش، قطعه ای اپوکسی- الیاف کربن بود که به روش پیچش الیاف ساخته شده و با آسیاب چکشی به قطعاتی کوچک تر از 10 میلی متر رد شده بود. آزمایش های بستر سیال تا دمای 5 درجه سانتی گراد انجام شدند و نتایج نشان دادند که تا این دما، اپوکسی از الیاف جدا شد ولی اکسیداسیون زیادی در سطح رخ نداد. الیاف کربن بازیافت ی با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شدند. این الیاف در شرایط مناسب قرار داشتند.

    مشخصه سازی الیاف شیشه بازیافت ی
    الیاف شیشه بازیافت ی به شکل تک رشته های کوتاه بودند. استحکام کششی، مدول یانگ و توزیع طول آنها مورد بررسی قرار گرفت. مدول این الیاف تغییری نداشت ولی کاهش محسوس در استحکام آنها مشاهده شد که دلیل آن دمای بالای بستر سیال بود. استحکام الیاف بازیافت ی در دمای 450 درجه سانتی گراد، نصف استحکام الیاف شیشه اولیه بود. این کاهش استحکام در مقالات نیز گزارش شده است. آزمایش های کنترل شده در کوره آزمایشگاهی ، نشان دادند که این اثر به علت افزایش دمای فرایند است و به نظر میرسد کار مکانیکی در بستر سیال ، تاثیر محسوسی بر استحکام ندارد.
    اندازه گیری توزیع طول الیاف بازیافت ی بسیار دشوار بود. پس از چندین مرحل تحقیق و بررسی، روش پردازش تصویری با به کار گیری چندین نرم افزار دقیق مورد استفاده قرار گرفت. به این ترتیب میانگین طول الیاف بازیافت ی 5-3 میلی متر گزارش شد.
    بررسی تصویرهای میکروسکوپی الیاف نیز نشان دهنده کیفیت خوب الیاف و آلودگی سطحی بسیار کم بود. به این ترتیب فرایند بستر سیال روشی مناسب برای جداکردن الیاف از زمینه های پلیمری است.
    .................................................. .................................................. ................
    به کار گیری مجدد الیاف شیشه بازیافت ی
    الیاف شیشه بازیافت شده تک رشته های کوتاهی بودند که سفتی آنها برابر سفتی الیاف شیشه اولیه اما استحکام آنها کم تر بود. بر پایه شکل و اندازه آنها، امکان به کار گیری این الیاف درکاربردهای مورد بررسی قرار گرفت که استحکام الیاف درآنها به اندازه سفتی مهم نبود. دو کاربرد با جزئیاتی که درپی خواهد آمد مورد بررسی قرار گرفتند. در هر دوی این کاربردها الیاف بازیافت ی مستقیما به جای الیاف نو به کار گرفته شدند. بنابر این می توان گفت الیاف بازیافت ی این توان بالقوه را دارند که به صورت موادی ارزشمند مورد توجه قرار گیرند.

    1. تهیه پارچه سوزنی
    پارچه سوزنی الیاف شیشه کربرد های بسیاری ، در صنعت کامپوزیت و چه در دیگر صنایع دارد. این نوع پارچه ها به روش های گوناگون تهیه می شوند و متداول ترین روش، فرایندی تر مشابه روش شبیه به صورت تک رشته هایی درون یک مایع پراکنده شده و سپس روی یک پارچه توری یا الک خوابانده می شود تا بافت مورد نظر به دست آید. از آنجائی که در بسیاری از کاربردها استحکام پارچه ویژگی زیاد مهمی نیست، این فرایند، فرایندی ایده آل به ویژه برای به کارگیری دوباره الیاف شیشه بازیافت ی است.

    پارچه های تهیه شده با نسبت های گوناگون الیاف بازیافت ی، از روش های متفاوتی ارزیابی شدند. به عنوان مثال مناسب بودن بافت سطحی این پارچه ها برای فراهم کردن سطح پرداخت نهایی خوب هم در آزمایشگاه (اندازه گیری زبری سطح) و هم بصورت صنعتی (به کار گیری به عنوان پوشش یک یا چند لایی) آزمایش شد و در هر دو آزمایش ، پارچه نو عمل کرد. آزمایش های محیطی نیز به این صورت انجام شد که پارچه به عنوان بافت پوششی یک یا چند لایه به کار گرفته شد و سپس قطعه درمعرض محیط فرساینده مناسبی قرار گرفت و مجددا مشاهده شد که کارایی پارچه تهیه شده از الیاف بازیافت ی، تفاوتی با پارچه های نو نداشت. استحکام پارچه سوزنی بازیافت ی، به علت کاهش استحکام تک تک الیاف، عمدتا کم تر از پارچه سوزنی نو بود، اگر چه طول کوتاه تر الیاف نیز تاثیر گذار بود.

    2. قالب گیری ترکیبات گرما سخت
    ساخت ترکیبات گرم سخت به روش قالب گیری نیز فرصت مناسبی برای به کار گیری مجدد الیاف شیشه بازیافت ی است. این مواد معمولا رکاربردهای نیازمند استحکام زیاد به کارگرفته نمی شوند و فرایند ترکیب سازی آنها با کمی اصلاح، می تواند برای الیاف بازیافت ی تغییر داده شود. آزمایش های انجام شده روی یک ترکیب قالب گیری خمیری (DMC) درآزمایشگاه نشان دادند که جایگزینی الیاف شیشه بازیافت ی به جای الیاف معمولی تا 50 درصد تاثیر قابل ملاحظه ای بر ویژگی های مکانیکی ماده-استحکام کششی، مدول و استحکام ضربه ندارد.
    به دنبال این آزمایش ها، یک قطعه آزمایشی توسط یکی از شرکتهای همکار در پروژه ساخته و به کار گرفته شد. برای ساخت این قطعه با کاربرد الکتریکی، 17 کیلوگرم ترکیب خمیری شکل تهیه شد که در آن 50 در صد الیاف شیشه با الیاف بازیافت ی جایگزین شده بود. فرایند ترکیب سازی وعملیات قالب گیری تحت تاثیر این جایگزینی قرار نرگفت و ترکیب تولید شده از نظر ظاهری تفاوتی با سایر ترکیبات نداشت. ویژگی های مکانیکی و الکتریکی قطعه DMC تولید شده با الیاف بازیافت ی درمحدوده قابل قبولی قرار داشت.

    .................................................. .................................................. ....................
    تحلیل اقتصادی
    به منظور ارزیابی چشم انداز احتمالی توسعه بیشتر فرایند بستر سیال و تعیین حوزه هایی که اصلاح آنها می تواند به بیشتر عملی شد این فرایند منجر شود، یک برآورد اقتصادی ازاین فرایند انجام شد. برای انجام این تحلیل ابتدا یک کارخانه بازیافت د رمقیاس واقعی طراحی شده و تجهیزات مورد نیاز ، اندازه تجهیزات و شرایط کار آنها (دما، فشار، سرعت، جریان سیال و...) مشخص شد.
    نتایج نشان دادند که برای سر به سر شدن هزینه های این کارخانه، توان بازیافت آن باید 10000 تن در سال باشد. برای این که کارخانه پس از 10 سال، سالانه 3 درصد سود داشته باشد، توان بازیافت آن باید 15000 تن در سال باشد.
    تغییر و بهبود فرایند بستر سیال ممکن است به افزایش توان تولید و عملی تر شدن چنین طرح هایی منجر شود. تحلیل هزینه های مشابهی برای کارخانه بازیافت الیاف کربن شیشه ارزش بیشتری دارد، تاسیس چنین کارخانه ای با توان تولید چند صد تن الیاف در سال امکان پذیر خواهد بود.
     
  3. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    فرايند توليد سرب
    -----------------
    سرب و روي مي توانند به صورت پيرومتالورژي و هيدرومتالورژي ، بسته به نوع کاني به کاررفته به عنوان بار الکتريکي توليد شوند. در فرايند پيرومتالورژيکي ، سنگ معدني که متمرکز مي شود شامل سرب، روي يا هر دوي آنهاست. تمرکز سرب مي تواند 50 الي 70 درصد و محتواي سولفور کانه هاي سولفيدي در حدود 15 الي 20 درصد باشد. تمرکز روي در حدود 40 تا 60 درصد است وبه همراه محتواي سولفور در کانيهاي سولفيدي حدود 26 تا 34 درصد مي باشد.

    مواد معدني که به صورت مخلوط سرب و روي متمرکز مي شوند، معمولا به نسبت کمتري حاوي فلز متمرکز مي باشند. در حين عمل سينترينگ (کلوخه سازي) از جريان اکسيژن يا هواي گرم براي اکسيده کردن سولفور موجود در به دي اکسيد سولفور استفاده مي شود.

    کوره هاي جريان هواي گرم در پروسه هاي متداول، براي تبديل و پالايش ترکيبات سرب به سرب توليدي مورد استفاده قرار مي گيرند.

    فرايند سرب اوليه
    فرايند توليد سرب اوليه به صورت پيرومتالورژي متداول ، شامل 4 مرحله است: کلوخه سازي(سينترينگ)، ذوب شدگي، تفاله گيري(رويه گيري) و پالايش. ماشين کلوخه سازي توسط ميله تغذيه که به طور عمده از تجمع سرب ساخته شده است تغذيه مي شود. ديگر مواد خام نيز شامل آهن، سيليس، جريان سنگ آهک، کک، کربنات سديم، خاکستر، پيريت، روي و ذرات ريز تجمع يافته از آ لودگي وسائل کنترل شده احتمالا اضافه مي شوند. خوراک کلوخه سازي، همراه با کک به طرف يک کوره جريان هواي گرم به منظور کاهش دادن هدايت مي شود، جائيکه کربن به مانند سوخت عمل مي کند ومواد در بر گيرنده سرب را مي سوزاند.

    سرب مذاب به طرف انتهاي پايين کوره جريان پيدا مي کند، جائيکه 4 لايه زير شکل مي گيرد: speiss (سبکترين مواد، به طور عمده آرسنيک و آنتيموان)، matte (سولفيد مس و ديگر سولفيدهاي فلزي)، سرباره کوره جريان هوا (سيليکاتهاي اوليه) و شمش سرب (با98% وزني).matte و speiss براي بازيافت مس و فلزات گرانبها به ذوب کننده مس فروخته مي شود. سرباره کوره هواي گرم که شامل روي، آهن، سيليس و آهک است در پيلها ذخيره شده و اندکي از آن مجددا استفاده مي شود. انتشار اکسيد سولفور در کوره هاي جريان هوا از ميزان هاي کم سولفيد سرب باقيمانده و سولفاتهاي سرب در خوراک سينتر بوجود مي آيد.

    شمش سرب ناهموار حاصل ازکوره هواي گرم، معمولا قبل از آنکه دستخوش عمل پالايش گردد به عمليات مقدماتي در کوره نياز دارد. در ضمن عمل تفاله گيري ، شمش در کوره به هم زده و سرد مي شود درست تا بالاي نقطه انجماد ، 370 – 425 درجه سانتي گراد.يک تفاله

    از اکسيد سرب همراه با مس ، آنتيموان و ديگر فلزات که به سمت بالا شناور است تشکيل شده ودر بالاي سرب مذاب متبلور مي شود. تفاله به سمت کوره براي بازيافت مقادير عناصر غير سربي منتقل مي شود.

    شمش سرب براي استفاه در روشهاي پيرومتالورژي براي انتقال و جا به جا کردن مواد غير سربي باقيمانده (به طور مثال طلا،نقره، بيسموت، روي و اکسيدهاي فلزي مانند اکسيدهاي آنتيموان، ارسنيک، قلع و مس) پالايش مي شود.سرب در يک کوره آهني ريخته گري در 5 مرحله پالايش مي شود: ابتدا آنتيموان، قلع و ارسنيک حذف مي شوند، پس از آن طلا و نقره توسط اضافه شدن روي برداشته مي شوند. عمل تصفيه با اضافه شدن کلسيم و منيزيوم که با بيسموت ترکيب ميشود،براي شکل دادن به ترکيب نامحلول که از کوره به صورت سرباره گرفته شده است، ادامه مي يابد. در مرحله نهايي، کربنات سديم قليايي، نيتراتها يا هر دوي آنها شايد براي انتقال هرگونه اثر ناخالص فلز باقيمانده ، اضافه شوند. سرب تصفيه شده خلوص 99.90 تا 99.99 درصد خواهد داشت و ممکن است براي تشکيل آلياژ، با ديگر فلزات مخلوط شود يا اينکه به طور مستقيم براي شکل گيري در قالب قرار داده شود.
    جداسازی سرب محلی در طبیعت یافت می‌شود اما کمیاب است.امروزه معمولاً سرب در کانیهایی همراه با روی ، نقره و ( بیشتر) مس یافت می‌شود و به همراه این مواد جدا می‌گردد.ماده معدنی اصلی سرب گالن(PbS) است که حاوی ۶/۸۶٪ سرب می‌باشد.سایرکانیهای مختلف و معمول آن سروسیت ( PbCO۳ ) و انگلسیت (PbSO۴) می‌باشند.اما بیش از نیمی از سربی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد بازیافت ی می‌باشد. سنگ معدن به‌وسیله مته یا انفجار جداشده سپس آنرا خرد کرده و روی زمین قرار می‌دهند.بع از آن سنگ معدن تحت تأثیر فرآیندی قرار می‌گیرد که در قرن نوزدهم در Broken Hill استرالیا بوجود آمد.یک فرآیند شناورسازی ، سرب و دیگر مواد معدنی را از پس مانده‌های سنگ جدا می‌کند تا با عبور سنگ معدن ، آب و مواد شیمیایی خاص از تعدادی مخزن که درون آنها دوغاب همیشه مخلوط می‌شود ، عصاره‌ای بوجود آید.درون این مخزنها هوا جریان یافته و سولفید سرب به حبابها می‌چسبد و بصورت کف بالا آمده که میتوان آنرا جدا نمود.این کف ( که تقریباً دارای ۵۰٪ سرب است) خشک شده سپس قبل از پالایش به منظور تولید سرب ۹۷٪ سینتر می‌شوند. بعد ازآن سرب را طی مراحل مختلف سرد کرده تا ناخالصیهای(ریم) سبک تر بالا آمده و آنها را جدا می‌کنند.سرب مذاب با گداختن بیشتر به‌وسیله عبورهوا از روی آن وتشکیل لایه‌ای از تفاله فلز که حاوی تمامی ناخالصیهای باقی مانده می‌باشد تصفیه شده و سرب خالص ۹/۹۹٪ بدست می‌آید.
     
  4. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    لیچینگ
    -------
    مقدمه: - كليات روش هاي توليد مس: روش هاي توليد مس از سنگ معدن در صنعت، شامل دو روش عمده پيرومتالورژي و هيدرومتالورژي مي باشد. روش پيرومتالورژي شامل مراحل استخراج كانسنگ، پرعياركردن، ذوب و ريخته گري اند و در نهايت پالايش الكتروليزي و دستيابي به مس خالص مي باشد. روش هيدرومتالورژي شامل مراحل استخراج كانسنگ، خردابش ،آگلومراسيون ، انحلال و پالايش است. - هيدرومتالورژي و ضرورت آن: امروزه جهت گيري و رويكرد صنعت توليد مس به سوي روش هاي هيدرومتالورژي مي باشد. اين امر با توجه هزينه هاي سنگين مواد اوليه، سرمايه گذاري بالا ، نيروي انساني و وجود مشكلاتي نظير آلودگي‫هاي زيست محيطي، مصرف بالاي انرژي و عدم امكان استفاده مجدد از مواد مصرفي، روز به روز از اهميت بيشتري برخوردار مي گردد. تحولات و پيشرفت اين رشته در صنعت متالورژي استخراجي، ناشي از سازگاري بيشتر اين روش با محيط زيست و مصرف كمتر انرژي مي باشد كه گسترش آن مرهون كشف و ساخت حلال ها و رزين‫هاي آلي انتخابي و كاربرد ميكروارگانيسم ها بوده است. آمار و اطلاعات گزارش شده نشان مي‫دهد كه با پيشرفت و توسعه فرآيندهاي هيدرومتالورژي در سال هاي اخير، روند افزايش توليد مس و ساير فلزات پايه از اين روش افزايش چشمگيري داشته است. به طوري كه سهم توليد مس به كمك روش هيدرومتالورژي، از 15 درصد در سال 1998 به 20 درصد در سال 2003 افزايش يافته است و بررسي ها و پيش بيني هاي انجام شده توسط سازمان هاي معتبر بين المللي حاكي از استمرار روند صعودي توليد هيدرومتالورژي و كاهش توليد به روش پيرومتالورژي در سال‫هاي آينده مي‫باشد. - روش هيدرومتالورژي: در روش هيدرومتالورژي، كانسنگ هاي معدني پس از استخراج از معدن تحت عمليات خردايش و آگلومراسيون قرار گرفته و با انجام عمليات انحلال (ليچينگ ) بر روي آن، محلول حاوي عنصر معدني حاصل مي‫شود. در ادامه فلز مس از اين محلول به كمك فرآيند هاي پالايش (جدايش با حلال يا تبادل يوني و الكترووينينگ) استحصال مي گردد. روش هاي انحلال عموماً به دو دسته اصلي انحلال بدون كمك ميكروارگانيسم و انحلال به كمك ميكروارگانيسم ها قابل تفكيك مي‫باشد. در طي فرآيند ليچينگ، كانسنگ حاوي كاني هاي عناصر (مانند مس) قابل حل توسط يك عامل شيميايي (مانند اسيد سولفوريك)، با قرار گرفتن در مجاورت محلول آبي حاوي اين عامل در شرايط شيميايي و فيزيكي مناسب، دچار انحلال شده و عناصر مورد نظر در اثر اين انحلال به صورت يون درآمده و از آن جدا مي شوند. روش ليچينگ خود به انواع مختلف شامل ليچينگ توده اي ، ليچينگ درجا ، ليچينگ با همزن ، ليچينگ حوضچه اي و ليچينگ تحت فشار تقسيم مي گردد. در روش ليچينگ توده اي يا هيپ ليچينگ،كانسنگ به صورت توده اي در محلي انباشته شده و محلول حاوي عامل شيميايي از بالا بر روي آن ريخته مي‫شود تا در اثر جريان ثقل از ميان خلل و فرج موجود در توده كانسنگ عبور كرده و كاني مورد نظر را حل كند. در مورد كانسنگ مس، كاني‫هاي اصلي مس‫دار شامل كاني هاي اكسيدي (مانند مالاكيت يا كربنات مس و.....) و كاني هاي سولفيدي (مانند كالكوپيريت يا سولفيد مس و آهن و....) هستند. در روش هيپ ليچينگ با پاشش محلول اسيد سولفوريك تحت شرايط شيميايي و فيزيكي مناسب، كاني هاي اكسيدي مس به راحتي حل مي‫شوند. ليكن در مورد كاني هاي سولفيدي اين فرآيند قدري پيچيده تر مي شود و اسيد به تنهايي امكان انحلال سريع اين كاني ها را ندارد. بنابراين از گذشته تاكنون كوشش هاي در اين راستا صورت گرفته است تا بتوان كاني هاي سولفيدي مس را به روش ليچينگ حل نمود كه اين تلاش ها منجر به ابداع روش هاي مختلفي از جمله بيوليچينگ گرديد. - لیچینگ: شستشو وخیساندن یک مخلوط در یک حلال برای جدا کردن انتخابی مواد محلول در آن(انحلال انتخابی) - انتخاب حلال بستگی دارد به: 1)ترکیب شمیایی و ساختار سنگ معدن (یا کنستانتره) وکانی 2)هزینه 3)خورندگی 4)سمیت 5)قابلیت بازیابی - به کارگیری حلال : 1) به تنهایی 2) همراه با مواد اکسیدکننده: هوا،اکسیژن ، پراکسید هیدروزن ، یون فریک و... 3)همراه مواد احیاکننده : یون فرو ،آهن فلزی ، ذرات کربن ، دی اکسید گوگردو... معمول ترین عوامل لیچینگ اسیدها می باشند و اسید سولفوریک نیز به عنوان مهم ترین عامل لیچینگ مطرح است. در این آزمایش تاثیر عوامل دما ، زمان و تلاطم بر سرعت انحلال اکسید مس در اسید سولفوریک مورد بررسی قرار گرفت .

    -آزمایش: مواد مورد نیاز: آب مقطر، اسید سولفوریک و اکسید مس وسایل مورد نیاز: بشر، پیپت ، دستگاه حمام آب ، هم زن ، ترازو ، زمان سنج ، کاغذ صافی و قیف روش انجام آزمایش: ابتدا میزان 50cc آب مقطر داخل بشر ریخته شد و توسط پیپت میزان 2.7cc اسید سولفوریک به آن اضافه شد و سپس با افزودن آب مقطر آن به 100ccرسانده شد .سپس 1grاکسید مس وزن شده با ترازو با دقت 0.01grبه آن افزوده شد .تا اینجا روش انجام آزمایش برای بررسی پارامترهای موثر بر سرعت انحلال(دما ،زمان و تلاطم) ثابت بود. برای بررسی دما و زمان : دوازده نمونه طبق روش بیان شده آماده وسپس چهارتای آنهادر حمامی با دمایc 30ْ ،چهارتا در حمامی با دمایc 40ْ وچهارتای دیگر در حمامی با دمایc ْ60 قرار داده شدند و همزن با دور 200rpm در آنها قرار داده شد برای مدت زمان های 3 ،5 ،10 و15 دقیقه که پس از پایان زمان ها محلول ها با عبور ازصافی که با دقت 0.01gr وزن شده بود صاف شدند سپس به صافی ها زمان داده شد تا خشک شدند و پس از خشک شدن با دقت 0.01grوزن شدندو با بررسی وزن اکسید مس باقیمانده روی صافی به بررسی تاثیر عوامل دما وزمان بر سرعت انحلال پرداخته شد. برای بررسی تلاطم: چهار نمونه طبق روش بیان شده آماده شد سپس هر چهار نمونه در حمام هایی با دمایc 40ْ قرارداد ه شدند وهمزن در آن ها به ترتیب با سرعت های 40 ، 60 ، 100 و 200دور بر دقیقه برای 5 دقیقه قرار داده شد سپس محلول ها ها با عبور ازصافی که با دقت 0.01gr وزن شده بود صاف شدند سپس به صافی ها زمان داده شد تا خشک شدند و پس از خشک شدن با دقت 0.01grوزن شدندو با بررسی وزن اکسید مس باقیمانده روی صافی به بررسی تاثیر عامل تلاطم بر سرعت انحلال پرداخته شد. محاسبات: بازده لیچینگß
    ((w.-w)/w.)×100
    w.ß وزن اولیه اکسید مس w ß وزن اکسید مس باقیمانده روی صافی
    نتایج: پارامترهای ثابت در داده های نمودارهای 1و2 عبارتند از: دور همزن:200rpm نرمالیته اسید: 1N جرم اکسید مس اولیه: 1gr
    داده های ثابت در نمودار3 عبارتند از: دما:c40ْ زمان:5min نرمالیته اسید:1N جرم اکسید مس اولیه:1gr با توجه به نمودارهای 1 و 2 نتیجه گیری شد که دما و زمان تاثیر قابل ملاحظه ای بر سرعت و میزان انحلال اکسید مس در اسید سولفوریک ندارند. باتوجه به نمودار 3 نتیجه شد که با افزایش تلاطم میزان انحلال اکسید مس در اسید سولفوریک افزایش یافت. خطاهای آزمایش: 1) هم دما نبودن محلول ساخته شده با دمای موردنظر وشروع آزمایش که باعث شد مخصوصا در زمان های کم نتایج دچار خطا باشد. 2)انجام آزمایش ها فقط برای یک بار نیزخود باعث خطا در آزمایش بود.
    نتیجه گیری کلی: 1)دما تاثیر قابل ملاحظه ای بر بازده لیچینگ نداشت در نتیجه می توان دما را دمای محیط در نظر گرفت که باعث کاهش هزینه ها نیز می شود. 2)زمان نیز تاثیر چندانی بر بازده لیچینگ نداشت در نتیجه برای افزایش سرعت کار می توان زمان را نیز زیا بالا نبرد. 3)تلاطم که توسط همزن ایجاد می شد تاثیر مستقیم بر بازده لیچینگ داشت به طوری که با افزایش تلاطم به عنوان مثال از 40rpmبه 200rpmبازده لیچینگ از34%به58% افزایش یافت. البته باید توجه کرد تلاطم هم تا حدی برای افزایش بازده لیچینگ مناسب اسب چون هم با افزایش تلاطم هزینه ها افزایش می یابد و هم محلول هم تا حدی قابلیت حل کردن جزء حل شونده را در خود دارد وپس از آن هر چه هم تلاطم بالا رود تاثیری نخواهد داشت که البته در این آزمایش به آن تلاطم نرسیدیم.
     
  5. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    نقش آلومينيوم در فولاد گالوانيزه
    درطي قرن‌ها فلز روي به‌عنوان يکي از عناصر براي افزايش طول عمر و کارايي فولادبه‌کار گرفته شده است. لعاب‌دهي توسط فلز روي يکي از راه‌هاي موثر و اقتصادي برايمحافظت فولاد در برابر خوردگي است. لعاب روي يا گالوانيزه فولاد باعث ايجاد ترکيببي‌نظيري از خصوصيات مثبت مي‌شود که در زير به برخي از آنها اشاره مي‌کنيم:

    * استحکام بالا که توسط لايه‌هاي زيرين فولادي تعيين مي‌شود.

    * قابليت شکل‌پذيري که براي ورق‌هاي فولادي لعاب داده شده تحت عمليات نورد، يک خصوصيتکليدي است.

    * وزن سبک فولادهاي ساختماني در مقايسه با مواد ديگر.

    * مقاومت خوردگي در دراز مدت در کنار حفظ زيبايي ظاهري

    * قابليت بازيافت همبراي ضايعات به جا مانده از سازه‌هاي ساختماني و هم براي پايان چرخهحيات.

    * قيمت مناسب در رقابت با مواد ساختماني با کيفيت مشابه.

    بااين دلايل، فولاد گالوانيزه به عنوان يک ماده ايده آل براي کاربرد انبوه درساختمان‌ها است. در بازار سازه‌هاي مسکوني، فولاد گالوانيزه، نقش ويژه و بسيار موثررا در اسكلت‌ها، سقف‌ها، آبراهه‌ها و ناوداني‌ها، کانال‌ها (سرمايشي، گرمايشي وتهويه) و نيز اسباب منازل دارا است. فولاد گالوانيزه در برابر خوردگي مقاوم است. درکشورهاي صنعتي، حداقل 4 درصد از توليد ناخالص داخلي (GDP) در هر سال به‌دليل خوردگيآسيب مي‌بيند و در 15 سال گذشته گرايش خريداران و توليدکنندگان به سمت نياز بهافزايش مقاومت در برابر خوردگي به واسطه استفاده بهينه از فلز روي و کاربردهايبيشتر فولاد لعاب داده شده با روي، بوده است.


    نحوه عملکرد رويبه‌عنوان محافظ

    فولاد لخت در اکثر محيط‌هاي موجود خورده مي‌شود. پوشش روي با دو روش محافظتي موجب افزايش مقاومت فولاد در مقابل خوردگي مي‌شود کهاين دو روش سد فيزيکي و عامل کاتودي هستند که در زير به آنها اشاره خواهيمکرد.


    سد محافظتي

    اندودکاري با روي يک سد فلزيثابت و غيرقابل نفوذ به‌وجود مي‌آورد که مانع از تماس رطوبت با فولاد مورد نظرمي‌شود. بدون تماس مستقيم با رطوبت، خوردگي نيز به‌وجود نخواهد آمد. اگرچه، بافرسايش تدريجي روي به‌دليل افزايش تخريب آهسته با توجه به‌وجود آب و آلاينده‌هايمحيطي در کاربردهاي فضاي آزاد، عمر محافظت متناسب با ضخامت پوشش قطعهاست.

    اين مسئله تا سال‌ها از موضوعات مورد علاقه محققين بوده و در مطبوعاتهمواره گزارش‌هاي زيادي در مورد کارايي فلز روي در شرايط متفاوت با افزايش آلياژهايمختلف به پوشش و ضخامت‌هاي متفاوت پوشش‌ها، ديده شده است.

    در صورتي که حفاظجداره بيروني کامل باشد، خوردگي در ساختار داخلي (اسکلت جداره‌ها و خرپاهايشيرواني) قابل توجه نخواهد بود.

    بدون آنکه مجبور باشيم ضخامت پوشش راافزايش دهيم، عمر ماندگاري پوشش محافظتي را مي‌توان به روش‌هاي مختلف بهبود بخشيد. افزودن آلومينيوم به ترکيب آلياژ پوشش از قبيل گالفانا(Galfana) و گالوالوم (Galvalumea)، يا استفاده آن به صورت پوشش رنگي، به مقدار قابل توجهي عمر پوششورق‌هاي فولادي را افزايش خواهد داد.


    محـافظتکاتـودي

    از ديگر مکانيزم‌هاي مهم محافظتي، توانايي الکتريکي (galvanically) قابل توجه روي براي محافظت از فولاد است. وقتي ميله فولادي بهدلايلي مانند لب پر شدن يا خراش سطحي در معرض رطوبت قرار گيرد، فلز روي به اصطلاحخود را فدا مي‌کند و در مجاورت فولاد صدمه ديده، مصرف مي‌شود و از فولاد محافظتمي‌کند. با حضور بي‌درنگ فلز روي، فولاد خورده نخواهد شد تا اينکه روي کاملا مصرفشود. اين مزيت ورق‌هاي فولادي اندودکاري شده، به‌خصوص زماني که زير لايه‌هايآلومينيومي يا پوشش رنگ محافظ به تدريج از بين رود، از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. وجود روي در حفاظت کاتودي يک امر کليدي است. تمام پوشش‌هاي فلزي که در آنها فلز رويبه‌کار مي‌رود، شامل گالفانا و گالوالوم، از اين خصوصيت سودمند بهره‌مندهستند.


    شکـل‌پذيري و کشش سطحي

    زماني کهاسکلت‌ها و سقف‌هاي فولادي در ساختمان‌هاي مسکوني به‌کار گرفته شوند، تماميپوشش‌هايي که در آنها روي وجود دارد به‌طور مداوم تحت عمليات‌هاي آماده‌سازي غوطهوري و پيش گرم قرار مي‌گيرند بدين صورت که ورق‌هاي فولادي در حمامي از روي مذاب ياآلياژ روي فرو برده مي‌شوند که به اين فرآيند گالوانيزه پيوستهمي‌گويند.

    باند مياني بين فولاد و روي يک باند متالورژيکي است به‌طوري کهيک حلقه فولادي لعاب داده شده با روي مي‌تواند بدون اينکه پوشش آن صدمه ببيند برشبخورد، سوراخ شود و يا شکل بگيرد. با توجه به ضخامت فولاد، محدوديت‌هاي شعاع خمش ووزن پوشش وجود دارد، اما اين موارد شناخته شده هستند و به توليدکنندگان ورق‌هايفولادي لعاب داده با کاربردهاي ساختماني بستگي دارند.


    نقشآلـومينيوم در فولاد گالـوانيزه

    اگرچه روي استفاده شده براي پوششفولادها هيچ‌گاه به صورت خالص به‌کار نمي‌رود ليکن همواره با ديگر عناصر (فلزي ياغيرفلزي) ترکيب مي‌شود. يکي از مهمترين و رايج‌ترين عناصر فلزي آلومينيوم است. آلياژ خالص آلومينيوم به دلايل متعدد از قبيل، افزايش کاربرد روي در بهبود قطعيخصوصيات شکل‌پذيري و مقاومت در برابر خوردگي پوشش فولاد، به آن افزودهمي‌شود.

    بنابر گزارش‌هاي اخير تنها براي يک فرآيند پوشش‌دهي به روش غوطهوري گرم پيوسته، کلاف فولادي تحت عمليات نورد گرم و نورد سرد قرار مي‌گيرد، سپس بهترتيب باز شده، تميز مي‌شود، به آن حرارت داده شده يا تحت عمليات حرارتي قرارمي‌گيرد، از حمام مذاب روي عبور داده مي‌شود، سرد شده و در آخر دوباره کلافمي‌شود.


    پوشش گالوانيزه

    پوشش گالوانيزه به‌دستآمده از فرآيند غوطه‌وري گرم پيوسته و اکثر محصولات رايج فولاد گالوانيزه، به روشغوطه‌وري فولاد در حمام مذاب روي توليد مي‌شوند که اين حمام شامل مقدار کمي از فلزآلومينيوم (1/0 تا 3/0 درصد) و در صورت امکان آنتيموان و نيز فلز روي (03/0 تا 1/0درصد) است. در دماي بالا در حمام مذاب روي، روي و آهن به صورت يک لايه بين فلزي تردبين فلز پايه (فولاد) و پوشش آن (روي) واکنش مي‌دهند. وظيفه آلومينيوم ممانعت ازانجام اين واکنش و کاهش ضخامت لايه بين فلزي است.

    ساختار پوشش مورد نظر دربهترين حالت از يک لايه روي بر فولاد تشکيل شده است که اين دو با يک لايه نازک ازآلومينيوم خالص از يکديگر جدا مي‌شوند. اين پوشش براي توليد محصولاتي با خصوصياتمطلوب مقاوم در برابر خوردگي و شکل‌پذيري، اقتصادي است.


    پوششگالفان (®Galfan)

    گالفان يک آلياژ روي شامل 5 درصد وزني آلومينيوماست. در روند توليد بين پوشش‌هاي گالفان و گالوانيزه، تنها اختلاف اساسي، آلياژمخلوط به کار گرفته شده در حمام مذاب روي است.

    ريزساختار اين پوشش، دراصطلاح يوتکتيک ناميده مي‌شود که از يک ترکيب آلياژي تشکيل شده که در دماي خاصيمنجمد مي‌شود که به آن دماي يوتکتيک آلياژ مي‌گويند. ساختار يوتکتيک يک زنجيرهمتناوب و ظريف، غني از فلز روي در زمينه‌اي از صفحات آلومينيوم است. بعد از خارجکردن فولاد لعاب داده شده از حمام فلز مذاب، براي ايجاد يک ساختار فلزي محکم و خواصمطلوب پوشش، سرد کردن با سرعت بالا ضروري است.

    ساختار محکم اين پوشش دارايخاصيت شکل‌پذيري عالي است. گالفان مي‌تواند در کاربردهاي شکل‌دهي سخت از قبيل کششبالا (Deep Drawing) مورد استفاده قرار بگيرد. ميزان آلومينيوم موجود (بيشتر ازاستاندارد پوشش‌هاي گالوانيزه) موجب افزايش خوردگي بيشتر از پوشش گالوانيزه مي‌شود. اين درحالي است که وجود آلومينيوم باعث افزايش هزينه آلياژ مي‌شود، همچنين با کاهشميزان روي در حقيقت توان حفاظتي الکتريکي روي نيز کاهشمي‌يابد.


    پوشش گالوالوم (Galvalume ®)

    گالوالوم يک آلياژ روي شامل 55 درصد وزني آلومينيوم و 5/1 درصدوزني سيليسيوم است. همانند گالفان تنها تفاوت اساسي در روند توليد با پوشش‌هايگالوانيزه، آلياژ مخلوط به‌کار گرفته شده در حمام مذاب روي است.
    ساختار اينآلياژ از يک مجموعه دندريتي به همراه رشته‌هاي پراکنده و به هم تنيده از فازهاي غنياز روي و آلومينيوم و همچنين ذرات سيليسيوم خالص، شکل گرفته است. به دليل وابستگياين آلياژ به آلومينيوم بالاي موجود در آن مي‌توان گفت که اين آلياژ رفتاري هماننديک پوشش آلومينيومي به همراه روي دارد در حالي که آلياژ گالفان داراي رفتاري ماننديک پوشش روي به همراه آلومينيوم است.

    در نتيجه گالوالوم داراي يک خاصيتمقاومت بالا در برابر خوردگي و حرارت است، اما محافظت الکتريکي آن پايين است. هزينهتوليد آن نيز به‌دليل افزايش قيمت آلياژ به کار رفته و نيز احتياج به حمام مذاب بادماي بالاتر، از پوشش‌هاي گالوانيکي بيشتر است.


    تفسير کليگالفان و گالوالوم

    همان‌گونه که گفته شد وجود روي در حفاظت کاتودييک امر کليدي است. تمام پوشش‌هاي فلزي که در آنها فلز روي به‌کار مي‌رود، شاملگالفان و گالوالوم، از اين خصوصيت سودمند بهره‌مند هستند. هر دوي اين پوشش‌ها،محصولات اختصاصي هستند و تحت ليسانس شرکت‌هاي دارنده حق انحصاري اين دو محصول توليدمي‌شوند.


    مباحث زيست‌محيطي

    آنچه که روشن استفلز روي از نظر زيست‌محيطي يک انتخاب مناسب است و همواره قابل بازيافت است. زمانيکه اثرات محيطي پوشش‌هاي داراي روي مطرح مي‌شود، تاثيرات محلي در حد کلان و تاثيراتبلندمدت بايد مورد توجه قرار گيرد.

    فلز روي يکي از عناصر موجود در طبيعتاست که براي بقاي تمامي موجودات زنده، از قبيل انسان، حيوانات، گياهان و جاندارانميکروسکوپي ضروري است. هنگامي که پوشش مورد نظر در معرض محيط آزاد قرار داشته باشدمقدار کمي از روي موجود در آن شسته خواهد شد که اين مقدار روي معمولا از نظر زيستيغيرقابل دسترسي است و مقدار آن به قدري است که تاثير خاصي بر اکوسيستم مجاور خودندارد.


    اما در مقياس کلان، با استفاده از پوشش‌هاي روي دار، عمر و دواممحصولات فولادي در برابر خوردگي افزايش مي‌يابد که اين امر متقابلا کمک شاياني بهحفظ منابع طبيعي و کاهش هزينه‌هاي نگهداري، تعمير و جايگزيني آنمي‌کند.
     
  6. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    روش hyl در متالورژی استخراجی
    اچ. وای. ال. سه یکی از متداول ترین روش های احیای مستقیم پرباره‎های سنگ آهن است. اساس احیای مستقیم گندله یا کلوخۀ سنگ آهن در روش اچ. وای. ال. سه توسط گازهای احیاکنندۀ اکسید کربن و هیدروژن، تولیدی از گاز طبیعی طراحی شده است. فرایند اچ. وای. ال. سه از دو قسمت تشکیل شده، قسمت اول شامل راکتور مبدل گاز طبیعی با بخار آب حاوی کاتالیزور برای تولید گاز احیاکننده، شامل اکسید کربن و هیدروژن است. قسمت دوم، بخش احیا است. اجزای تشکیل دهندۀ بخش احیا شامل گرمکن گاز است که دمای گاز احیا کننده را تا 930 درجۀ سانتیگراد، افزایش می‎دهد. سیستم شست و شو دهنده گاز، غبارگیر، سردکنندۀ گاز، سیستم حذف بخار آب و گازکربنیک از گاز خروجی، سایر تجهیزات این روش‎اند. در این روش مخلوط گاز احیایی تولیدی شامل 72 درصد هیدروژن و 16 درصد اکسیدکربن، از تغییر فرم گاز طبیعی با بخار آب در یک مبدل تولید می‎شود.

    روش اچ. وای. ال. سه در مقایسۀ با فناوری‏های مشابه احیای مستقیم، دمای گاز احیا کننده حدود 50 درجۀ سانتیگراد و فشار آن به طور متوسط 6 بار از روش‏های مرسوم، بیشتر است. با توجه به استفاده از بخار آب برای تغییر فرم گاز طبیعی (و عدم استفاده از گاز خروجی کوره)، در این روش می‏توان از سنگ آهن با گوگرد به نسبت بیشتر، استفاده کرد. برای پیشگرم شدن گاز طبیعی در مبدل تولید گاز احیاکننده، گاز طبیعی از راکتور بازیابی گرما ، عبور داده و سپس گوگردزدایی می‏شود تا گوگرد آن به کمتر از 1 قسمت در میلیون کاهش پیدا کند. در فرایند احیا به روش اچ. وای. ال سه، بار جامد تحت نیروی وزن خود، از بالا به سمت پایین کوره حرکت کرده و توسط جریان گاز احیایی بالا رونده، گرم و احیا می‏شود. در قسمت مخروطی شکل پایین کوره، بار احیا شده در کوره با گاز خنک کننده غنی شده با گاز طبیعی، سرد و کربن می‎گیرد.

    محصول کورۀ احیا در این روش می‏تواند به صورت آهن اسفنجی سرد و خشته یا به صورت مذاب باشد. مقدار کل انرژی مصرفی در فرایند اچ. وای. ال. سه برای تولید آهن اسفنجی 2.5 گیگا کالری به ازای هرتن و برای تولید خشته 2.6 گیگا کالری به ازای هرتن است. مقدار مصرف انرژی در روش اچ. وای. ال. سه به ازای تولید هرتن آهن اسفنجی و خشته، در جدول زیر آمده است.





    کربن موجود در آهن اسفنجی اغلب به صورت کاربید و ناشی از واکنش متان یا اکسید کربن با آهن است. تولید کاربید در اثر واکنش آهن با متان گاز طبیعی، یک واکنش گرماگیر بوده و ترکیب آهن با اکسید کربن یک واکنش گرمازا است :





    برای افزایش درصد کربن آهن اسفنجی باید مقدار بیشتری متان، به داخل راکتور، تزریق شود، اگرچه با توجه به ماهیت گرماگیر بودن واکنش، دمای گاز احیا کننده در منطقه احیا، کاهش پیدا می‎کند، که ممکن است بر روی درجۀ فلزی آهن اسفنجی و در کل روی بازده کوره اثر منفی داشته باشد. از ویژگی های عمده برای انتخاب واحدها میزان ایجاد آلاینده های آن واحدهاست که برای واحد اچ. وای. ال. سه در جدول زیر ثبت و طرح تاسیسات احیای مستقیم به روش اچ. وای. ال. سه در شکل زیر نشان داده شده است. موارد مصرف آهن اسفنجی به درجۀ فلزی و میزان کربن آن و در ضمن درجۀ فلزی نیز خود به درصد کربن وابسته است. این وابستگی در جدول زیر نشان داده شده است.
     
  7. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    کانسارها و نشانه های طلا در ایران
    طلا نخستين فلزي است كه توسط بشر شناخته و به‌كار گرفته شد. طلا به‌خاطر ويژگيهايي چون زيبايي، پايداري، كميابي و خواص منحصربه‌فرد، مورد توجه بشر بوده و هست. طلا فزون بر مصارف زينتي كاربرد گسترده‌اي در صنايع مدرن و فوق مدرن دارد. طلا به‌عنوان مهمترين پشتوانه پولي جهان و سرمايه ملي و پشتوانه اقتصادي كشورها و حتي ثروت امن خانواده‌ها مطرح است و كار‌آيي دارد.

    اگر‌چه در حال حاضر هيچ پيوند رسمي بين طلا و پول وجود ندارد ولي هنوز ذخاير طلاي هر دولت به‌عنوان شاخص سلامت اقتصاد آن و ارزش پول رايج آن كشور در نظر گرفته مي‌شود. حجم پول در گردش يك كشور به‌وسيله مقدار طلاي موجود در بانك مركزي آن كنترل مي‌شود و مانع پرقدرتي در برابر تورم است. شايد بتوان گفت عمده تفاوت طلا با ساير عناصر نهفته بودن رابطه تاريخي آن با پول است.

    اكتشاف، استخراج و استحصال طلا در ايران سابقه چند هزار ساله دارد. نياكان ما روشهاي اكتشاف و متالورژي طلا را از هزاره دوم پيش از ميلاد به‌خوبي مي‌شناختند. زيبايي و جلوه‌هاي نقش و نگارهاي طلاكاري شده در مجسمه‌ها و ظروف طلايي متعلق به ايران باستان نمايانگر آشنايي نياكان ما با صنعت طلاكاري مي‌باشد. ضرب سكه‌هاي طلايي توسط داريوش هخامنشي نقش تاريخي اين فلز را در داد و ستدهاي تجاري براي نخستين‌بار نشان مي‌دهد.

    وجود دهها منطقه معدنكاري و سايتهاي معدني مربوط به طلا همه حكايت از درايت و هوشمندي و آگاهي نياكان ما و آشنايي آنها با فن اكتشاف، استخراج و استحصال طلا دارد.

    تاكنون بيش از 100 كانسار و نشانه‌ معدني طلا در ايران گزارش شده است. اغلب اين كانسارها و نشانه‌ها شواهد معدنكاري قديمي را در خود نهفته دارند. در حقيقت ما كمتر كانسار و يا نشانه معدني طلا را يافته‌ايم كه جاي پاي گذشتگان را در آنجا نديده باشيم.

    ذخاير شناخته شده طلا به‌ صورتهاي گوناگون در ايران ديده مي‌شوند، برپايه مطالعات انجام شده و محتويات اين كتاب مي‌توان كل ذخاير طلاي كشور را در سه گروه قرار داد.

    - كانسارها و نشانه‌هاي معدني كه طلا به‌عنوان محصول اصلي آنها تلقي مي‌شود.

    - كانسارهاي مس پورفيري كه طلا به‌عنوان يك محصول جنبي مي‌باشد.

    - كانسارهاي مس و گاه‌ سرب و روي رگه‌اي كه طلا به‌عنوان يك محصول جانبي و گاه به‌عنوان عنصر اصلي هم در نظر گرفته مي‌شود.

    از آنجا كه شناخت ذخاير طلاي كشور براي برنامه‌ريزيهاي اقتصادي و فني اين ماده معدني و گرانبها از نيازهاي بنيادين كشور است و از سوي ديگر منابع و اطلاعات مربوط به ذخاير طلاي كشور بسيار پراكنده مي‌باشند، كارهاي اكتشافي كه تا دهه اخير بر روي طلا صورت گرفته از يك انسجام مركزي برخوردار نبوده است و مراكز متعددي (سازمان زمين‌شناسي كشور سازمان صنايع و معادن استانها، رساله‌هاي كارشناسي ارشد و دكترا و شركتهاي خصوصي داخلي و خارجي و ...) جدا از هم و گاه بي‌خبر از هم هر يك در اكتشاف طلا نقش داشته‌اند. البته در سالهاي اخير تا حد زيادي اكتشافات طلا هدفمند و ستادي شده است.

    همانطور كه گفته شد اطلاعات جامعي از منابع و گزارشهاي فعاليتهاي اكتشافي انجام شده بر روي طلا در سازمانها و نهادهايي كه ذكر شد در دست نيست تا بتوان حتي‌المقدور منعكس‌كننده وضعيت منابع مربوط به ذخاير طلاي كشور باشد. شمار فراواني از دانسته‌ها نيز نزد كسان و يا سازمانهايي است كه گذر زمان آنها را مي‌پراكند و خود و دانسته‌هايشان را به فراموشي و چه‌بسا به نيستي مي‌سپارد.


    برگرفته از کتاب کانسارها و نشانه های معدنی طلا در ایران
     
  8. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    کنورتورهای ال.دی.(l.d.)
    تاریخچه
    نظریه کاربرد اکسیژن تحت فشار روی فلز مذاب، با وجود سرباره توسط پرفسور روبرت دور سوییسی برای اولین بار مطرح گردید و یک کنورتر سه تنی آزمایشی برای این منظور در سال 1947 ساخته شد و در سال 1948 ، در حدود یک تن فولاد به این صورت تولید گردید . بر اساس این آزمایش ، یک کنورتر دو تنی نیز در Linz واقع در اتریش ساخته شد و اولین فولاد محصول آن به شکل موفقییت آمیزی در25 ژوئن سال 1949 به دست آمد.
    اصول این روش، امروزه همان است که در ابتدا بود. فقط گنجایش کنورترها تا حدود 300 تن و نیز مقدار تولید اکسیژن افزایش یافته است ،ولی مدت زمان دمیدن اکسیژن ثابت مانده است.
    روش ال.دی. را می توان برای هر کارگاهی، که دارای فلز مذاب باشد، جهت تهیه فولادهای معمولی ، ساختن ورق ونیز فولادهای آلیاژی به کار برد.

    اصول کار
    قسمت تحتانی کنورتری که در این روش به کار می رود استوانه ای شکل است که به دهانه ای باقطر کمترمنتهی می گردد. کف استوانه مسدود است. دهانه کنورتر ممکن است وسط (متقارن) و یا در یک طرف بدنه کنورتر (غیر متقارن) قرار گرفته باشد.
    گازاکسیژتحت فشار، پس از عبور از داخل لوله ای که با آب سرد می شود ، روی بار کنورتور وارد شده و آن را تصویه می کند. لوله ی اکسیژن، به حالت قائم، در داخل کنورتر تا فاصله معیینی از سطح فلز مذاب پایین آورده می شود. فشار اکسیژن باعث نفوذ آن به داخل فلز مذاب و سرباره گردیده،آن را متلاطم و گرمایی در حدود 300تولید می کند.
    نا خالصی های ایجاد شده با آهکی که به کنورتر اضافه می شود ترکیب و سرباره ای تشکیل می دهد که جهت دفع گوگرد و فسفر موجود در فلز مذاب عامل و ماده اصلی است. این سرباره به دفعات به صورت کفی شکل در و همین پدیده کمک به تصفیه مذاب و تکمیل کار کنورتر می نماید. این کف حجم زیادی از کنورتر را می گیرد که خود در حقیقت مشخصه این طریقه است.
    در طریقه ال.دی. بیشترین کربن موجود در بار به صورت اکسید کربن در آمده و به همین حالت نیز از کنورتر خارج می گردد. خروج اکسید کربن از کنورتر بدون استفاده از ارزش حرارتی آن، عیب و نقص بزرگ این روش است ، زیرا تعادل حرارتی کنورتررا برهم میزند.
    ولی با سوزاندن آن در خارج کنورتر،یعنی در دودکش کنورتر، وتبدیل آن به غیر مستقیم از حرارت آن استفاده می شود. این عمل عمر پوشش کنورتر را افزایش می دهد و در نتیجه باعث کاهش مصرف آجر نسوز برای هر تن فولاد می گردد.

    کنورتر(گلابی)
    قسمت عمده کنورترها از صفحات جوش شده به یکدیگر ساخته شده است. در زیر قسمتهای مختلف یک کنورتر شرح داده شده است:
    الف) وضع داخلی کنورتر، بعضی از اپراتورها،قسمت استوانه ای شکل کنورتر را با تغییر قطر و یا ضخیم تر گرفتن پوشش نسوز،در بغضی از قسمتها که در معرض سایش بیشتری است تغییر میدهند. با ضخیم تر گرفتن و تقویت آن در این قسمتها از ضخیم تر کردن پوشش از سایر مناطق،که لزومی ندارد،جلوگیری می شود.به هر صورت شکل داخل کنورتر باید به همان وضع استوانه ای باشد و به این منظور،در نقاط مختلف کنورتر،مواد نسوز مختلفی ،که در قبال گرما وسایش مقاومتهای متفاوتی دارند به کار برده میشود.
    ب) قسمت دهانه یا دماغه کنورتر،همان طور که گفته شد ممکن است متقارن یا غیر متقارن باشد.
    پ) کف کنورتر، قابل جدا شدن بوده و تعدادی از کنورترهای جدید از این خاصیت استفاده کرده اند.
    ت) حجم داخلی کنورتر،حجم داخلی کنورترهای قدیمی حدود1 الی 065/1 متر مکعب برای هر تن ظرفیت کوره بوده است. اما تجربه های بعدی باعث گردید که این حجم تا حد 7/0 مترمکعب برای هر تن تقلیل داده شود.در این تجربه ها،عملا حجم کمتری برای بار بیشتر در نظر گرفته شده و نتیجه کار رضایت بخش بوده وبا اعمال این کاهش برای کنورترهای جدیدمراعات شده است.
    ث) ارتفاع کنورترها، مثلا برای یک کنورتر100تنی،از20/7 متر به60/9 متر و برای یک کنورتر 270 تنی افزایش یافته است.در بعضی کارگاه های جدید،باز هم سعی شده است که این رقم بالاتر برده شود .
    ج) قطر بدنه کنورتر دارای اهمیت از نقطه نظر اجرای صحیح کار فولاد سازی می باشد.در حقیقت،عده ای از طراحان،جهت تعیین معیاری برای قطر بدنه کنورترها،مقدار اکسیژن را برای هر متر مربع سطح حمام،18 مترمکعب در دقیقه می گیرند.
    چ) مساحت بوته کنورتر،برای هر تن ظرفیت آن در حدود 15/0 متر مربع برای کنورترهای 100 تنی و 135/0 متر مربع برای کنورترهای 200 تنی می باشد.
    ح) عمق حمام کنورتر،بیشتر از عمق حمام کوره های باز بوده و باید دارای حداقلی باشد که مانع خراب شدن کف کنورتر میگردد.و این حداقل عمق متناسب با فشار و عزم نیروی فشاری اکسیژن است.
    خ) قطر دماغه کنورتر- پوشش دماغه کنورتر که در معرض سایش بیشتر گازهای خروجی کنورتر است،باید دارای استحکام کافی بوده،ضمن آن که افت حرارتی کمتری نیز داشته باشد. به کار بردن لوله های اکسیژن چند سوراخه تاثیر عمده ای در بهبود شرایط این قسمت به وجود آورده است.


    کلاهک دودگیر
    دود و گاز داغ،که حاوی مقدار زیادی مواد معلق است،از دهانه کنورتر خارج می گردد و میبایست قبل از فرستادن آن به هوای آزاد تصفیه و تمیز گردیده و مواد معلق آن گرفته شود،با تصفیه گازهای داغ ممکن نیست لذا،لازم است گازها را ابتدا سرد نمایند. بعلاوه چون گازهای خروجی از کنورتر بیشتر از اکسید کربن،که احتمال انفجار آن همیشه وجود دار،تشکیل شده است باید حین سرد و تمیز کردن آن اقدامات احتیاطی ضروری صورت گیرد.

    لوله اکسیژن
    لوله اکسیژناز سه لوله متحدالمرکز تشکیل شده است.لوله مرکزی،جهت عبور اکسیژن،لوله وسطی جهت آب خنک کننده ولوله خارجی جهت بازگشت آب. انتهای این لوله به افشانکی مسی منتهی شده است. لوله اکسیژن از فولاد ساخته شده، دارای قطر 20 الی25 سانتی متر و طول نسبتا زیاد است زیرا، علاوه بر اینکه باید وارد کنورتر گردد از داخل کلاهک دود گیر نیز باید رد شود لذا، باید طول کافی داشته باشد.
    نحوه دمیدن اکسیژن از این لوله دارای اهمیت فراوان است. لوله باید طوری مستقر شود که اکسیژن درست در وسط کنورتر دمیده شود. به این منظور لوله در داخل یک کشوی راهنما مستقر و این کشو داخل کلاهک نسب وتثبیت شده است. لوله اکسیژن داخل این کشو، به سمت پایین حرکت و وقتی که به نقطه مورد نظر رسید، آن وقت به کشو قفل می شود و پس از اتمام دمیدن، قفل آزاد و لوله اکسیژن بالا برده می شود. لوله های اکسیژن در ابتدا فقط دارای یک سوراخ بودند. واین سوراخ در وسط افشانک قرار داشته و دارای دیواره ای موازی با لوله بوده است ولی، اکنون در بسیاری کارگاه ها به جای این لوله ها ، لوله های چند سوراخه به کار برده می شود. تعداد این سوراخها متفاوت است ولی، امروزه لوله های سه سوراخه کاربرد همگانی پیدا کرده است. قطر این سوراخ ها به اکسیژنی که باید دمیده شود بستگی دارد.

    نسوزها
    در کنورترهای بزرگ، مصرف مواد نسوز در حدود 6/3 الی 4/5 کیلوگرم برای هر تن فولاد می باشد. این مقدار از نصف مقداری که در کوره های باز به کار برده می شود کمتر بوده به طور متوسط از یک چهارم آن بیشتر نمی باشد. با وجود این کوشش می شود که مصرف را از این حد باز هم کاهش دهند.
    عواملی که برعمرپوشش نسوز تاثیرمی گذارند به قرارزیراست:
    الف) مقدار کم و ثابت سیلیسیم، عمر پوشش را زیاد می کند ولی، ازدیاد درصد فلز مذاب باعث کاهش آن می شود.
    ب) قطعات بزرگ ممکن است لطمه زیادی به پوشش کنورتر بزند، لذا باید ابعاد این قطعات را حداقل در نظر گرفت.
    پ) تهیه فولاد کم کربن عمر پوشش را کم می کند و تهیه فولادهای آلیاژی نیز می تواند همین تاثیر را داشته باشد.
    ت) اولین سرباره تولید شده در جریان دمیدن اکسیژن اسیدی است، بنابراین لازم است سریع مقداری آهک به بار اضافه شود تا تاثیر سرباره را کم کند.
    ث) درصد آهن محتوی سرباره باید در حداقل آن نگاه داشته شود و این امر نه تنها نقطه نظر متالورژی را تامین می کند بلکه عمر پوشش را نیز را افزایش می دهد.
    ج) با کوتاه کردن فاصله زمانی بین شروع کردن دمیدن اکسیژن وتخلیه بار کنورتر می توان عمر پوشش را افزود.
    چ) در صورتی که فاصله بین دو ذوب بیش از حد معمول باشد، کنورتر سرد گشته و عمر پوشش کاهش می یابد.
    ح) گرمای بیش از حد متعارف فولاد مذاب باعث کاهش عمر پوشش کنورتر می گردد.

    برای پوشش کنورترهای بزرگ، آجرهای نسوز به کار می رود که در آن قیر یا زفت به عنوان ماده چسب آور، به کار برده شده است. این آجرها یا در ماشین های فشار به صورت فشرده در می آیند یا این که آنها را در کوره هایی می پزند.
    وقتی که آجرهای نسوز فشرده به کار می بریم، برای پوشش کنورتر ابتدا یک پوشش منیزیتی پخته و به ضخامت کم و به عنوان آستری در مجاورت جداره کوره به کار برده، سپس پوشش نسوز آجری به عنوان قشر روکاری با فاصله کمی از قشر آستری کار گذاشته می شود فاصله بین این قشر آستری وروکاری با مواد نسوز قیری پر و کوبیده می شود.
    هنگامی که آجرهای نسوز پخته به کار می بریم، برای هر دو قشر آستری و روکاری ، از این آجرها به کار برده و بین این دوقشر با مواد نسوز پر و کوبیده می شود. فاصله گذاشتن بین دو قشر، خرد کردن مواد نسوز روکاری و برداشتن آنها را ،جهت ترمیم و تجدید پوشش تسهیل می کند.
    نوع پوششی که به کار برده می شود تابع نوع مواد نسوز و قیمت آنها است، مثلا در نقاطی که دولومیت فراوان و ارزان است کمتر از منیزیت استفاده می شود.

    مواد اولیه
    مواد اولیه ای که جهت فولاد سازی به طریقه ال.دی. به کار برده می شود عبارتنداز فلزمذاب کوره بلند، آهن خام سرد، قراضه فولاد، آهک، سنگ آهک، دولومیت، فلوئور سپار، بوکسیت سنگ آهن و گاز اکسیژن.
    نسبت این مواد برای هر نوع فولاد، نسبت به ترکیب آهن، نوع فولاد و محصول و بعضی شرایط محلی تغییر می کند. قراضه فولاد به عنوان ماده سرد کننده به کار رفته و مقدار آن تابع
    مقدارفلز مذابی است که به کار برده می شود. سنگ آهن نیز گاهی اوقات به عنوان ماده اصلی ولی اغلب به مقدار کم، جهت کمک به تشکیل سرباره و در آخر کار فولادسازی، برای از بین بردن حرارت اضافی کنورتر، به کار برده می شود. میزان آهک، به نسبت مقدار فسفر، سیلیسیم و سیلیس بار تغییر می کند. فلوئورسپار، بوکسیت و سایر مواد گداز آور برای افزایش درصد آهک سرباره ،در جریان کار فولادسازی به کار می رود.
     
  9. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    آب تبلور
    آب تبلور به چه معناست؟
    آب تبلور آبی است كه به همراه مولكولهای بعضی بلورهای جامدهای يونی است. هنگامی كه يک جامد يونی از محلول آبی متبلور می ‌شود به عنوان مثال باريم كلريد محلول در آب است و ما به وسيله‌ی تبخير يک مقدار از محلول و اشباع كردن محلول، مقداری بلور BaCl2 به دست می آوريم. در اين هنگام تعدادی از مولكولهای آب در شبكه بلور به دام افتاده و با بلور پيوندهای ضعيف واندروالسی برقرار می كند. در اين هنگام ما به جای BaCl2 خالص، نمک متبلور آن را داريم و فرمول آن به صورت ((BaCl2, 2H2O(s) می ‌باشد. به اين گونه بلورهای نمكی كه با مولكولهای آب همراه هستند، هيدرات و به آبی كه اين بلورها را همراهی می كند و در شبكه ی بلوری اين نمكها وارد شده است، آب تبلور گفته می شود. مثال ديگر از اين دست، سولفات مس هيدراته است كه دارای 5 مولكول آب تبلور می ‌باشد (CuSO4, 5H2O (s)
    معمولا ً ظاهر هيدراتها با تركيبات بی ‌آب آنها كاملا ً تفاوت دارد. به طور معمول، هيدراتها بلورهای نسبتا ً بزرگ و غالبا ً شفاف تشكيل می ‌دهند. هيدراتها بر اثر گرم شدن تجزيه می ‌شوند و آب تبلور خود را به صورت بخار آب از دست می ‌دهند.
    BaCl2, 2H2O(s) à BaCl2 (s) + 2H2O(g(
    از بين رفتن آب تبلور يک هيدرات را شكوفا شدن می ‌نامند.
    رنگ برخی از نمک های آب پوشيده با رنگ نمک بی آب آنها متفاوت است، از اين رو، از اين نمكها به عنوان شناساگر رطوبت استفاده می كنند. مثلا ً
    قرمز رنگ CoCl2.2H2O
    صورتی رنگ CoCl2.5H2O
    بنفش رنگ CoCl2.4H2O
    آبی رنگ CoCl2
    مسائل مربوط متبلور معمولا ًَ به اين صورت است كه مقدار مشخصی از نمک را حرارت داده و وزن آن در اثر تبخير آب درون آن كاسته می شود. از روی كاهش وزن داده شده از ما می خواهند كه نسبت آب به نمک را محاسبه كنيم. به عنوان مثال:
    023/1 گرم نمک آب پوشيده ی مس II سولفات را در يک بوته ی چينی حرارت می دهيم تا آب آن بخار شود. 654/0 گرم نمک بی آب مس II سولفات در بوته باقی می ماند. حساب كنيد به ازای هر مول CuSO4، چند مول آب در نمک آبدار وجود داشته است.(جرم مولی مس، گوگرد، اكسيژن و هيدروژن به ترتيب 64، 32، 16 و 1 گرم بر مول است.)
    براي حل اين گونه سؤالات بايد سه مرحله طی كنيم:
    1- ابتدا اين رابطه را بنويسيم و جرم هر يک از اين گونه ها را حساب كنيم: آ- جرم نمک آبدار ب- جرم نمک بی آب ج- جرم آب و اين رابطه را برايش بنويسيم:
    جرم نمک آبدار = جرم نمک بی آب + جرم آب
    2- تبديل كردن جرم نمک بی آب به مول
    3- تبديل كردن جرم آب به مول
    4- به دست آوردن نسبت مولی آب به نمک به وسيله ی تقسيم كردن مرحله ی 4 به مرحله ی 3
    پس با استفاده از مرحله ی اول، ابتدا جرم آب بخار شده را حساب كنيم:
    جرم آب بخار شده = جرم نمک آب پوشيده – جرم نمک بی آب
    369/0 = 654/0 - 023/1
    بنابراين مقدار آب بخار شده برابر 369/0 گرم می باشد.
    2- حال بايد تعداد مول نمک بی آب را محاسبه می نماييم. برای اين منظور جرم نمک مورد نظر را در معكوس جرم مولی آن ضرب می نماييم.
    = تعداد مول نمک بی آب
    Mol 004/0=g CuSO4 160 / mol CuSO4 1 * g CuSO4 654/0
    3- حال بايد ببينيم اين مقدار گرم آب برابر چند مول آب می باشد. برای اين منظور به اين ترتيب عمل می كنيم:يعنی بايد جرم مورد نظر را در معكوس جرم مولی آب ضرب نماييم. جرم مولی نيز با جمع جرم اتمهای تشكيل دهنده ی با در نظر گرفتن تعداد آن ها به دست می آيد.
    = تعداد مول آب بخار شده
    Mol 020/0=g H2O 0/18 / mol H2O 1 * g H2O 369/0
    4- حال نسبت تعداد مول های آب بخار شده به مول های نمک بی آب را به وسيله ی تقسيم آن ها به يكديگر به دست می آوريم.
    1/5 = mol 400/0 / mol 020/0 = تعداد مول CuSO4 / تعداد مول H2O
    پس نسبت آب به نمک برابر 5 به 1 است. بنابراين فرمول تجربی اين نمک CuSO4.5H2O بوده، تعداد آب تبلور آن 5 است.
     
  10. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    اصول کلی استخراج فلزات
    دید کلی
    فلزات از کانه‌های مربوط استخراج می‌شوند. پس باید ابتدا کانه مربوط به هر فلز را شناسایی و سپس از معادن استخراج کنیم و پس از آن با انجام یک سری فعالیتهای شیمیایی و فیزیکی فلز مورد نظر را به حالت عنصری از سنگ معدن یا کانه آن بدست آوریم. در این مقاله این مراحل را به اجمال بررسی می‌کنیم.
    وجود طبیعی فلزات
    کانه جسمی است که در طبیعت یافت می‌شود و می‌توان از آن یک یا چند فلز را آنچنان که مقرون به صرفه باشد استخراج کرد. معدودی از فلزاتی که واکنش پذیری آنها کم است به شکل عنصری خود در طبیعت یافت می‌شوند و برای چند تا از آنها "کانه خالص طبیعی" مهمترین منبع فلز را تشکیل می‌دهد. بیشترین تناژ فلزات از اکسیدها - خواه کانه‌های اکسیدی ، خواه اکسیدهای فلزی که از برشته کردن کانه‌های کربنات یا سولفید تولید می‌شوند، بدست می‌آیند.

    کانه‌های سیلیکات در طبیعت فراوانند. ولی استخراج فلزات از سیلیکاتها مشکل است و هزینه‌های چنین فرآیندهایی مانع از انجام کار می‌شود. در نتیجه فقط فلزات کمتر متداول بطور صنعتی از کانه‌های سیلیکات بدست می‌آیند. کانیهای فسفات بطور کلی نادرند و در غلظتهای کم یافت می‌شوند. تعدادی از فلزات بصورت ناخالص در کانه‌های خالص طبیعی دیگر یافت می‌شوند، بطوری که هر دو فلز از یک عمل صنعتی بدست می‌آیند. برای مثال ، فلز کادمیم به عنوان محصول فرعی در تولید روی بدست می‌آید.

    کانه‌ها به هنگام استخراج عموما مقادیر متغیری مواد نامطلوب (مثل سیلیس ، خاکرس و گرانیت) که "هرزه سنگ" نامیده می‌شوند، به همراه دارند. غلظت فلز مورد نظر باید به اندازه کافی بالا باشد تا استخراج آن از نظر شیمیایی امکانپذیر و از نظر اقتصادی قابل رقابت باشد. بر روی کانه‌های دارای غلظت پایین از فلز در صورتی کار می‌شود که بتوان آنها را بوسیله فرآیندهایی به نسبت آسان و ارزان قابل استفاده نمود، یا این که محصول فلز نایاب و پرارزش باشد. غلظت لازم از یک فلز به فلز دیگر تغییر زیادی دارد. برای آلومینیوم یا آهن این غلظت باید 30% یا بیشتر و برای مس ممکن است 1% یا کمتر باشد.
    متالوژی ، عملیات مقدماتی بر روی کانه‌ها
    متالوژی، علم استخراج فلزات از کانه‌های آنها و آماده سازی آنها برای مصرف است. فرآیندهایمتالوژی را می‌توان براحتی به سه نوع عملیات اصلی تقسیم کرد:


    1. عملیات مقدماتی: که در آن جز مورد نظر در کانی تغلیظ و ناخالصیهای معین جدا می‌شود و یا کانی برای عملیات بعدی به شکل مناسبی در می‌آید.
    2. کاهش: در این مرحله ، ترکیب فلز به فلز آزاد کاهیده می‌شود.
    3. پالایش: در این مرحله ، فلز تخلیص و در مواردی اجسامی به آن اضافه می‌شوند تا خواص مورد نظر محصول نهایی بدهند.
    عملیات مقدماتی
    بهره برداری از بسیاری از کانه‌ها مستلزم آن است که در نخستین مرحله ، قسمت عمده هرزه سنگ از آنها زدوده شود. چنین روشهای تغلیظی که معمولا بر روی کانه‌های خرد و ساییده شده انجام می‌گیرند ممکن است بر اساس خواص فیزیکی یا شیمیایی باشند.
    جداسازی فیزیکی
    این جداسازی بر اساس اختلاف بین خواص فیزیکی کانی و هرزه سنگ قرار دارد. مثلا از طریق شستشو با آب ، اغلب می‌توان ذرات ناخالصیهای خاکی را از ذرات سنیگنتر کانی جدا کرد. این جداسازی را می‌توان به وسیله تکان دادن کانه خرد شده در جریانی از آب بر روی یک سطح شیب‌دار انجام داد. ذرات سنگینتر کانی ، ته‌نشین شده جمع‌آوری می‌شوند.
    شناورسازی
    یک روش تغلیظ است که در مورد بسیاری از کانه‌ها بویژه کانه‌های مس ، سرب و روی بکار می‌رود. کانه کاملا نرم را با یک روغن مناسب و آب در شبکه‌های بزرگ مخلوط می‌کنند. ذرات کانی بوسیله روغن چرب می‌شوند، در حالی که ذرات هرزه سنگ بوسیله آب مرطوب می‌شوند. بهم زدن این مخلوط بوسیله هوا کفی ایجاد می‌کند که دارای روغن و ذرات کانی است. این کف بر روی آب شنار می‌شود که آن را جدا می‌کند.
    ملغمه
    جیوه،نقرهو طلا را در خود حل می‌کند و مغلمه می‌دهد. از این رو ، کانه‌های نقره و طلای طبیعی را با جیوه مجاور می‌کنند و مغلمه حاصل را که مایع است، جمع آوری و پس از تقطیر جیوه ، نقره یا طلای آزاد را بازیابی می‌کنند.
    کاهش
    تا بحال بالاترین مقدار فلزات و همچنین بیشترین تعداد آنها بوسیله عملیات ذوب کاری یعنی فرآیندهای کاهش در دمای بالا که فلز معمولا به حالت مذاب بدست می‌آید ، تولید شده‌اند. در بیشتر این فرآیندها یک گدازآور (مانند سنگ آهن CaCO3) بکار برده می‌شود تا هرزه سنگی را که پس از تغلیظ کانه باقی می‌ماند، جدا کند. این گدازآور با سیلیس و ناخالصیهای سیلیکات تشکیل سرباره می‌دهد. واکنشهای ساده شده سنگآهک و سیلیس به قرار زیرند:




    (CaCO3(s) → CaO(s)+CO2(g





    (CaO(s)+SiO2(s) → CaSiO3(l



    سرباره که در دمای ذوب کاری بصورت مایع است، عموما بر روی فلز مذاب شناور می‌شود و به سهولت از آن جدا می‌گردد. عامل کاهنده‌ای را که برای یک عمل ذوب کاری معین بکار می‌برند، از ارزانترین ماده‌ای انتخاب می‌کنند که بتواند محصول با درجه خلوص لازم بدهد. برای کانه‌های فلزاتی که واکنش پذیری شیمیایی آنها کم است، برای مثال کانه‌های سولفید جیوه ، مس و سرب ، هیچ عامل شیمیایی لازم نیست. جیوه از برشته کردن شنگرف (HgS) در هوا تولید می‌شود:




    (HgS(s)+O2(g) → Hg(g)+SO2(g



    بخار جیوه را در جمع کننده متراکم می‌کنند و احتیاجی به تخلیص بیشتر نیست. روشهای دیگری نیز برای کاهش وجود دارد. مثلا کورهبلند آهن.
    پالایش
    اکثر فلزاتی که ازعملیات کاهش بدست می‌آیند، به پالایش احتیاج دارند تا از ناخالصیهای مزاحم و نامطلوب پاک شوند. فرآیندهای پالایش از فلزی به فلز دیگر بطور وسیعی تغییر می‌کنند و برای یک فلز معین روشی که بکار می‌رود، ممکن است با مورد مصرف محصول نهایی فرق کند. همراه با حذف موادی که به فلز نامطلوب می‌دهند، مرحله پالایش ممکن است شامل افزایش اجسامی باشد که به محصول ویژگیهای خالص می‌بخشند. پاره‌ای از فرآیندهای پالایش برای بازیابی ناخالصیهای فلزی پرارزش مانند طلا ، نقره و پلاتین طرح‌ریزی شده‌اند.
    گداز جزئی
    قلع،سربو بیسموت ناخالص بوسیله گداز خالص می‌شوند. شمشهای فلز ناخالص را در بالای یک کوره سراشیب که دمای آن اندکی بالاتر از نقطه ذوب فلز است قرار می‌دهند. این فلز ذوب شده و به سمت پایین این کوره سراشیب به درون چاله‌ای جریان پیدا می‌کند و ناخالصیهای جامد پشت سر هم باقی می‌مانند.
    تقطیر
    بعضی از فلزات مانند روی و جیوه که نقطه جوش آنها پایین است بوسیله تقطیر خالص می‌شوند.
    فرانید پارکز
    برای پالایش سرب بکار می‌روند که همچنین یک روش تغلیظ برای نقره است، بر انحلال گزینشی نقره در روی مذاب تکیه دارد. مقدار کمی روی ، 1 تا 2 درصد به سرب مذاب که دارای نقره به عنوان ناخالص است، اضافه می‌کنند. نقره در روی خیلی بیشتر انحلال پذیر است تا در سرب. سرب و روی در یکدیگر انحلال ناپذیرند. از اینرو قسمت عمده نقره در فلز روی جمع می‌شود که بالای سرب مذاب قرار می‌گیرد. در اثر سرد کردن ، نخست لایه رویی منجمد می‌شود که آن را جدا می‌کنند. نقره را بوسیله ذوب مجدد لایه روی و تقطیر روی بدست می‌آورند. روی بازیابی شده را از نو بکار می‌برند.
    فرآیند وان آرکل
    این فرآیند بر اساس تجزیه گرمایی یک ترکیب فلز قرار دارد. این روش که برای تخلیص تیتانیوم ، هافنیم و زیرکونیوم بکار می‌رود ، شامل تجزیه یدید فلز بر روی یک رشته فلزی داغ است. برای مثال ، زیرکونیوم تترایدید گازی در اثر تماس با یک رشته فلزی داغ ، تجزیه شده و فلز خالص زیرکونیوم بر روی این رشته می‌نشیند.




    (ZrI4(g) → Zr(s)+2I2(G



    ید آزاد شده با مقدار دیگری از زیرکونیوم ترکیب می‌شود، این فرآیند بسیار گران است و برای تهیه مقادیر محدود فلزات بسیار خالص برای مصارف ویژه بکار می‌رود.
    پالایش منطقه‌ای
    فرآیند دیگری که بوسیله آن می‌توان فلزاتی با درجه خلوص خیلی بالا تولید کرد، پالایش منطقه‌ای است. یک گرمکن مدور را در اطراف میله‌ای از یک فلز ناخالص مثل ژرمانیوم قرار می‌دهند. این گرمکن که به آهستگی به سمت انتهای دیگر میله حرکت داده می‌شود، نواری از فلز را ذوب می‌کند. به تدریج تا این گرمکن حرکت می‌کند، فلز خالص از این مذاب مجددا متبلور شده و ناخالصیها همراه منطقه مذاب به سمت انتهای دیگر میله به اصطلاح جارو می‌شوند، که بعدا آن را دور می‌اندازند. این گرمکن را ممکن است بیش از یک بار از روی همان میله عبور دهند. روشهای دیگری نیز برای پالایش وجود دارد.