бичлэгӨнгөт металын ангилал, тэдгээрийн шинж чанар
Үйлдвэрлэлд хэрэглэж буй нийт металын 10%-аас илүүгүй хувийг өнгөт метал болон тэпгээрийн хайлш эзэлнэ. Хөнгөнцагаанаас бусад метал нь байгальд төмрөөс ховор тохиолдох бөгөөд гаргаж авахад төвөгтэй, өндөр үнэтэй учраас тэднийг бага хэрэглэдэг. Иймд өнгөт металыг хар метал болон хуванцар материалаар орлуулахыг өнөөдөр ихээр эрмэлзэж байна. Гэвч өнгөт металуудад юугаар ч орлуулж болохгүй шинж чанарууд хадгалагдаж байдаг. Жнь:
· Алт, мөнгө, хөнгөнцагаан, зэс зэрэг нь цахилгаан сайн дамжуулдаг байхад
· Cu, Ag, Pt, Pb, Sb, AL, Ni, Ti зэрэг нь зэврэлтийн тэсвэр өндөртэй,
· Cu, Ag, Pb, Sb, AL, Mg-нь их уян налархай, зөөлөн шинж чанартай,
· W,Ta, Mo, Nb нь өндөр температурт хайлдаг
· Hg, цезий, Pb, Sb-нь бага температурт хайлна
· Li, Mg, брелли, AL, Ti нь нягт багатай байна.
Өнгөт металын хайлш уг элементээс илүү шинж чанарыг үүсгэдэг. Цахилгаан, холбооны техник, онгоц пуужин, сансрын техникт, далайн хөлөг онгоц, хими, хүсний, эмнэлэгийн үйлдвэрлэлд ихэвчлэн өнгөт металыг цэвэр болон хайлш байдалтайгаар хэрэглэдэг. Өнгөт металыг дараах группт ангилж үздэг.
1. Хүнд металууд – Cu, Ni, Zn, Pb
2. Хөнгөн металууд – AL, Mg, K, Ca, Na, Ba, Br, Li
3. Үнэт металууд – Au, Ag, Pt болон түүний дагуулууд (Ir ириди, Pd паллади, Os осми)
4. Ховор металууд
- Хэцүү хайлдаг металууд (Mo, W, V, Nb, Ta, Zr)
- Хялбар хайлдаг металууд (Sr стронци Sc сканди, Rb рубиди, Cs цезий)
- Радио идэвхит металууд (Ge германи, Ga галли, Hf гафни, In инди, La лантан, TL талли, Re рени, Ce цези)
Өнгөт металыг хайлах температураар нь: хялбар хайлдаг металл 6000С хүртэл хайлах температуртай металууд Zn, Pb, Cd, Bi, Sn болон шүлтийн металууд, галли, Hg, 16000С-аас дээш температаурт муу хайлдаг металууд Mo, W, V, Nb, Ta, Zr
Орчин үеийн үндсэн хийцийн хайлшууд болох металудыг суналгалтын үед =50 МПа гэсэн эсэргүүцэлтэй бат бөх шинж чанар багатай металууд (Sb, Pb, Bi, Cd) , 500 МПа хүртэл бат бөхтэй металууд Au, Mg, Cu, Zn, Ni, Co, Ag г.м гэж үзэж болно.
Уян налархай чанараар нь >3-5% бол уян налархай, <3% бол хэврэг гэж ангилна. Ердийн хэврэг металууд нь Ga, Bi, Sb, Mn байдаг.
Цахилгаан дамжуулах чанараар нь буюу хувийн цахилгаан эсэргүүцлээр нь мөн илэрхийлж болдог.
- Цахилгаан дамжуулалт сайтай металууд Ag, Cu, AL, Au
- Цахилгаан дамжуулалт багатай металууд Sb, Bi, Ga
Зэврэлтийн эсэргүүцэлээр нь: ердийн температурт 30-60% ийн концентрацитай азотын хүчил дотор 1 цагт 1 см2 –аас алдах жингийн алдагдлын хурдны хэмжээгээр харьцуулдаг. Энэ хэмжигдэхүүн хэдий бага байна төдий чинээ коррозийн тэсвэрэй байдаг.
- Au, Cr, Nb, Ta, Pb, Ni, нь коррозийн тэсвэр сайтай
- Шүлтийн болон газрын шүлтийн металууд нь тэсвэр муутай байдаг
Янз бүрийн металыг амьдралд хэрэглэх гол үзүүлэлт нь металын өөрийн өртөг байдаг. Иймээс металын хэмнэлттэй зарцуулалт, алдагдлыг багасгах нь үлдвэрлэлд чухал бодлогууд байдаг.
Металуудыг гарган авах аргууд
Хүдрээс цэвэр метал гарган авахад юуны өмнө хүдрийн эрдэсүүдийг хоосон чулуулгаас нь салгах хэрэгтэй. Дараагийн процесст эрдсүүдээ задалж үндсэн металаа түүний химийн нэгдлээс ангижруулах процессууд хийгддэг.
Хүдрийн эрдэсүүдийг хоосон чулуулгаас салгах баяжуулалтын процессыг бэлтгэл операци гэж нэрлэдэг.
Баяжуулан гарган авсан бүтээгдэхүүнээс металыг химийн нэгдлээс нь салган цэвэр метал гарган авах боловсруулалтын үндсэн хоёр төрлийн арга байдаг.
- Хайлах болон уурших цэгээс хэтэрсэн өндөр температурт металыг гарган авах процессыг пирометаллургийн арга гэнэ. (хайлалт, шатаалт, дистиляци)
- Эрдсүүдийг урвалжуудын усан уусмалаар боловсруулах процессыг гидрометаллургийн арга гэнэ.
Пирометаллургийн арга:
1. Хайлалт - Металлын массыг бүрэн цогцоор нь болон дийлэнх хэсгийг нь хангалттай хайлуулах температурт явуулж буй металлургийн процесс юм. Хайлах процессын үед явагдах химийн урвалын онцлогоос хамаарч ангижруулах хайлалт, исэлдүүлэх хайлалт, тунгаах хайлалт болон ликвацийн хайлалт гэж ангилдаг.
- Тунгаах хайлалт: Хайлалтын процессын үед шингэн хайлмаг дахь ашиггүй хольцуудыг ямар нэг металлын үйлчлэлээр хайлмагаас ялгаж өөр фаз үүсгэдэг процесс. Жнь: Sb2S3 + 3Fe = 3FeS + 2Sb
- Ликвацийн хайлалт: Хайлалтын үед хайлмал нь химийн үйлчлэлийн замаар бус уусах чанарын өөрчлөлтийн замаар ялгаатай фазууд болж ялгагддаг хайлалтын процесс. Жнь: зэсээр бохирдсон хартугалгын хэт халсан хайлмагийг хөргөх үед зэсийн хартугалгад уусах уусалт багасан зэсийн талст шингэн хартугалгатай ванны гадаргуу дээр хөвдөг.
2. Шатаалт – Боловсруулагдаж байгаа материалын хатуу бүрдүүлэгчдийн хооронд янз бүрийн химийн урвалыг идэвхтэй явуулах, тэдгээрийг хийтэй харилцан үйлчлэлцэхэд хангалттай нөхцөлийг бий болгох температур, харин хайлах температураас доош температурт явагдаж байгаа металлургийн процесс.
Шатаалтын үед ямар үндсэн химийн урвал явагдаж байгаагаас нь хамааруулан исэлдүүлэх, ангижруулах, сульфатжуулах, хлоржуулах болон шатаалтын бусад төрлүүд гэж ангилдаг.
3. Дистиляци – Гарган авч байгаа метал болон тэдгээрийн нэгдэл ууршиж үл дэгдэх хоосон чулуулгаасаа ялгагддаг шатаалалт болон хайлалтын процессыг дистиляци (ууршилт) гэх ба үүний эсрэг хөргөлтийн процессыг конденсацлалт гэнэ.
Гидрометаллургийн арга:
1. Электролитын процесс: бодисын задрал ба тэдгээрийн өөрчлөлт нь цахилгаан химийн хувиралын үр дүнд явагддаг процесс. Энэ аргаар ихэнх хөнгөн металуудыг (AL, Mg) гарган авдаг.
2. Электролиз: усан уусмалаас металыг тундасжуулах процесс. Ердийн электролизийн процесс нь хүдрийн түүхий эдээс метал ба тэдгээрийн нэгдлийг шүлтгүйжүүлж ялган уусмалаас нь металыг тундасжуулах процесс.
3. Шүлтгүйжүүлэлт: боловсруулагдаж буй материалын компонентуудаас нэгийг нь сонгомол маягаар уусгах процесс. Энэ процесс уусах ба үл уусах үзэгдэл дээр үндэслэгдэг. Шүлтгүйжүүлэгчээр хүчил, шүлт, давсуудыг ашиглана.
Жнь: CuCO3·Cu(OH)2 + 2H2SO4 = 2CuSO4 + CO2 + 3H2O
4. Тундасжуулалт: металуудыг усанд уусдаггүй нэгдэлд шилжүүлэх болон тэднийг энгийн байдалтай болтол ангижруулах процесс. Тундасжуулалт явагдах зарчмаар нь дараах төрлүүдэд ангилна.
- Электролитоор тундасжуулах - тогтмол гүйдэл нэвтрүүлэх замаар явагдана.
- Цементаци - нэг металыг нөгөөгөөр шахахад оршино.
Жнь: CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4
- Гидролиз – металын уусдаг давсыг устай үйлчлэлцүүлж муу уусдаг гидрат, суурилаг давс үүсгэнэ.
NaALO2 + 2H2O = AL(OH)3 + NaOH
- Химийн тундасжуулалт - зохих урвалжуудыг уусмалд нэмсний дүнд металын муу уусдаг давсыг үүсгэх үзэгдэл дээр үндэслэгдэнэ.
Na2WO4 + CaCl2 = CaWO4 + 2NaCl
Үйлдвэрлэлийн технологийн бүдүүвчийг сонгох болон аливаа процессыг хэрэглэх хэрэглэх дарааллыг тодорхойлох үед юуны өмнө хүдрийн бүх үнэт бүрдүүлэгчдийг цогц ашиглах, хямд үнээр тэднийг гарган авахыг эрмэлздэг.
