Ionometallurgy
கனிமச் செயலாக்கம் மற்றும் உலோகங்களைப் பிரித்தெடுப்பது மிகவும் ஆற்றல் மிகுந்த செயல்முறைகளாகும், அவை அதிக அளவு திட எச்சங்கள் மற்றும் கழிவுநீரை உற்பத்தி செய்வதிலிருந்து விலக்கு அளிக்கப்படவில்லை, மேலும் ஆற்றல் மேலும் சுத்திகரிக்கப்பட்டு அகற்றப்பட வேண்டும். மேலும், உலோகங்களுக்கான தேவை அதிகரிக்கும் போது, உலோகவியல் தொழில் ஒரு முதன்மை (எ. கா., கனிம தாதுக்கள்) மற்றும்/அல்லது இரண்டாம் நிலை (எ. கா., ஸ்லாக்ஸ், டைலிங்ஸ், நகராட்சி கழிவுகள்) மூலப்பொருட்களிலிருந்து குறைந்த உலோக உள்ளடக்கங்களைக் கொண்ட பொருட்களின் ஆதாரங்களை நம்பியிருக்க வேண்டும். இதன் விளைவாக, சுரங்க நடவடிக்கைகள் மற்றும் கழிவு மறுசுழற்சி ஆகியவை மிகவும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட, திறமையான மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு கனிம மற்றும் உலோக பதப்படுத்தும் வழிகளின் வளர்ச்சியை நோக்கி உருவாக வேண்டும். கனிமச் செயலாக்கச் செயல்பாடுகள் முதலில் கனிமத்தின் ஆர்வத்தின் கட்டங்களை குவிக்கவும், வரையறுக்கப்பட்ட மூலப்பொருளுடன் தொடர்புடைய இயற்பியல் அல்லது வேதியியல் ரீதியாக தேவையற்ற பொருளை நிராகரிக்கவும் தேவைப்படுகின்றன. இருப்பினும், இந்த செயல்முறைக்கு ஒரு டன்னுக்கு சுமார் 30 ஜிஜே உலோகம் தேவைப்படுகிறது, இது அமெரிக்காவில் சுரங்கத்திற்கு செலவிடப்படும் மொத்த ஆற்றலில் 29 சதவீதமாகும். இதற்கிடையில், கிரீன்ஹவுஸ் வாயு உமிழ்வு மற்றும் தீங்கு விளைவிக்கும் ஃப்ளூ தூசியின் குறிப்பிடத்தக்க உற்பத்தியாளராக பைரோமெட்டலர்ஜி உள்ளது. ஹைட்ரோ மெடலர்ஜி என்பது H2SO4, HCl, KCN, NaCN போன்ற அதிக அளவு லிக்ஸிவியண்ட்களின் நுகர்வு ஆகும், அவை மோசமான தேர்வை கொண்டுள்ளன. மேலும், சுற்றுச்சூழல் அக்கறை மற்றும் சில நாடுகளால் விதிக்கப்பட்ட பயன்பாட்டு கட்டுப்பாடு இருந்தபோதிலும், கனிமங்களிலிருந்து தங்கத்தை மீட்டெடுப்பதற்கான முக்கிய செயல்முறை தொழில்நுட்பமாக சயனைடேஷன் இன்னும் கருதப்படுகிறது. மெர்குரி அதன் வெளிப்படையான நச்சுத்தன்மை இருந்தபோதிலும், கனிமங்களிலிருந்து தங்கம் மற்றும் வெள்ளியை செறிவூட்டுவதற்கு குறைந்த பொருளாதார வளர்ச்சியடைந்த நாடுகளில் கைவினைஞர்களால் சுரங்கத் தொழிலாளர்களால் பயன்படுத்தப்படுகிறது. பயோ-ஹைட்ரோ-உலோகவியல் பாக்டீரியா மற்றும் பூஞ்சை போன்ற உயிரினங்களைப் பயன்படுத்துகிறது, மேலும் இந்த முறை வளிமண்டலத்திலிருந்து உள்ளீடு மட்டுமே கோருகிறது என்றாலும், இதற்கு குறைந்த திட-திரவ விகிதங்கள் மற்றும் நீண்ட தொடர்பு நேரங்கள் தேவைப்படுகின்றன, இது கணிசமாகக் குறைக்கிறது இட-நேர விளைச்சல். அயனி உலோகவியல் அயனி திரவங்கள் (ஐஎல்எஸ்) மற்றும் ஆழமான யூடெக்டிக் கரைப்பான்கள் (டிஇஎஸ்) போன்ற நீர் அல்லாத அயனி கரைப்பான்களைப் பயன்படுத்துகிறது, இது மூடிய-வளைய ஓட்டம் தாளின் வளர்ச்சியை உலோகங்களை திறம்பட மீட்டெடுக்க அனுமதிக்கிறது, எடுத்துக்காட்டாக, உலோகவியல் அலகு செயல்பாடுகளை ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம் கசிவு மற்றும் மின்கடத்தல். இது நீரற்ற சூழலில் மிதமான வெப்பநிலையில் உலோகங்களை செயலாக்க அனுமதிக்கிறது, இது உலோக இனப்பெருக்கம் கட்டுப்படுத்த அனுமதிக்கிறது, அசுத்தங்களை பொறுத்துக்கொள்கிறது மற்றும் அதே நேரத்தில் பொருத்தமான கரைதிறன் மற்றும் தற்போதைய செயல்திறனை வெளிப்படுத்துகிறது. இது வழக்கமான பதப்படுத்தும் வழிகளை எளிதாக்குகிறது மற்றும் உலோக பதப்படுத்தும் ஆலையின் அளவை கணிசமாகக் குறைக்க அனுமதிக்கிறது. அயனி திரவங்களுடன் உலோகப் பிரித்தெடுத்தல் டி. இ. எஸ் பொதுவாக இரண்டு அல்லது மூன்று மலிவான மற்றும் பாதுகாப்பான கூறுகளால் ஆன திரவங்கள் ஆகும், அவை பெரும்பாலும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு தொடர்புகள் மூலம், ஒவ்வொரு தனிப்பட்ட கூறுகளையும் விட குறைவான உருகுநிலை கொண்ட யூடெக்டிக் கலவைகளை உருவாக்கும் திறன் கொண்டவை. டிஇஎஸ் பொதுவாக 100 டிகிரி செல்சியஸுக்கும் குறைவான வெப்பநிலையில் திரவமாக இருக்கும், மேலும் அவை பாரம்பரிய ஐஎல்களுக்கு ஒத்த இயற்பியல்-வேதியியல் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன, அதே நேரத்தில் மிகவும் மலிவானவை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நட்புடன் உள்ளன. அவற்றில் பெரும்பாலானவை கோலின் குளோரைடு மற்றும் ஹைட்ரஜன்-பிணைப்பு நன்கொடையாளர் (எ. கா., யூரியா, எத்திலீன் கிளைகோல், மலோனிக் அமிலம்) ஆகியவற்றின் கலவைகளாகும் அல்லது கோலின் குளோரைடு ஒரு ஹைட்ரேட்டட் உலோக உப்புடன் கலக்கப்படுவதாகும். பிற கோலின் உப்புகள் (எ. கா. அசிட்டேட், சிட்ரேட், நைட்ரேட்) மிகவும் அதிக செலவுகளைக் கொண்டுள்ளன அல்லது ஒருங்கிணைக்கப்பட வேண்டும், மேலும் இந்த எதிர்மின் அயனிகளிலிருந்து வடிவமைக்கப்பட்ட டி. இ. எஸ் பொதுவாக மிகவும் பிசுபிசுப்பானது மற்றும் கோலின் குளோரைடை விட அதிக கடத்துத்திறனைக் கொண்டிருக்கலாம். இதன் விளைவாக குறைந்த பூச்சு விகிதங்கள் மற்றும் மோசமான வீசும் சக்தி ஏற்படுகிறது, இந்த காரணத்திற்காக குளோரைடு அடிப்படையிலான டிஇஎஸ் அமைப்புகள் இன்னும் விரும்பப்படுகின்றன. உதாரணமாக, ஒரு கலப்பு உலோக ஆக்சைடு மேட்ரிக்ஸிலிருந்து தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட Zn மற்றும் Pb ஐ மீட்டெடுக்க ரெலைன் (கோலின் குளோரைடு மற்றும் யூரியாவின் 1:2 கலவை) பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இதேபோல், எத்தலின் (கோலின் குளோரைடு மற்றும் எத்திலீன் கிளைகோலின் 1:2 கலவை) உலோகக் கரைப்பை உலோகங்களின் மின்னாற்றலில் எளிதாக்குகிறது. சிக்கலான கலவைகளான Cu/Zn மற்றும் Ga/AS ஆகியவற்றிலிருந்து உலோகங்களையும், கனிமங்களிலிருந்து விலைமதிப்பற்ற உலோகங்களையும் மீட்டெடுப்பதற்கான நம்பிக்கைக்குரிய முடிவுகளையும் DES கள் நிரூபித்துள்ளன. சிக்கலான கலவைகளிலிருந்து உலோகங்களை மின்கடத்துதல் மற்றும் ஆக்சிஜனேற்ற முகவராக டி. இ. எஸ்ஸின் கலவையைப் பயன்படுத்தி மின்கடத்துதல் மூலம் மீட்டெடுக்க முடியும் என்றும் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, அதே நேரத்தில் உலோக அயனிகளை ஒரே நேரத்தில் மின்கடத்தல் மூலம் கரைசலில் இருந்து பிரிக்க முடியும். விலையுயர்ந்த உலோகங்கள் மூலம் விலைமதிப்பற்ற உலோகங்களை மீட்டெடுப்பது விலைமதிப்பற்ற உலோகங்கள் அரிதானவை, இயற்கையாக நிகழும் உலோக இரசாயன கூறுகள் அதிக பொருளாதார மதிப்புடையவை. வேதியியல் ரீதியாக, விலைமதிப்பற்ற உலோகங்கள் பெரும்பாலான தனிமங்களை விட குறைவான வினைத்திறன் கொண்டவை. அவற்றில் தங்கம் மற்றும் வெள்ளி அடங்கும், ஆனால் பிளாட்டினம் குழு உலோகங்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றனஃ ரூத்தேனியம், ரோடியம், பல்லேடியம், ஓஸ்மியம், இரிடியம் மற்றும் பிளாட்டினம் (விலைமதிப்பற்ற உலோகங்களைப் பார்க்கவும்). இந்த உலோகங்களை அவற்றின் தொடர்புடைய புரவலன் கனிமங்களிலிருந்து பிரித்தெடுப்பதற்கு பொதுவாக பைரோமெட்டலர்ஜி (எ. கா., வறுத்தல்), ஹைட்ரோமெட்டலர்ஜி (சயனைடேஷன்) அல்லது இரண்டும் செயலாக்க வழிகளாக தேவைப்படும். எத்தலைனில் உள்ள தங்கக் கரைப்பு விகிதம் சயனைடேஷன் முறையுடன் மிகவும் சாதகமாக ஒப்பிடுகிறது என்பதை ஆரம்பகால ஆய்வுகள் நிரூபித்துள்ளன, இது அயோடினை ஒரு ஆக்சிஜனேற்ற முகவராகச் சேர்ப்பதன் மூலம் மேலும் மேம்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு தொழில்துறை செயல்பாட்டில் அயோடின் ஒரு மின்னாற்றல் வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது, இதன் மூலம் இது ஒரு மின் வேதியியல் கலத்தின் அனோடில் மின் வேதியியல் ஆக்சிஜனேற்றம் மூலம் குறைக்கப்பட்ட அயோடைடிலிருந்து தொடர்ந்து மீட்கப்படுகிறது. கரைந்த உலோகங்களை மின்னாற்றல் ஆற்றலை சரிசெய்வதன் மூலம் கேத்தோடில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட முறையில் டெபாசிட் செய்யலாம். கேங்குவின் ஒரு பகுதியாக (எ. கா., பைரைட்) மிகவும் மெதுவாக கரைக்கப்படுவதால் இந்த முறை சிறந்த தேர்வை அனுமதிக்கிறது. பல ஆர்த்தோமாக்மாடிக் வைப்புகளில் பொதுவாக அதிக அளவில் உள்ள பிளாட்டினம் தாதுக்களாக இருக்கும் ஸ்பெர்ரிலைட் (PtAs2) மற்றும் மோன்சைட் (PtTe2) ஆகியவை எத்தலைனில் உள்ள அதே நிலைமைகளின் கீழ் வினைபுரிவதில்லை, ஏனெனில் அவை டைசல்பைடு (பைரைட்), டையர்செனைடு (ஸ்பெர்ரிலைட்) அல்லது டைட்டெல்லுரைடுகள் (கேலவெரைட் மற்றும் மோன்சைட்) தாதுக்கள், அவை குறிப்பாக அயோடின் ஆக்சிஜனேற்றத்தை எதிர்க்கின்றன. பிளாட்டினம் கனிமங்கள் கலைக்கப்படும் எதிர்வினை பொறிமுறை இன்னும் விசாரணையில் உள்ளது. சல்பைடு கனிமங்களிலிருந்து உலோகச் சல்பைடுகளுடன் உலோகச் சல்பைடுகள் (எ. கா., பைரைட் ஃபீஸ்2, ஆர்சனோபைரைட் ஃபீஸ், சால்கோபைரைட் கியூஃபீஸ்2) உலோகச் சல்பைடுகள் பொதுவாக நீரிய ஊடகங்களில் அல்லது அதிக வெப்பநிலையில் இரசாயன ஆக்சிஜனேற்றம் மூலம் செயலாக்கப்படுகின்றன. உண்மையில், பெரும்பாலான அடிப்படை உலோகங்கள், எ. கா., அலுமினியம், குரோமியம், அதிக வெப்பநிலையில் வேதியியல் ரீதியாக குறைக்கப்பட வேண்டும், இதன் மூலம் செயல்முறை அதிக ஆற்றல் தேவையை ஏற்படுத்துகிறது, மேலும் சில நேரங்களில் அதிக அளவு நீர் கழிவுகள் உருவாக்கப்படுகின்றன. உதாரணமாக, நீரிய ஊடகங்களில் சால்கோபிரைட், மேற்பரப்பு விளைவுகள் (பாலிசல்பைடு இனங்கள் உருவாக்கம்) காரணமாக செயற்கைக்கோள் மற்றும் சால்கோசைட்டை விட வேதியியல் ரீதியாக கரைப்பது மிகவும் கடினம். சிஎல்-அயனிகளின் இருப்பு எந்தவொரு சல்பைடு மேற்பரப்பின் உருவவியலை மாற்றுவதாக பரிந்துரைக்கப்படுகிறது, இது சல்பைடு கனிமத்தை செயலற்ற தன்மையை தடுப்பதன் மூலம் மிக எளிதாக கசக்க அனுமதிக்கிறது. பெரும்பாலான ஆக்சைடு வேதியியலைத் தவிர்த்து, அதிக கூடுதல் உப்பு அல்லது அமில செறிவுகளின் தேவையைக் குறைக்கும் அதே வேளையில், டி. இ. எஸ். க்கள் அதிக சிஎல்-அயன் செறிவு மற்றும் குறைந்த நீர் உள்ளடக்கத்தை வழங்குகின்றன. இவ்வாறு, சல்பைடு கனிமங்களின் மின்னாற்பகுப்பு செயலற்ற அடுக்குகள் இல்லாத நிலையில், கரைசலில் இருந்து மீட்டெடுக்கக்கூடிய உலோக அயனிகளின் கரைசலில் வெளியிடப்படுவதன் மூலம் டி. இ. எஸ் ஊடகத்தில் நம்பிக்கைக்குரிய முடிவுகளை நிரூபித்துள்ளது. தாமிர சல்பைடு கனிமங்களிலிருந்து தாமிரத்தை எத்தலைனுடன் பிரித்தெடுக்கும் போது, சால்கோசைட் (கியூ2எஸ்) மற்றும் கோவெலட்டைட் (கியூஎஸ்) ஆகியவை மஞ்சள் கரைசலை உருவாக்குகின்றன, இது [கியூசிஎல்4] 2− காம்ப்ளக்ஸ் உருவாகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. இதற்கிடையில், சால்கோபைரைட்டில் இருந்து உருவாகும் கரைசலில், கியூ2 + மற்றும் கியூ + இனங்கள் கரைசலில் இணைந்து வாழ்கின்றன, ஏனெனில் கேத்தோடில் ஃபே2 + இனங்கள் குறைந்து வருகின்றன. 20 டபிள்யூ. டி.% சி. எச். சி. எல்-ஆக்சாலிக் அமிலம் மற்றும் 80 டபிள்யூ. டி.% எத்தலின் கலந்த டி. இ. எஸ் மூலம் சால்கோபிரைட்டில் இருந்து தாமிரத்தின் (> 97 சதவீதம்) சிறந்த தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட மீட்பு பெறப்படலாம். ஆக்சைடு சேர்மங்களிலிருந்து அயோனோமெடலர்ஜி மூலம் உலோக மீட்பு ஆக்சைடு மேட்ரிக்ஸிலிருந்து உலோகங்களை மீட்பு பொதுவாக கனிம அமிலங்களைப் பயன்படுத்தி மேற்கொள்ளப்படுகிறது. இருப்பினும், DES இல் உலோக ஆக்சைடுகளின் மின் வேதியியல் கரைப்பு pH நடுநிலை கரைசல்களில் 10,000 மடங்கு கரைப்பை அதிகரிக்க அனுமதிக்கும். ZnO போன்ற அயனி ஆக்சைடுகள் ChCl இல் அதிக கரைதிறனைக் கொண்டுள்ளன என்று ஆய்வுகள் காட்டுகின்றனஃ மலோனிக் அமிலம், ChCl: யூரியா மற்றும் எத்தலின், அவை நீரிய அமிலக் கரைசல்களில் கரைவதை ஒத்திருக்கலாம், எ. கா., HCl. இருப்பினும், TiO2 போன்ற கோவலன்ட் ஆக்சைடுகள் கிட்டத்தட்ட கரையக்கூடிய தன்மையை வெளிப்படுத்துவதில்லை. உலோக ஆக்சைடுகளின் மின் வேதியியல் கரைப்பு எச். பி. டி யின் புரோட்டான் செயல்பாட்டை வலுவாக சார்ந்துள்ளது, அதாவது. புரோட்டான்களின் ஆக்சிஜன் ஏற்பிகளாகவும், வெப்பநிலையிலும் செயல்படும் திறன். சி. எச். சி. எல்ஃ ஆக்ஸாலிக் அமிலம் மற்றும் சி. எச். சி. எல்ஃ லாக்டிக் அமிலம் போன்ற குறைந்த பி. எச்-மதிப்புகளின் யூடெக்டிக் அயனி திரவங்கள், அதிக பி. எச்-ஐ விட (எ. கா., சி. எச். சி. எல்ஃ அசிட்டிக் அமிலம்) சிறந்த கரையக்கூடிய தன்மையை அனுமதிக்கின்றன என்று தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது. எனவே, எடுத்துக்காட்டாக, வெவ்வேறு கார்பாக்சிலிக் அமிலங்களை எச். பி. டி. யாகப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் வெவ்வேறு கரைதிறன்களைப் பெறலாம். அவுட்லுக் தற்போது, நடைமுறை மின் வேதியியல் நிலைமைகளின் கீழ் பெரும்பாலான அயனி திரவங்களின் நிலைத்தன்மை தெரியவில்லை, மேலும் அயனி திரவத்தின் அடிப்படை தேர்வு இன்னும் அனுபவபூர்வமானது, ஏனெனில் உலோக அயனி வெப்ப இயக்கவியலில் கரைதிறன் மற்றும் இனப்பெருக்கம் மாதிரிகளுக்கு ஊட்டமளிக்க கிட்டத்தட்ட தரவு இல்லை. மேலும், போர்பைக்ஸ் வரைபடங்கள் எதுவும் கிடைக்கவில்லை, நிலையான ரெடாக்ஸ் ஆற்றல்கள் எதுவும் இல்லை, மேலும் இனப்பெருக்கம் அல்லது pH-மதிப்புகள் பற்றிய அறிவு இல்லை. அயனி திரவங்களை உள்ளடக்கிய இலக்கியங்களில் தெரிவிக்கப்பட்ட பெரும்பாலான செயல்முறைகள் தொழில்நுட்ப தயார்நிலை நிலை (டி. ஆர். எல்) 3 (கருத்தின் சோதனைச் சான்று) அல்லது 4 (ஆய்வகத்தில் சரிபார்க்கப்பட்ட தொழில்நுட்பம்) ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளன என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும், இது குறுகிய கால செயல்பாட்டிற்கு ஒரு பாதகமாகும். இருப்பினும், அயனி உலோகவியல் மிகவும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட மற்றும் நிலையான வழியில் உலோகங்களை திறம்பட மீட்டெடுக்கும் திறனைக் கொண்டுள்ளது, ஏனெனில் இது சுற்றுச்சூழல் தீங்கற்ற கரைப்பான்கள், கிரீன்ஹவுஸ் வாயு உமிழ்வைக் குறைத்தல் மற்றும் அரிக்கும் மற்றும் தீங்கு விளைவிக்கும் வினைப்பொருட்களைத் தவிர்ப்பது ஆகியவற்றைக் கருதுகிறது. குறிப்புகள் உலோகவியல்