متالورجيا استخلاصية

Waleed Khalifa.jpg وليد خليفة
ساهم بشكل رئيسي في تحرير هذا المقال


المتالورجيا الاستخلاصية (بالإنگليزية: extractive metallurgy) تعتبر تخصص علمي الذي يضع استخلاص الفلزات (the extraction of metals) في عين الاعتبار ، وهو علم و تكنولوجيا تهتم باستخلاص الفلزات من خاماتها الطبيعية وتشكل جزء كبير مما يسمى بالصناعات الثقيلة و منها صناعة الحديد و الصلب.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تجهيز الخامات

عملية تجهيز الخامات (mineral processing) أو تسمى تركيز الخامات (mineral beneficiation) هي علم من علوم استخلاص الفلزات و تهتم بإثراء الخامات (تخصيبها) وفصل الشوائب المعدنية عنها بحيث ترفع من كفائة المعالجات اللاحقة التى يجريها خبراء الاستخلاص للحصول على الفلزات ، و يستخدم مهندس التركيز طرق ميكانيكية و فزيائية و فزيائية-كيميائية فقط لأداء عمله و تجرى جميعها في درجة الحرارة و الضغط العاديين. تتكون الخامة من معادن قيّمة وشوائب معدنية. وتُركز الخامات بطرق طبيعية قبل الاستخلاص للأسباب الآتية: خفض تكلفة النقل و الشحن وتصغير حجم مفاعلات الاستخلاص مما يؤدى إلى خفض التكلفة الرأسمالية ولأن الفصل بطرق طبيعية أرخص منه بطرق كيميائية ويتم التركيز في مرحلتين: تحرير المعادن و فصلها عن بعضها البعض. وتوجد المعادن عادة في الخامات إما منفصلة أو ملتصقة أو محبوسة أو منتثرة ولكل من هذه الصور طرق الفصل المناسبة لها. و تنقسم هذه العمليات إلى مرحلتين متميزتين:


المتالورجيا الحرارية

و هى أقدم مجالات استخلاص الفلزات ، و تشمل طرق استخلاص جافة تُجرى في درجة حرارة عالية مثل الأكسدة و الاختزال و الكلورة و الصهر و تكوين الخبث و غيرها ، و غالبا ما تشمل عمليات صهر للمعادن و فصل للمكونات القيّمة في الحالة السائلة ، و من الخامات النموذجية لهذه المعالجة خامات الحديد و النحاس و الرصاص.

المتالورجيا المائية

و هى مجال حديث نسبيا في استخلاص الفلزات و يشمل الطرق المائية (تسمى أيضا طرق هيدروفلزية) التى تُجرى عادة في درجة حرارة الغرفة أو بالقرب من نقطة غليان الماء ، و تشمل عمليات نَضّ المعادن أو ترسيب الفلزات أو مركباتها من المحاليل المائية بالإضافة إلى طرق العزل و التنقية مثل تبادل الأيونات واستخلاص المذيبات. ومن المعادن النموذجية لهذه التكنولوجيا معادن الذهب واليورانيوم والألومنيوم.

المتالورجيا الكهربية

وهذا أحدث مجالات استخلاص الفلزات و يشمل كل الطرق الكهروفلزية المعتمدة على استخدام التيار الكهربائى لاسترجاع الفلزات أو حتى تنقيتها في محاليل مائية أو في أملاح مصهورة، ومن الفلزات النموذجية المنتَجة بهذه الطريقة الألومنيوم والنحاس والخارصين.

انظر أيضاً

مصادر

يمكن دراسة استخلاص الفلزات من خلال طريقين: استخلاص كل فلز من خاماته أو من خلال دراسة المبادئ العامة لطرق الاستخلاص ، أي المتالورجيا الحرارية و المتالورجيا المائية و المتالورجيا الكهربية و يوجد لذلك عدة مصادر:

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الكتب التدريسية

الكتب التي تعالج موضوع استخلاص الفلزات يمكن تقسيمها الى ما يلي :

الدراسات المتناولة عدة فلزات

تتناول هذه الكتب استخلاص عدد كبير من الفلزات و من أهمها:

  • N. Sevryukov. General Metallurgy, Mir Publisher, Moscow, 1969.

ن. سيفريوكوف، المتالورجيا العامة، دار مير للنشر، موسكو، 1969. (مترجم للعربية) و هو من الكتب العربية الهامة في هذا الموضوع و هو كتاب قديم نسبيا ولكن مفيد و يركز بشكل خاص على استخلاص الفلزات غير الحديدية و هو مترجم من اللغة الروسية و صادر عن دار مير للطباعة و النشر بموسكو.

  • N. Sevryukov. , Nonferrous Metallurgy. Mir Publisher, Moscow, 1975

ن. سيفريوكوف، المتالورجيا غير الحديدية، دار مير للنشر، موسكو، 1975.

  • K. Winnacker and L. Küchler, Chemische Technologie: volume 4- Metalle. Hanser Verlag, München 1986(4th edition).

ك. ويناكر و ل. كوهلر، التقنية الكيميائية: الجزء 4 – الفلزات، هانسر فيرلاج، ميونخ 1986 (الإصدار الرابع).

أعمال قديمة ذات قيمة تاريخية فقط:

  • D. M. Liddel, editor, Handbook of of Nonferrous Metallurgy, 2 volumes, McGraw-Hill, New York, 1945

د. م. ليدل (المحرر)، كتيب المتالورجيا غير الحديدية، جزءان، ماك جرو-هيل، نيويورك، 1945.

  • V. Tafel, editor, Lehrbuch del Metallhuttenkunde, 3volumes, Hirzel Verlag, Leizig, 1955

ف. تافل (المحرر) Lehrbuch der Metallhüttenkunde، أجزاء ثلاثة، هرتزل فيرلاج، ليبزج 1955.

الدراسات المتناولة فلز واحد

هذه الكتب ثمينة جدا على الرغم انه في بعض الاحيان يكون الجزء الخاص بالاستخلاص عدد محدد من الصفحات والامثلة على ذلك "ميتالوجيا الفلزات النادرة " (Metallurgy of Rare Metals )، و هو مجموعة من الدراسات على البريليوم ، الكروم، والموليبدنم ... الخ تم نشرها بواسطة “بَتًرورث ، لندن”Butterworth London ، و داراسات جمعية الكيمياء الامريكية على النحاس والخارصين والقصدير .

الكتب المتخصصة بالمبادئ الأساسية

تصف هذه الكتب العمليات المتالورجية الحرارية و المائية و الكهربية، أو المبادئ ( ديناميكا حرارية و حركية (الكينَتيكا) . بعض هذه الكتب يظهر في الجدول التالى حسب تاريخ نشرها.

  • J. Newton, Extractive Metallurgy (استخلاص الفلزات), Wiley, 1959, (كتاب ممتاز).
  • W. H. Dennis, Extractive Metallurgy: Principles and Applications (استخلاص الفلزات: المبادىء و التطبيقات), Pitman, 1965, (كتاب ممتاز).
  • J. D. Gilchrist, Extractive Metallurgy (2nd Edition), (استخلاص الفلزات), Pergamon, 1980, (كتاب ممتاز).
  • R. H. Parker, An Introduction to Chemical Metallurgy (2nd Edition) (مقدمة للمتالورجيا الكيميائية), Pergamon, 1978, (كتاب ممتاز).
  • F. Habashi, Principles of Extractive Metallurgy (مبادىء استخلاص الفلزات), Volume 1 , Gordon &Breach, 1969
    • Volume 2, Gordon &Breach, 1970
    • Volume 3, Gordon &Breach, 1985
    • Volume 4, Metallurgie Extractive Quebec, 1998
  • F. Habashi, Metals from Ores. An Introduction to Extractive Metallurgy, Métallurgie Extractive Québec, Québec City, Canada 2003.
  • R. D. Pehlke, Unit Process in Extractive Metallurgy (العمليات الموحدة في استخلاص الفلزات), Elsevier, 1973, (غالبه ديناميكا حرارية)
  • T. Rosenqvist, Principles of Extractive Metallurgy (مبادىء استخلاص الفلزات), McGrraw-Hill, 1983, 2nd Edition (غالبه ديناميكا حرارية)
  • L. Couturier D. W. Hopkins, I. Wilkomersky, Fundamental of Metallurgical Processes (أساسيات العمليات المتالورجية), Pergamon, 1978, (غالبه ديناميكا حرارية)
  • C. B. Gill, Nonferrous Extractive Metallurgy (استخلاص الفلزات غير الحديدية), Wiley-Interscience, 1980
  • J. J. Moore et al, Chemical Metallurgy (المتالورجيا الكيميائية), Butterworth, 1981.
  • H. S. Ray et al, Extraction of Nonferrous Metals (استخلاص الفلزات غير الحديدية), Affiliated East-West Press, 1985
  • P. C. Hays, Process Selection in Extractive Metallurgy (اختيار العمليات في استخلاص الفلزات ), Hayes Publishing, 1987
  • H. S. Ray and A. Ghosh, Principles of Extractive Metallurgy (مبادىء استخلاص الفلزات), Wiley Eastern, 1991
  • C. Bodsworth, The Extraction and Refining of Metals ( استخلاص و تنقية الفلزات), CRC Press, 1994
  • L. C. Wollacott and R. H. Eric, Mineral and Metall Extraction: an Overview (استخلاص المعادن و الخامات: استعراض), South African Institute of Mining and Metallurgy, 1996
  • J. Philibert, A. Vignes, Y. Brechet, P Combrade, Metallugie-du minerai aux materiaux (متالورجيا الحصول على الفلزات من المعادن), Masson, 1998, Only one fourth of the book is devoted to extractive metallurgy


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الدراسات الشاملة في الكيمياء

تحتوى على معلومات مفصلة في الكيمياء وميتالورجيا الفلزات و مركباتها مثل:

- P. Pascal, editor, Nouveau Traite de chemie minerale, Paris, Masson & Cie. مجموعة ممتازة تتكون من 20 مجلد مع بعض الملاحق الحديثة: ولكنها نسبياً تعتبر قديمة لانه تم نشرها في 1950 - Gmelen, Handbuch der anarganischen, Weinheim, Verlag Chemie. هذه مجلدات عديدة مع الاستشهاد بكثيرمن المراجع يتم تحديثها بشكل منتظم. المجلدات الحديثة من هذه المجموعة نشرت بالغة الإنجليزية

الموسوعات والأدلة

تلك الموسوعات في تكنولوجيا الكيمياء والمواد تحتوي كثير من المقالات التي يمكن أن تهم مهندس الفلزات . أهم هذه الاعمال:

- Kirk Othmer, Encyclopedia of Chemical technology, Fouth edition in 27 volumes, published by Interscience, New York 1998 - Techniques de l'ingenieur: مجموعة من المجلدات في مجالات هندسية مختلفة والتي تحدث من وقت لآخر بإضافة بعض الملحقات .

  • السلسلة M متخصصة في المتالورجيا وتتكون من 10 مجلدات منها M7 , M6 متخصصة في الحديد والفولاذ M8 – المعادن غير الحديدية والأخرى متخصصة في المتالورجيا الفيزيائية والميكانيكية.
  • السلسلة J متخصصة في الهندسة الكيميائية وتحتوي مقالات ذات اهمية متالورجية مثل إنتاج الألومنيوم، طرق التحليل الكهربائي، اليورانيوم ... الخ .

الناشر هو Techniques de lingenieur, 123 rue d'Alesia, 75014 Paris, France

  • Ullmann, Encyclopedia of industrial Chemistry, 40 volumes, 6th edition, Wiley-VCH, Weinheim, Germany 2003
  • M B. Bever, Encyclopedia of Materials Science and Engineering, 8 volumes, MIT Press and Pergamon, 1986
  • R. A. Meyers, Encyclopedia of Physical Science and Technology, 18 volumes, 3rd edition, Academic, New York, 2001
  • R. G. Morvan, Encyclopedie internationale des sciences et des techniques, 10 volumes, Aarka, Paris, 1978
  • J. J. McKetta, Encyclopedia of Chemical Processing and Design, in69 volumes byMarcel Dekker, New York 1976-2002
  • K. H. J. Buschow et al., Encyclopedia of Materials: Science and Technology, 11 volumes, Elsevier, UK 2001
  • F. Habashi, editor, Handbook of Extractive Metallurgy, 4 volumes, Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 1997.

المنشورات المنبثقة من المؤتمرات والندوات

هذه المؤتمرات يمكن ان تكون عامة او متخصصة في موضوع محدد . في هذه المؤتمرات والتي يمكن ان تستمر من يوم الى خمس ايام تعرض الأوراق العلمية شفويا وتناقش من قبل المشاركين . و تنشر الأوراق والمناقشات يتم نشرها عادة في محضر المؤتمر. هذه المؤتمرات تعتبر فرصة فريدة لالتقاء الباحثين في نفس المجال لتبادل وجهات النظر وتجديد معلوماتهم بآخر التطورات . بالعادة يتبع المؤتمر ، زيارات جماعية إلى المصانع أو المنظمات البعثية لمناقشة التكنولوجيا الجديدة .

أهم هذه اللقاءات لمتحدثي اللغة الانجليلزية ما تنظمه المؤسسات التالية:

  • The Minerals, Metallurgy and Materials Society (TSM) and the Society for Mining, Metallurgy, and Exploration (SME), both of the American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers formerly in New York, now in Littleton, Colorado, (AIME)
  • The Canadian institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, in Montereal (CIM)
  • Institute of Mining & Metallurgy in London (IMM)

لا يوجد هناك ممثل عالمي لمهندسي استخلاص الفلزات ولكن الاتحاد العالمي للكيمياء التطبيقية و النظرية International Union of Pure & applied Chemistry والمجلس العالمي لمعالجة المعادن "International Mineral Processing Congress" بعض الأحيان ينظم جلسات ضمن لقاءاته تخص استخلاص الفلزات .

الدوريات

الدوريات التي تحتوي على أبحاث في استخلاص الفلزات يتم نشرها من قبل جمعيات المتالورجيا الوطنية أو من قبل ناشرين تجاريين. الجدول 3- 2 يعطي قائمة مختارة من الدوريات التي تنشر بواسطة الجمعيات الوطنية . أما الدوريات التي تنشر من قبل ناشرين تجاريين فهي من نوعين .

  • تلك التي تنشر أبحاث أصيلة مثل المتالورجيا المائية "Hydrometallurgy" و هندسة المعادن "Minerals Engineering" .
  • وتلك التي تنشر أوراق استعراض "review Papers" مثل
    • Minerals Processing and Extractive Metallurgy Reviews
    • Engineering & Mining Journal,
    • Mining Magazine

دوريات مختارة تنشر من قبل الجمعيات الوطنية الميتالورجية .

  • The Minerals, Metals, and Materials Society of the American Institute of Mining and Metallurgical and Petroleum Engineers, Warrendale, Pennsylvana
    • Metallurgical Transactions, Section B
    • Journal of Metals
  • Society for Mining, Metallurgy and Exploration of the American Institute of Mining and Metallurgical and Petroleum, Littleton, Colorado
    • - Mining Engineering
    • - Minerals and metallurgical Processing
  • Institution of Mining& Metallurgy, London
    • - Transactions Section C
  • Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, Monteral
    • - Bulleten
  • South African Institute of Mining and metallurgy, Johannesburg
    • - Transactions
  • Australian Institute of Mining and metallurgy, Melbourne
    • - Transactions
  • German Metallurgical Society, Clausthal
    • - Erzmetall
  • Indian Institute of Metals, Calcutta
    • - Transactions

مجلات الملخصات

ملخصات الكيمياء "Chemical Abstracts" تنشر من قبل الجمعية الأمريكية للكيمياء "American Chemical Society" فيها قسم متخصص تحت عنوان "استخلاص الفلزات" "Extractive Metallurgy" والذي يعطي خلاصة لجميع الأوراق العلمية المنشورة في هذا المجال في العالم. و هى أداة مفيدة لتتبع التطورات الحديثة و باستعمال الفهارس يمكن استرجاع المعلومات لأغراض البحث .

الكلمات الدالة: