مواد مورد استفاده در کوره

معرفی کوره های ذوب و بازیافت فلزات

کوره به وسیله و ابزاری اطلاق می شود که فلزات و موارد مورد استفاده در کوره به درون آن ریخته شده و به وسیله روش های مختلفی حرارت لازم برای ذوب فلزات درون آن تامین می گردد. البته کوره کاربردهای گوناگون و متنوعی در زمینه های صنعتی ، معدن ، پتروشیمی ها و فولاد و فلزات و پالایشگاه ها دارا می باشد. اما زمینه اصلی استفاده آن فرآیند ذوب و بازیافت فلزات می باشد.

انواع کوره های ذوب و بازیافت فلزات

کوره های مورد استفاده جهت ذوب و بازیافت فلزات بر اساس فرآیندی که گرمای مورد نیاز آن ها را تامین می کند. و همچنین بر اساس نحوه مصرف و مقدار بازده مورد انتظار به انواع مختلفی که در زیر به آن ها اشاره می کنیم تقسیم بندی می شوند.

*کوره های القایی

*کوره های الکتریکی (برقی)

* کوره های دوار

*کوره های قال

*کوره های بوته ای گازی

هر کدام از این کوره ها بسته به نوع مصرف و سایر پارامترهای مربوطه بایستی در محل و کاربرد متناسب با خودشان مورد استفاده قرار بگیرند. که در ادامه به تفصیل به بررسی هر یک از موارد فوق می پردازیم. جدول زیر به بررسی اجمالی انواع کوره و ویژگی های آن ها پرداخته است.

کاربرد نوع سوخت مورد نیاز نوع کوره
بازیابی فلزات در مقیاس بزرگ الکتریسیته کوره القایی
بازیابی گرانبها فلزات در مقیاس کوچک الکتریسیته کوره برقی
بازیابی فلزات گرانبها گاز کوره دوار
بازیابی طلا و پلاتین گاز کوره قالکاری
بازیابی طلا و پلاتین در مقیاس کوچک گاز کوره بوته ای

کوره القایی

کوره القایی نوعی کوره الکتریکی می باشد که گرمای مورد نیاز آن توسط روش القای مغناطیسی تامین می گردد. ظرفیت این نوع کوره از زیر یک کیلو تا چندین تن متغیر می باشد. استفاده از کوره القایی مزیت های مربوط به خود را دارد که از آن ها می توان  به روش ذوب تمیز و با کیفیت ، مصرف انرژی پایین ، و دارا بودن کنترل بر روی متالوژی فلز در حال ذوب اشاره نمود.

امروزه در اکثر کارخانجات مدرن به علت آلودگی کم  از این نوع کوره ها بهره می برند. این نوع کوره ها به دلیل دارا بودن قیمت زیاد کمتر در کارگاههای کوچک مورد استفاده قرار می گیرند و برای ذوب و بازیافت طلا در مقیاس کارگاهی مناسب نمی باشند. اما به دلیل دارا بودن توان بالا برای ذول و بازیابی فلزات گروه پلاتین بسیار مناسب می باشند.

کوره الکتریکی

این نوع کوره ها انرژی مورد نیاز خود را از برق تامین می نمایند. و کوره های برقی مورد استفاده جهت بازیابی طلا دارای ظرفیت های پایین بوده و برای استفاده جهت بازیابی و ذوب مقادیر کم طلا و فلزات مناسب می باشند. همچنین این کوره ها برای کسانی که به گاز و سایر منابع سوختی دسترسی ندارند پیشنهاد خوبی می باشد.

کوره دوار

این نوع کوره ها برای ذوب فلزات گرانبها مناسب نبوده و جهت بازیابی و ذوب فلزان نه چندان گران بها مانند مس استفاده می شوند. در این کوره ها اکثرا قطعات الکتریکی را ذوب کرده و فلز مس آن ها را به صورت شمش استحصال می نمایند. و سپس طی فرآیندهای جداگانه ای سایر فلزات گرانبهای ان ها را بازیابی می نمایند.

کوره بوته ای گازی

حجم کوره های بوته ای گازی کوچک و در کیلوگرم می باشد. و همانگونه از اسمش پیداست با انرژی گاز حرارت مورد نیازش تامین می گردد. به همین سبب یکی از محبوب ترین کوره های مورد  استفاده در کارگاه های  بازیابی طلا و طلاسازی می باشد. و به صورت گسترده ای در این زمینه مورد استفاده قرار می گیرد.

کوره قال

کوره قالکاری انرژی مورد نیاز خود را عمدتا از سوخت گاز تامین می نماید. و به جهت حجم بالا یکی از محبوب ترین روش های مورد استفاده جهت بازیابی طلا از قطعات الکتریکی ، ضایعات طلا ، خاک طلا و غیره می باشد. به علت حرارت بالالی این کوره ها جهت ساخت بدنه و کف کوره های قال از مواد گوناگون و آجر و سیمان های نسوز استفاده می نمایند که در ادامه به بررسی آن ها خواهیم پرداخت.

قالکاری چیست

کلمه قال خود به تنهایی به معنی کوره طلا و زرگری می باشد. و روند قالکاری به روشی گفته می شود. که در آن طلا از ضایعات طلا ، خاک طلا ، سنگ های معدنی ، قطعات الکترونیکی و سایر مواد جدا شده و در ادامه به وسیله یک چرخه شیمی بازیابی می گردد. مواد و ترکیبات شیمیایی که در روند قالکاری مورد استفاده قرار می گیرند بسیار حائز اهمیت می باشند.که در ادامه به صورت مفصل به بررسی تک تک آن ها خواهیم پرداخت.

ترکیبات قابل بازیابی در قالکاری

قالکاری روشی می باشد که در آن اکثر ترکیبات دارای طلا و فلزات زیر گروه پلاتین قابل بازیابی می باشند. خاکها ، فلزات ، سنگ های معدنی ، گرد و غبار کارگاهی ، ضایعات طلا ، قطعات الکترونیکی مواردی هستند. که به صورت متداول جهت بازیابی طلا در فرآیند قالکاری مورد استفاده قرار می گیرند.

تشریح روند کلی فرآیند قالکاری

در فرآیند قالکاری اول از همه ترکیباتی که مورد بازیافت قرار می گیرند. را درون کوره قال ریخته و پس از افزودن مواد شیمیایی کربنات سدیم و بوراکس به عنوان فلاکس و کمک ذوب آتش می زنند تا خاکستر مورد نظر حاصل شود. سپس درون کوره های کوچک مقداری سرب و نقره جهت جذب بازیابی بهتر طلا و بدست آمدن اکسید بعضی فلزات در کف کوره می ریزند.

و بعد از ذوب شدن آنها خاکسترهای بدست امده را درون کوره های کوچک جداگانه می ریزند. بعد از گذشت مدت زمان مشخصی تمامی آنها مذاب شده و ناخالصی ها و اندکی سرب بر روی مواد مذاب شناور می شوند. و طلا و نقره و مقداری سرب به علت سنگینی در کف کوره به شکل یک قرص باقی می مانند که به ان قرص نقره و طلا نیز می گویند.

در مرحله بعدی به وسیله چکش کاری سرب های متصل به قرص را پاکسازی می نمایند. سپس نوبت به جدا کردن طلا و نقره از یکدیگر می رسد. به این صورت که پس از اندکی چکش کاری قرص مورد نظر را درون ظرفی که عمدتا از جنس استیل می باشد. ریخته و به آن اسید نیتریک اضافه می کنند به این جهت که اسید نیتریک نقره را درون خود حل کرده و طلا در کف ظرف به شکل پودر ته نشین می شود.

طی این مرحله ظرف را بر روی حرارت گذاشته تا به نقطه جوش برسد. در زمان بخار شدن ، بخار قهوه ای رنگی حاصل می شود که بسیار خطرناک و سمی می باشد. قالکار ها این بخار را نشانه ضعیف شدن اسید نیتریک دانسته و مجددا به ظرف اسید نیتریک اضافه می نمایند. در مراحل پایانی قالکارها طلا را با آب داغ شستشو می دهند تا مقدار بسیار اندک نقره چسبیده به طلا پاکسازی گردد. آن ها این کار را تا زمان عدم تغییر رنگ آب انجام می دهند.

مواد مورد استفاده در کوره

طبق توضیحات بالا عمده مواد مورد استفاده در کوره چهار نوع می باشند که عبارتند از :

  • بوراکس
  • کربنات سدیم
  • اسید نیتریک
  • سیمان نسوز
  • سرب

در زیر به بررسی ویژگی ها و کاربردهای مواد فوق می پردازیم. جدول زیر به بررسی مواد مورد استفاده در کوره قالکاری و ویژگی های آن ها پرداخته است.

کاربرد مواد مورد استفاده در کوره
به عنوان کمک ذوب بوراکس
به عنوان کمک ذوب کربنات سدیم
حذف فلزات مزاحم اسید نیتریک
عایق بندی و استحکام و ساختار کوره سیمان نسوز
کمک ذوب و جمع کننده فلزات گرانبها در کف کوره سرب

بوراکس و کاربرد آن در کوره قالکاری

بوراکس که با نام های تجاری بوره یا تنکار نیز شناخته می شود. یکی از مواد مورد استفاده در کوره قالکاری می باشد. نام علمی بوراکس دکا هیدرات ، سدیم تترا بورات بوده و فرمول شیمیایی آن Na2B4O7 می باشد. این ترکیب به صورت طبیعی از سنگ معدنی بورات استحصال می گردد. در روند صنعتی این ماده با روش های خاصی تولید می شود که در فرآیند خرید بوراکس بسیار حائز اهمیت می باشد.

و اولین بار به شکل مصنوعی در کشور ایران تولید شده است که به شکل مصنوعی بوراکس ، تنکار نیز می گویند. بوراکس در دو نوع بدون آب و آب پوشیده تولید می گردد. مهمترین آن ها بوراکس های آب پوشیده دکا و پنتا می باشند که عمدتا ساخت کشور ترکیه بوده و در بسته بندی های ۲۵ کیلوگرمی عرضه می گردند.

کاربرد بوراکس در کوره قالکاری به عنوان ماده کمک ذوب می باشد. به این صورت که در ترکیب با کربنات سدیم قبل از آغاز فرآیند ذوب به کوره اضافه می شود. تا حرارت کوره را هنگام فرآیند ذوب بالا برده و با کاهش مدت زمان ذوب و آسان نمودن روند تشکیل سرباره مواد مورد نظر روند ذوب و بازیابی مواد را تسهیل نمایند. که این مساله در روند خرید بوراکس بایستی مد نظر قرار بگیرد.

کربنات سدیم و کاربرد آن در کوره قالکاری

کربنات سدیم که یکی از مواد مورد استفاده در کوره قالکاری می باشد و به همین علت پروسه خرید کربنات سدیم را مهم و قابل بررسی می نماید. یک ماده شیمیایی جامد معدنی با رنگ سفید بوده و یکی از نمک های سدیم ماده اسید کربنیک می باشد. کربنات سدیم دارای خاصیت قلیایی بالا با اسیدیته ۱۱/۶ بوده و به شکل ظاهری پودر سفید رنگ می باشد. کربنات سدیم یک ماده معدنی با فرمول شیمیایی Na2Co3 بوده که دارای اشکال مختلف هیدراته می باشد.

کربنات سدیم سمنان

تمامی نمک های کربنات سدیم به صورت محلول در آب بوده و همگی دارای خاصیت قلیایی می باشند که نتیجه انحلال آن ها در آب می باشد. رایج ترین نام های این ترکیب عبارتند از سودا اش ، کربنات دو سود سبک یا سنگین ، سودا کلسیم ، نمک سدیم ، سدیم کربنیک و غیره. همچنین کربنات سدیم به هنگام حل شدن محلولی با خاصیت قلیایی بالا تولید می نماید.

کربنات سمنان

کربنات سدیم نیز در صنعت و سایر شاخه ها کاربردهای فراوانی دارد اما عمده کاربرد آن در کوره قالکاری استفاده از ان به عنوان ماده کمک ذوب به همراه بوراکس می باشد. که روند و زمان  ذوب را تسهیل کرده و باعث تشکیل سریع سرباره می گردند که این موضوع جهت خرید کربنات سدیم بسیار مهم و ضروری می باشد.

اسید نیتریک و کاربرد آن در کوره قالکاری

اسید نیتریک نیز جز مواد مورد استفاده در کوره قالکاری می باشد. این ماده دارای فرمول شیمیایی HNO3 بوده و با نام های تیزاب و جوهره شوره نیز شناخته می شود. اسید نیتریک به شکل محلول در آب بوده و یک ترکیب اکسنده قوی می باشد که خطرناک و سمی می باشد. این ماده دارای نقطه انجماد ۴۲- و نقطه جوش ۸۳ درجه سانتی گراد می باشد. کیفیت و آنالیز این ماده باید در خرید اسید نیتریک لحاظ گردد.

اسید نیتریک اغلب به عنوان یک معرف آزمایشگاهی و صنعتی مهم مورد استفاده قرار می گیرد. اما کاربردهای فراوان دیگری هم دارد. اسید نیتریک با گذشت زمان اندکی تجزیه می شود. اما با قرار گرفتن در معرض نور خورشید و گرما سرعت تجزیه آن بیشتر شده و رنگ آن به زرد و قهوه ای تغییر می کند.

این ماده اکثرا در ساخت کودهای شیمیایی مورد استفاده قرار می گیردو به عنوان ماده اولیه در ساخت سایر مواد نیز کاربردهای فراوانی دارد. اما علت استفاده از اسید نیتریک در مرحله پایانی قالکاری این است که این ماده به جز طلا و پلاتین با اکثر فلزها واکنش داده و ان ها را تجزیه نموده و باعث تولید نیترات می گردد. لذا تمامی موارد فوق باعث حائز اهمیت شدن روند خرید اسید نیتریک برای خریداران می گردند.

سیمان نسوز و کاربرد آن در کوره قالکاری

سیمان نسوز که دارای نام های دیگری همچون جرم ریختنی ، بتن دیرگداز ، سیمان دیر گداز و مواردی از این قبیل می باشد. یکی از مواد مورد استفاده در کوره قالکاری می باشد. ویژگی اصلی سیمان نسوز مقاومت بالای آن در برابر حرارت و فرسایش در کوره ها می باشد.

سیمان نسوز های مورد استفاده در کوره قالکاری می توانند در انواع مختلفی بر حسب مواد مورد استفاده در ساختارشان تقسیم بندی گردند. یعنی می توانند شامل دو نوع باشند که یک نوع جهت استفاده در بدنه کوره و نوع دیگر جهت مصرف در کف کوره مورد استفاده قرار می گیرد. و هم می توانند تک نوعی باشند که قابلیت استفاده هم در بدنه و هم در کف کوره را دارا می باشند. که این نکات بایستی در خرید سیمان نسوز به طور جدی مدنظر قرار بگیرند.

فرآیندهای تولید موردنیاز در خرید آب اکسیژنه
پایداری سطحی اسید نیتریک بر روی آب