Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Madini

Kupiga dhahabu huko Nicaragua katika Mgodi wa Dhahabu ya La Luz huko Siuna na Bonanza mnamo 1959. Kuchunguza ni hatua ya msingi katika kupata kiasi kikubwa cha madini.
Kuimarisha dhahabu iliyosafishwa kuwa ingot kwenye Mgodi wa Dhahabu ya La Luz huko Siuna , Nicaragua mnamo 1959.

Madini ni uwanja wa vifaa vya sayansi na uhandisi kwamba huchunguza tabia za kimaumbile na kemikali ya chuma vipengele , wao misombo baina ya metali , na mchanganyiko wao, ambao huitwa aloi . Madini pia ni teknolojia ya metali: njia ambayo sayansi inatumika kwa uzalishaji wa metali, na uhandisi wa vipengele vya chuma kwa ajili ya matumizi katika bidhaa kwa watumiaji na wazalishaji. Uzalishaji wa metali unahusisha usindikaji wa ores ili kuondokana na chuma ambacho kina, na mchanganyiko wa metali, wakati mwingine na vipengele vingine, kuzalisha alloys. Madini inajulikana na hila ya ujasiri , ingawa ujasiri hutegemea metallurgy, kama dawa inategemea sayansi ya matibabu, kwa maendeleo ya kiufundi. Sayansi ya metallurgy imegawanyika katika madini ya kemikali na metallurgy kimwili .

Madini imegawanyika katika madini ya feri (pia inajulikana kama metallurgy nyeusi ) na madini yasiyo ya feri (pia inajulikana kama metallurgy ya rangi ). Madini ya feri huhusisha michakato na aloi kwa msingi wa chuma wakati madini yasiyo ya feri yanahusisha michakato na aloi kulingana na metali nyingine. Uzalishaji wa metali ya feri huwa na asilimia 95 ya uzalishaji wa chuma duniani. [1]

Yaliyomo

Etymology na matamshi

Mizizi ya madini iko kutoka kwa Kigiriki cha Kale: μεταλλουργός, metallourgós , "mfanyakazi wa chuma", kutoka μέταλλον, métallon , "chuma" + ἔργον, ergon , "kazi".

Neno lilikuwa ni neno la alchemist kwa ajili ya uchimbaji wa madini kutoka kwa madini, ukomo wa mwisho unaoashiria mchakato, hasa viwanda: ulijadiliwa kwa maana hii katika Encyclopædia Britannica ya 1797. [2] Mwishoni mwa karne ya 19 iliongezwa kwa utafiti wa kisayansi zaidi wa metali, alloys, na michakato inayohusiana.

Kwa Kiingereza, the / metælədʒi / matamshi ni moja ya kawaida zaidi nchini Uingereza na Jumuiya ya Madola. The / metələrdʒi / matamshi ni moja ya kawaida zaidi katika USA, na ni aina ya kwanza iliyoorodheshwa katika kamusi za Amerika mbalimbali (kwa mfano, Merriam-Webster Collegiate , Marekani Heritage ).

Historia

Kifungu cha dhahabu kutoka Thebes [ ufafanuzi unahitaji ] 750-700 BC

Dhahabu ya kwanza iliyorembeshwa na wanadamu inaonekana kuwa dhahabu , ambayo inaweza kupatikana huru au "asili". Kiasi kidogo cha dhahabu ya asili kimepatikana katika mapango ya Kihispaniola yaliyotumiwa wakati wa kipindi cha Paleolithic , c. 40,000 BC. [3] Fedha , shaba , bati na chuma vya meteor inaweza pia kupatikana katika hali ya asili, kuruhusu kiasi kidogo cha ujasiri katika tamaduni za mwanzo. [4] Silaha za Misri zilizofanywa kutoka chuma cha meteor katika karibu 3000 BC zilikuwa za thamani sana kama "daggers kutoka mbinguni". [5]

Baadhi ya metali, hasa bati, risasi na (kwa joto la juu) shaba, zinaweza kupatikana kutoka kwa ores zao kwa kuchochea miamba tu katika moto au tanuru ya moto, mchakato unaojulikana kama smelting . Ushahidi wa kwanza wa metallurgy hii ya ziada ni tarehe ya mia tano na 6 ya KK [6] na ilipatikana katika maeneo ya archaeological ya Majdanpek , Yarmovac na Plocnik , wote watatu huko Serbia . Hadi sasa, ushahidi wa kwanza wa smelting ya shaba hupatikana kwenye tovuti ya Belovode , [7] ikiwa ni pamoja na shaba ya shaba kutoka 5500 KK iliyo katika utamaduni wa Vinča . [8]

Matumizi ya kwanza ya uongozi yameandaliwa kutokana na makazi ya neolithic ya marehemu ya Yarim Tepe nchini Iraq,

"Uongozi wa kwanza (Pb) unaopatikana katika Mashariki ya Mashariki ya kale ni millenia ya 6 KK bangili kutoka Yarim Tepe kaskazini mwa Iraq na kipande kidogo cha baadaye cha kuongoza kutoka Halaf kipindi cha Arpachiyah , karibu na Mosul. [9] Uongozi wa asili ni nadra sana, mabaki hayo huongeza uwezekano wa kusababisha smelting inaweza kuanza hata kabla ya shaba smelting. " [10] [11]

Nyekundu ya shaba pia imeandikwa kwenye tovuti hii karibu na wakati huo huo (mara baada ya 6000 BC), ingawa matumizi ya risasi inaonekana mbele ya smelting shaba. Madini ya awali pia imeandikwa kwenye tovuti ya karibu ya Tell Maghzaliyah , ambayo inaonekana kuwa imeandikwa hata mapema, na haifai kabisa udongo.

Dalili nyingine za metali za mwanzo zinapatikana kutoka milenia ya tatu BC katika maeneo kama Palmela (Portugal), Los Millares (Hispania), na Stonehenge (Uingereza). Hata hivyo, mwanzo wa mwisho hauwezi kuwa wazi na uvumbuzi mpya unaendelea na unaendelea.

Madini ya Mashariki ya Kati ya kale. Masanduku ya rangi: arsenic ni nyekundu, shaba nyekundu, bati katika kijivu, chuma katika nyekundu kahawia, dhahabu katika njano, fedha nyeupe na kusababisha nyeusi. Eneo la njano linasimama shaba ya arsenic , wakati eneo la kijivu linamaanisha bati ya shaba .

Metali hizi za kwanza zilikuwa zile au zimepatikana. Kuhusu 3500 KK, iligundulika kwamba kwa kuchanganya shaba na bati, chuma cha juu kinaweza kufanywa, alloy inayoitwa shaba , inayowakilisha mabadiliko makubwa ya teknolojia inayojulikana kama Umri wa Bronze .

Uchimbaji wa chuma kutoka kwenye madini yake kwenye chuma yenye nguvu ni ngumu zaidi kuliko kwa shaba au bati. Utaratibu huo unaonekana kuwa umetengenezwa na Wahiti katika mwaka wa 1200 KK, kuanzia Umri wa Iron . Siri ya kuchimba na kufanya kazi ya chuma ilikuwa jambo muhimu katika kufanikiwa kwa Wafilisti . [5] [12]

Maendeleo ya kihistoria katika madini ya feri yanaweza kupatikana katika aina mbalimbali za tamaduni zilizopita na ustaarabu. Hii ni pamoja na falme za kale na medieval na mamlaka ya Mashariki ya Kati na Mashariki ya Kati , Irani ya kale, Misri ya kale, Nubia ya kale, na Anatolia ( Uturuki ), Kale Nok , Carthage , Wagiriki na Warumi wa Ulaya ya kale, Ulaya ya kale, kale na katikati ya China , kale na medieval India , zamani na medieval Japan , miongoni mwa wengine. Maombi mengi, matendo, na vifaa kuhusishwa au kushiriki katika madini zilianzishwa nchini China ya kale, kama vile uvumbuzi wa tanuri , chuma kutupwa , hydraulic -powered safari nyundo , na mara mbili kaimu piston mvukuto . [13] [14]

Kitabu cha karne ya 16 na Georg Agricola aitwaye De re metallica inaelezea taratibu zilizoendelea sana na zenye ngumu za madini ya madini, uchimbaji wa madini na metallurgy ya wakati huo. Agricola ameelezwa kuwa "baba wa madini". [15]

Uchimbaji

Vimbi vya tanuru vinaendeshwa na vidole vya maji , nasaba ya Yuan , China.
Aluminium kupanda katika Ziiar nad Hronom (Central Slovakia )

Metallurgy ya ziada ni mazoezi ya kuondoa metali ya thamani kutoka kwa madini na kusafisha metali ghafi iliyotokana na fomu safi. Ili kubadili oksidi ya chuma au sulfudi kwenye chuma safi, madini lazima yamepunguzwa kimwili, kemikali , au electrolytically .

Metallurgists ya ziada huvutiwa na mito mitatu ya msingi: kulisha, kuzingatia (thamani ya chuma cha oksidi / sulfudi), na tailings (taka). Baada ya madini, vipande vingi vya kulisha kwa ore huvunjika kwa njia ya kusagwa na / au kusaga ili kupata chembe ndogo ya kutosha ambapo kila chembe ni ama thamani au zaidi ya taka. Kuzingatia chembe za thamani katika fomu inayojitenga kujitenga huwezesha chuma kilichohitajika kuondolewa kwenye bidhaa za taka.

Uchimbaji wa madini huenda hauhitajiki ikiwa mwili wa mwili na mazingira ya kimwili yanafaa kuingiza . Leaching kufuta madini katika mwili wa ore na matokeo katika suluhisho la utajiri. Suluhisho hukusanywa na kusindika ili kuondoa madini yenye thamani.

Miili ya miili mara nyingi ina vyenye chuma cha thamani zaidi ya moja. Mifumo ya mchakato uliopita inaweza kutumika kama malisho katika mchakato mwingine ili kuondokana na bidhaa ya sekondari kutoka kwa madini ya asili. Zaidi ya hayo, makini yanaweza kuwa na chuma cha thamani zaidi ya moja. Kuzingatia hiyo basi kutafanywa ili kutenganisha metali ya thamani katika wilaya binafsi.

Alloys

Kutunga shaba

Pamoja uhandisi vyuma pamoja alumini , chromium , shaba , chuma , magnesium , nikeli , titanium na zinki . Hizi hutumiwa mara nyingi kama aloi. Jitihada nyingi zimewekwa juu ya kuelewa mfumo wa alloy kaboni, ambayo ni pamoja na vyuma na kutupwa . Vipande vya kaboni (ambazo vyenye kaboni tu kama kipengele cha kuunganisha) hutumiwa kwa matumizi ya gharama nafuu, yenye nguvu-juu ambapo uzito na kutu sio tatizo. Vipande vya kutupa, ikiwa ni pamoja na chuma cha ductile , pia ni sehemu ya mfumo wa chuma-kaboni.

Chuma cha pua au chuma cha mabati hutumika ambapo upinzani wa kutu ni muhimu. Alloys alumini na aloi za magnesiamu hutumiwa kwa ajili ya maombi ambapo nguvu na mwanga unahitajika.

Alloys ya nickel ya shaba (kama vile Monel ) hutumiwa katika mazingira yenye kutuliza na kwa matumizi yasiyo ya magnetic. Superalloys ya msingi ya nickel kama Inconel hutumiwa katika maombi ya juu ya joto kama vile turbini za gesi , turbochargers , vyombo vya shinikizo , na kubadilishana kwa joto . Kwa joto kubwa mno, kioo single aloi zinazotumika kupunguza huenda .

Uzalishaji

Katika uhandisi wa uzalishaji , madini yanahusika na uzalishaji wa vipengele vya metali kwa matumizi ya bidhaa za walaji au za uhandisi . Hii inahusisha uzalishaji wa alloys, kuchagiza, matibabu ya joto na matibabu ya uso wa bidhaa. Kazi ya metallurgist ni kufikia usawa kati ya vifaa vya nyenzo kama gharama, uzito , nguvu , ugumu , ugumu , kutu , upinzani wa uchovu , na utendaji katika hali ya joto . Ili kufikia lengo hili, mazingira ya uendeshaji lazima izingatiwe kwa uangalifu. Katika mazingira ya maji ya chumvi, metali yenye feri na alloys baadhi ya alumini hupunguza haraka. Vyuma vilivyo wazi kwa hali ya baridi au cryogeniki vinaweza kuvumilia ductile kugeuza mpito na kupoteza ugumu wao, kuwa mbaya zaidi na kukabiliwa na kupoteza. Vyuma chini ya upakiaji wa kila siku vinaweza kupatwa na uchovu wa chuma. Vyuma chini ya matatizo ya mara kwa mara kwenye joto la juu linaweza kutokea .

Utaratibu wa usanifu

Vyuma vinaumbwa na taratibu kama vile:

  • kutupwa - chuma kilichochombwa hutiwa kwenye mold iliyoumbwa.
  • kuimarisha - billet nyekundu-moto hupambwa kwa sura.
  • rolling - billet inapita kwa njia ya rollers mfululizo nyembamba ili kuunda karatasi.
  • laser cladding - poda ya metali inavumiwa kupitia boriti laser inayohamisha (kwa mfano, imewekwa kwenye mashine ya 5-axis). Ya chuma kilichochomwa kilichochomwa kinafikia substrate ili kuunda bwawa la kuyeyuka. Kwa kusonga kichwa cha laser, inawezekana kupiga nyimbo na kujenga kipande cha tatu.
  • extrusion - chuma cha moto na chache kinalazimika chini ya shinikizo kwa njia ya kufa , ambayo inaunda kabla ya kupasuka.
  • kuchimba - chuma cha poda huwaka katika mazingira yasiyo ya oksidi baada ya kusisitizwa kuwa kufa.
  • machining - lathes , mashine za kusaga , na kuchimba hukata chuma cha baridi.
  • utengenezaji - karatasi za chuma hukatwa na guillotines au wakataji wa gesi na hupiga na kusukumwa katika sura ya kimuundo.
  • Uchapishaji wa 3D - Kunyunyiza au kutengeneza madini ya unga ya amorphous kwa dakika

Mchapishaji wa 'kichwa cha kuchapisha' unasafiri kwenye nafasi ya 3D ili ufanye kitu chochote kuunda.

Utaratibu wa baridi , ambapo sura ya bidhaa hubadilishwa na taratibu za kutengeneza, utengenezaji au nyingine wakati bidhaa ni baridi, inaweza kuongeza nguvu ya bidhaa kwa mchakato unaoitwa kazi ya ugumu . Kazi ya ugumu hujenga kasoro ndogo katika chuma, ambayo inakata mabadiliko zaidi ya sura.

Aina mbalimbali za kutengeneza zipo katika sekta na elimu. Hizi ni pamoja na kutupa mchanga , kutupwa kwa uwekezaji (pia huitwa mchakato wa wafu uliopotea ), kupiga kufa , na kutupwa kwa kuendelea .

Joto matibabu

Vyuma vinaweza kupatiwa joto ili kubadilisha mali za nguvu, ductility, ugumu, ugumu na / au upinzani wa kutu. Utaratibu wa kawaida wa matibabu ya joto hujumuisha annealing , kuimarisha mvua , kuzimia , na kutisha . [16] Mchakato wa nyongeza hupunguza chuma na kuifuta na kisha kuruhusu kupungua kwa polepole sana, ambayo huondoa matatizo katika chuma na hufanya muundo wa nafaka ukiwa mkubwa na ulio mwembamba ili wakati chuma kitakapopigwa au kusisitiza au labda hupiga, badala ya kuvunja; pia ni rahisi mchanga, kusaga, au kukata chuma cha annealed. Kuzimwa ni mchakato wa kuimarisha chuma kikubwa cha kaboni haraka baada ya kupokanzwa, na hivyo "kufungia" molekuli za chuma katika fomu ya martensite ngumu sana, ambayo inafanya kuwa vigumu zaidi ya chuma. Kuna usawa kati ya ugumu na ugumu katika chuma chochote; vigumu chuma, chini ya mgumu au sugu ya athari ni, na zaidi ya athari sugu ni, chini ngumu ni. Kuchochea hupunguza maradhi katika chuma ambacho kimesababishwa na mchakato wa ugumu; joto hufanya chuma kuwa ngumu kidogo huku ikifanya iwezekanavyo kuendeleza athari bila kuvunja.

Mara nyingi, matibabu na mitambo yanajumuishwa katika kile kinachojulikana kama matibabu ya mitambo ya mali bora na usindikaji wa ufanisi zaidi wa vifaa. Mchakato huu ni wa kawaida kwa vyuma maalum vya juu-alloy, superalloys na alloys titan.

mipako

Electroplating ni mbinu za matibabu ya uso. Inahusisha kuunganisha safu nyembamba ya chuma kingine kama vile dhahabu , fedha , chromiamu au zinki kwenye uso wa bidhaa. Inatumika kupunguza kutu na pia kuboresha uonekano wa aesthetic ya bidhaa.

Thermal dawa

Mbinu za kunyunyizia joto ni chaguo jingine maarufu cha kumalizia, na mara nyingi huwa na mali bora ya joto kuliko mipako iliyochapishwa.

Microstructure

Metallography inaruhusu metallurgist kujifunza microstructure ya metali.

Metallurgists hujifunza mali ndogo na macroscopic kwa kutumia metallography , mbinu inayotokana na Henry Clifton Sorby . Katika metallography, alloy ya maslahi ni ardhi gorofa na polished kwa kumaliza kioo. Sampuli inaweza kisha kufungwa ili kufunua microstructure na macrostructure ya chuma. Sampuli hiyo inachunguzwa kwenye microscope ya macho au elektroni , na tofauti ya picha hutoa maelezo juu ya muundo, mali ya mitambo, na historia ya usindikaji.

Crystallography , mara nyingi kwa kutumia diffraction ya x-rays au elektroni , ni chombo kingine cha thamani kinachopatikana kwa metallurgist ya kisasa. Crystallography inaruhusu kitambulisho cha vifaa haijulikani na inaonyesha muundo wa kioo wa sampuli. Kioo kioo kioo inaweza kutumika kwa mahesabu ya kiasi cha awamu ya sasa na kiwango cha matatizo ambayo sampuli imekuwa chini.

Mikutano

EMC, Mkutano wa Metallurgiska wa Ulaya umeandaliwa na tukio muhimu la biashara ya mitandao iliyotolewa kwa sekta isiyo ya feri ya metali huko Ulaya. Kuanzia mwanzo wa mlolongo wa mkutano mwaka wa 2001 huko Friedrichshafen ilikuwa mwenyeji wa metallurgists muhimu zaidi kutoka nchi zote za dunia. Mkutano wa Metallurgiska wa Ulaya umeandaliwa na GDMB Society ya Metallurgists na Wafanyakazi.

Angalia pia

  • Metallurgist
  • Archaeometallurgy
  • CALPHAD
  • Madaktari wa Carbonyl
  • Uchimbaji
  • Archaeometallurgy ya majaribio
  • Georg Agricola
  • Goldbeating
  • Dhahabu ya phosphine tata
  • Uchambuzi wa kushindwa kwa metallurgiska
  • Sekta ya madini
  • Pyrometallurgy

Marejeleo

  1. ^ "Металлургия" . in The Great Soviet Encyclopedia . 1979.
  2. ^ Oxford English Dictionary , accessed 29 January 2011
  3. ^ "History of Gold" . Gold Digest . Retrieved 2007-02-04 .
  4. ^ E. Photos, E. (2010). "The Question of Meteoritic versus Smelted Nickel-Rich Iron: Archaeological Evidence and Experimental Results" (PDF) . World Archaeology . 20 (3): 403. doi : 10.1080/00438243.1989.9980081 . JSTOR 124562 .
  5. ^ a b W. Keller (1963) The Bible as History . p. 156. ISBN 0-340-00312-X
  6. ^ H.I. Haiko, V.S. Biletskyi. First metals discovery and development the sacral component phenomenon. // Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining // A Balkema Book, London, 2015, р. 227-233. .
  7. ^ Radivojević, Miljana; Rehren, Thilo; Pernicka, Ernst; Šljivar, Dušan; Brauns, Michael; Borić, Dušan (2010). "On the origins of extractive metallurgy: New evidence from Europe". Journal of Archaeological Science . 37 (11): 2775. doi : 10.1016/j.jas.2010.06.012 .
  8. ^ Neolithic Vinca was a metallurgical culture Stonepages from news sources November 2007
  9. ^ Moorey 1994: 294
  10. ^ Craddock 1995: 125
  11. ^ Potts, Daniel T. (ed.). "Northern Mesopotamia". A Companion to the Archaeology of the Ancient Near East . 1 . John Wiley & Sons, 2012. p. 302. ISBN 978-1-4443-6077-6 .
  12. ^ B. W. Anderson (1975) The Living World of the Old Testament , p. 154, ISBN 0-582-48598-3
  13. ^ R. F. Tylecote (1992) A History of Metallurgy ISBN 0-901462-88-8
  14. ^ Robert K.G. Temple (2007). The Genius of China: 3,000 Years of Science, Discovery, and Invention (3rd edition). London: André Deutsch . pp. 44–56. ISBN 978-0-233-00202-6 .
  15. ^ Karl Alfred von Zittel (1901). History of Geology and Palaeontology . p. 15. doi : 10.5962/bhl.title.33301 .
  16. ^ Arthur Reardon (2011), Metallurgy for the Non-Metallurgist (2nd edition), ASM International, ISBN 978-1-61503-821-3

Viungo vya nje