లోహసంగ్రహణశాస్త్రం

లోహద్యుతి, తాంతవత, స్తరణీయత, ధ్వని గుణం, అధిక ద్రవీభవన, బాష్పీభవన స్థానాలు, ఉష్ణ, విద్యుత్‌ వాహకత మొదలైనవి లోహాలు ప్రదర్శించే ముఖ్యమైన ధర్మాలు.

 ప్రస్తుతం లభ్యమయ్యే మూలకాల్లో 80% వరకు  లోహాలే. 

 మానవుడు మొట్టమొదట ఉపయోగించిన లోహం రాగి (కంచు యుగం).

ప్రకృతిలో లోహాల ఉనికి 

 భూపటలంలో అత్యంత విస్తారంగా లభించే లోహం అల్యూమినియం. లోహాల్లో తర్వాత విస్తృతిని ఇనుము ఆక్రమిస్తుంది.

 భూపటలంలో లోహాల విస్తృతి క్రమం: అల్యూమినియం > ఇనుము > కాల్షియం  > సోడియం >మెగ్నీషియం  >పొటాషియం

 బంగారం (Au), వెండి (Ag), ప్లాటినం (Pt) లాంటి కొన్ని లోహాలకు చర్యాశీలత తక్కువ. అందుకే అవి ప్రకృతిలో స్వేచ్ఛాస్థితిలో లభిస్తాయి.

 ఇతర లోహాలు వాటి అధిక చర్యాశీలత వల్ల ప్రకృతిలో సంయోగ పదార్థాలుగా లభిస్తాయి. 

 ప్రకృతిలో లభించే లోహ సమ్మేళనాలను లోహ ఖనిజాలు (Minerals) అంటారు.

 పారిశ్రామికంగా ఏ లోహ ఖనిజం నుంచి లోహాన్ని లాభదాయకంగా సంగ్రహించగలమో ఆ ఖనిజాన్ని ‘ధాతువు’ (Ore) అంటారు.

ఉదా: బాక్సైట్, కోరండం మొదలైనవి అల్యూమినియం లోహ ఖనిజాలు. ఈ లోహాన్ని బాక్సైట్‌ నుంచి మాత్రమే లాభసాటిగా సంగ్రహించటం వల్ల బాక్సైట్‌ను అల్యూమినియం ధాతువుగా పరిగణిస్తారు.

 బాక్సైట్‌లో 50% - 70% వరకు అల్యూమినియం ఆక్సైడ్‌ ఉంటుంది.

 అన్ని ధాతువులు ఖనిజాలే కానీ అన్ని ఖనిజాలు ధాతువులు కావు.

లోహాల క్రియాశీలత అవరోహణ క్రమం

K, Na, Mg, Ca, Al         Zn, Fe, Pb, Cu                  Ag, Au

అధిక క్రియాశీలత      మధ్యస్థ క్రియాశీలత   అల్ప క్రియాశీలత

 అధిక క్రియాశీలత కలిగిన లోహాలు ప్రకృతిలో స్వేచ్ఛాస్థితిలో లభిÅంచవు. మధ్యస్థ క్రియాశీలత ఉన్న లోహాలు వాటి ఆక్సైడ్, సల్ఫైడ్, కార్బొనేట్‌ల రూపంలో లభిస్తాయి.

 అల్ప క్రియాశీలత కలిగిన లోహాలు ప్రకృతిలో స్వేచ్ఛాస్థితిలో లభిస్తాయి.

 ధాతువుల నుంచి లోహాలను సంగ్రహించే వివిధ పద్ధతులను తెలిపే శాస్త్రాన్ని లోహాసంగ్రహణశాస్త్రం అంటారు.

ధాతువుల నుంచి లోహాల సంగ్రహణ

ధాతువుల నుంచి లోహాలను సంగ్రహించడంలో మూడు దశలు ఉంటాయి. అవి

1. ముడిఖనిజ సాంద్రీకరణ       

2. ముడిలోహ నిష్కర్షణ 

3. లోహాన్ని శుద్ధిచేయడం

ముడిఖనిజ సాంద్రీకరణ

 మైనింగ్‌ ద్వారా పొందిన ధాతువులో ఇసుక, మట్టి, రాళ్లలాంటి మలినాలు కలిసి ఉంటాయి. ఈ మలినాలను ‘గ్యాంగ్‌’ అంటారు. 

 ధాతువు నుంచి వీలైనంత ఖనిజ మాలిన్యాన్ని తక్కువ ఖర్చుతో కొన్ని భౌతిక పద్ధతుల ద్వారా వేరుచేసే ప్రక్రియను ధాతు సాంద్రీకరణ అంటారు.

 ధాతువు, ఖనిజ మాలిన్యం మధ్య భౌతిక ధర్మాల్లోని తేడాపై ఆధారపడి ధాతువును సాంద్రీకరణ చేయడానికి చేతితో ఏరివేయటం, నీటితో కడగటం, ప్లవన ప్రక్రియ, అయస్కాంత వేర్పాటు మొదలైన భౌతిక పద్ధతులను వాడతారు.

చేతితో ఏరివేయడం: రంగు, కణ పరిమాణం లాంటి ధర్మాల్లో ధాతువు, మలినాలకు మధ్య తేడా ఉంటే ఈ పద్ధతిని వాడతారు. ధాతు కణాలను చేతితో ఏరివేయడం ద్వారా మలినాల నుంచి వేరు చేయవచ్చు.

నీటితో కడగటం: ఈ పద్ధతిలో ధాతువును బాగా చూర్ణం చేసి వాలుగా ఉన్న తలంపై ఉంచి నీటి ప్రవాహంలో కడుగుతారు. దీంతో తేలికగా ఉన్న మలినాలు నీటి ప్రవాహంలో కొట్టుకుపోయి, బరువైన, శుద్ధమైన ముడిఖనిజ కణాలు నిలిచిపోతాయి. 

అయస్కాంత వేర్పాటు: ఖనిజ మాలిన్యం లేదా ముడిఖనిజం ఏదో ఒకటి అయస్కాంత పదార్థం అయితే వాటిని విద్యుదయస్కాంతాలను ఉపయోగించి వేరుచేస్తారు. 

ప్లవన ప్రక్రియ: సల్ఫైట్‌ ఖనిజాల నుంచి ఖనిజ మాలిన్యాన్ని తొలగించడానికి ప్లవన ప్రక్రియను ఉపయోగిస్తారు. 

 ఈ ప్రక్రియలో ధాతువును మెత్తని చూర్ణంగా చేసి, నీటి తొట్టెలో ఉంచి, ఎక్కువ పీడనంతో గాలిని పంపి, నీటిలో నురుగు వచ్చేట్లు చేస్తారు. 

 నురుగు ఖనిజ కణాలను పైతలానికి తీసుకువెళ్తుంది. మాలిన్య కణాలు తొట్టె అడుగు భాగానికి చేరతాయి. ఈ నురుగును వేరు చేసి, ఆరబెట్టి ధాతువు కణాలను పొందవచ్చు.

కొన్ని ముఖ్యమైన లోహ ఖనిజాలు

ముఖ్యమైన ధాతువులు - రసాయన ఫార్ములా

రచయిత

డా. పి. భానుప్రకాష్‌

అసిస్టెంట్‌ ప్రొఫెసర్‌