Ганыг ойлгох нь: Металл ба хайлшийн талаархи ойлголт
Өргөн уудам материалын ертөнцийг судлахдаа ган нь хүч чадал, олон талт байдал, хүн төрөлхтний хөгжил дэвшилд гүйцэтгэх үүрэг гэдгээрээ гайхамшигтай бодис гэдгээрээ ялгардаг. Энэ хичээл нь гангийн мөн чанарыг судалж, түүнийг металл, хайлшийн өргөн ангилалд багтааж, түүний өвөрмөц шинж чанар, олон тооны хэрэглээг судлах болно.
Металлын тухай танилцуулга
Металл нь ерөнхийдөө гялалзсан гадаргуутай, цахилгаан, дулааныг үр ашигтайгаар дамжуулдаг, стрессийн үед эвдрэхгүйгээр хэв гажилтанд ордог элементүүд юм. Нийтлэг жишээнд төмөр, зэс, хөнгөн цагаан, алт орно. Металлыг хоёр үндсэн бүлэгт ангилдаг: төмөр агуулсан хар металл , төмөр агуулаагүй өнгөт металл . Өнгөт металл нь чийгэнд өртөх үед зэвэнд өртөмтгий байдаг бол ихэнх өнгөт металлууд зэврэлтийг эсэргүүцдэг тул ялгаа нь чухал юм.
Хайлш гэж юу вэ?
Хайлш нь хоёр ба түүнээс дээш элементийг хайлж холих замаар хийсэн бодис бөгөөд тэдгээрийн нэг нь металл юм. Хайлш нь хүч чадал, зэврэлтэнд тэсвэртэй, цахилгаан дамжуулах чанар зэрэг металлын тодорхой шинж чанарыг сайжруулахад зориулагдсан. Тухайлбал, зэс, цагаан тугалганы хайлш болох хүрэл нь цэвэр зэстэй харьцуулахад илүү хатуу, удаан эдэлгээтэй байдгаараа хүн төрөлхтний олж илрүүлж ашигласан анхны хайлшийн нэг юм. Хайлшийн найрлага, үйлдвэрлэлийн процессыг янз бүрийн хэрэглээний тусгай шаардлагад нийцүүлэн нарийн тохируулж болно.
Гангийн найрлага ба хийц
Ган нь гол төлөв төмрөөс ( Fe ) бага хэмжээний нүүрстөрөгч ( C ) агуулсан хайлш юм. Нүүрстөрөгчийн агууламж ихэвчлэн хайлшийн нийт массын 0.02% -аас 1.5% хооронд хэлбэлздэг. Энэхүү бага хэмжээний нүүрстөрөгчийн нэмэлт нь төмрийн хатуулаг, суналтын бат бэхийг ихээхэн нэмэгдүүлж, ган нь барилгын болон үйлдвэрлэлд илүү ашигтай байдаг. Төмрийг ган болгон хувиргах үйл явц нь төмрийн хүдрийг тэсэлгээний зууханд халааж хайлсан төмрийг гаргаж авах ба дараа нь нүүрстөрөгч болон бусад элементүүдийг, тухайлбал манган ( Mn ) нэмснээр хүссэн химийн найрлагад хүрэх явдал юм.
Гангийн төрлүүд
Ганыг химийн найрлага, хэрэглээнд нь үндэслэн дөрвөн үндсэн ангилалд хуваадаг.
- Нүүрстөрөгчийн ган: Зөвхөн нүүрстөрөгч, төмөр агуулсан. Нүүрстөрөгчийн агууламжаас хамааран бага, дунд, өндөр нүүрстөрөгчийн ган гэж хуваагддаг. Өндөр нүүрстөрөгчийн ган нь маш бат бөх бөгөөд багаж хэрэгсэл, булаг шанд хэрэглэдэг.
- Хайлштай ган: Төмөр, нүүрстөрөгч болон хром ( Cr ), никель ( Ni ), молибден ( Mo ) зэрэг бусад хайлшийн элементүүдийг агуулдаг. Хайлштай ган нь хүч чадал, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал зэрэг сайжруулсан шинж чанартай бөгөөд дамжуулах хоолой, автомашины эд анги, цахилгаан моторт ашиглагддаг.
- Зэвэрдэггүй ган: Хамгийн багадаа 10.5% хром ( Cr ) агуулсан хайлш гангийн төрөл. Хромын нэмэлт нь зэвэрдэггүй ган нь зэв, будалтанд мэдэгдэхүйц тэсвэртэй тул гал тогооны хэрэгсэл, эмнэлгийн тоног төхөөрөмж, архитектурын элементүүдэд тохиромжтой.
- Багажны ган: Гянт болд ( W ), молибден ( Mo ), кобальт ( Co ), ванади ( V ) янз бүрийн харьцаагаар хатуулаг, бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг. Багажны ган нь зүсэх хэрэгсэл, хэв, хэв хийхэд ашиглагддаг.
Гангийн шинж чанар
Гангийн шинж чанар нь түүний найрлага, боловсруулалтаас хамааран ихээхэн ялгаатай байж болно. Гэсэн хэдий ч зарим нийтлэг шинж чанарууд нь:
- Бат бөх: Гангийн суналтын бат бөх чанар нь түүнийг барилга, гүүр, тээврийн хэрэгсэлд ашиглахад тохиромжтой.
- Бат бөх чанар: Зэврэлтээс хамгаалагдсан ган хийцүүд нь хэдэн арван жил үйлчилдэг.
- Уян хатан чанар: Ган нь уян хатан хязгаар гэж нэрлэгддэг тодорхой цэг хүртэл сунах эсвэл хэв гажилтанд орсны дараа анхны хэлбэрээ буцааж өгдөг.
- Уян хатан чанар: Утсанд татах эсвэл таслахгүйгээр ажиллах чадвар нь ганг янз бүрийн хэлбэр, хэлбэртэй болгодог.
- Дамжуулах чадвар: Зэс шиг дамжуулагч биш ч ган нь цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадвартай тул тодорхой хэрэглээнд ашигтай байдаг.
Ган үйлдвэрлэлийн үйл явц
Ган үйлдвэрлэлийг дараах үе шатуудад нэгтгэн дүгнэж болно.
- Төмрийн олборлолт: Энэ үйл явц нь төмрийн хүдэр олборлож, дараа нь шохойн чулуу ( CaCO 3 ) болон кокс нэмдэг тэсэлгээний зууханд хайлуулж эхэлдэг. Домен зуухны химийн урвалууд нь төмрийн хүдрийг хайлсан төмрөөр багасгадаг.
- Үндсэн хүчилтөрөгчийн зуух (BOF): Хайлсан төмрийг BOF руу шилжүүлж хүчилтөрөгчийг үлээж ган болгон хувиргадаг. Хүчилтөрөгч нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл ( CO 2 ) үүсгэхийн тулд илүүдэл нүүрстөрөгчтэй урвалд орж, нүүрстөрөгчийн агууламжийг хүссэн хэмжээнд хүртэл бууруулдаг.
- Хоёрдогч ган хайлуулах: Найрлагад илүү нарийвчлалтай хяналт тавихын тулд хайлсан ган нь хайлш, хийгүйжүүлэх зэрэг нэмэлт боловсруулалтыг хийж болно.
- Хэлбэржүүлэх, хэлбэржүүлэх: Ган нь хүссэн химийн найрлагатай болмогц ембүү эсвэл шууд тодорхой хэлбэрт цутгадаг. Дараа нь өнхрөх, хуурамчаар үйлдэх, шахах зэрэг янз бүрийн аргыг ашиглан хэлбэржүүлж, дуусгах боломжтой.
Байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөлөл ба тогтвортой байдал
Гангийн үйлдвэр нь хүлэмжийн хийг голлох нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ялгаруулдаг дэлхийн хамгийн том аж үйлдвэрийн нэг юм. Гэсэн хэдий ч гангийн үйлдвэрлэлийн байгаль орчны ул мөрийг багасгахын тулд ихээхэн хүчин чармайлт гаргаж байна. Хаягдал ганг дахин боловсруулдаг цахилгаан нуман зуух (EAF) зэрэг технологиуд болон ялгарсан CO 2-ыг барьж, ашиглах аргууд нь ийм санаачилгын жишээ юм. Цаашилбал, гангийн бат бөх байдал, дахин ашиглах чадвар нь түүнийг тогтвортой ирээдүйг бүтээх гол материал болгодог.
Гангийн хэрэглээ
Гангийн олон талт байдал нь түүнийг олон төрлийн үйлдвэрлэл, хэрэглээнд ашиглах боломжийг олгодог.
- Барилга: Гангийн бат бөх, бат бөх чанар нь түүнийг тэнгэр баганадсан барилга, гүүр, нисэх онгоцны буудал, цэнгэлдэх хүрээлэнгийн араг ясыг барихад сонгох материал болгодог.
- Тээвэрлэлт: Автомашин, ачааны машины их биеээс эхлээд усан онгоцны их бие, онгоцны хүрээ хүртэл гангийн бат бөх чанар, бат бөх чанар чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
- Эрчим хүч: Ган нь шугам хоолой, салхин үүсгүүр, цахилгаан станц, тэр дундаа сэргээгдэх нөөц, цөмийн эрчим хүчийг ашиглах байгууламж барихад зайлшгүй шаардлагатай.
- Цахилгаан хэрэгсэл, багаж хэрэгсэл: Зэвэрдэггүй ган зэврэлтэнд тэсвэртэй, засвар үйлчилгээ хийхэд хялбар байдаг тул гал тогооны хэрэгсэл, хутганы хэрэгсэл, багаж хэрэгсэлд төгс тохирно.
- Эмнэлгийн төхөөрөмж: Зарим ган хайлшийн био нийцтэй байдал, ариутгахад хялбар байдал нь тэдгээрийг мэс заслын багаж хэрэгсэл, суулгац, эмнэлгийн тоног төхөөрөмжид тохиромжтой болгодог.
Гангийн тухай дүгнэлтийн үг
Металл ба хайлшийн гэр бүлийн томоохон төлөөлөгч болох ган нь орчин үеийн аж үйлдвэр, дэд бүтцийн тулгуур болж байна. Түүний төрөл бүр нь өөр өөр шинж чанар, хэрэглээтэй байдаг нь материалын олон талт байдлыг онцолж өгдөг. Үйлдвэрлэлийн техник, тогтвортой туршлагын дэвшлийн ачаар ган нь хүн төрөлхтний соёл иргэншлийн үндсэн хэсэг байсаар, олон салбарт инноваци, хөгжлийг хөдөлгөсөөр байна.
Гангийн хайгуул, түүний найрлага, шинж чанар, төрөл, хэрэглээ нь материалын шинжлэх ухааны өргөн хүрээг хамардаг. Энэ нь метал ба хайлш нь бидний өдөр тутмын амьдралд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд дэлхийн хамгийн тулгамдсан сорилтуудыг шийдвэрлэхэд материалын инженерчлэл үзүүлж буй эцэс төгсгөлгүй боломжуудыг харуулдаг.
