Галенаас Хар Тугалгыг Ялгах — Хүн төрөлхтний Хамгийн Эртний Хайлуулсан Метал

SAFETY WARNING: Хар тугалга нь хуримтлагдах мэдрэлийн ус. Хар тугалга нь ясан болон органуудад хуримтлагддаг бөгөөд мэдрэлийн систем, бөөрөнцөг, тархи руу эргүүлэх боломжгүй хор үзүүлдэг. WHO ба CDC -ын дагуу аюулгүй цусны хар тугалганы түвшин байхгүй. Хүүхдүүд болон жирэмсэн эмэгтэйчүүд хар тугалгатай ямар нэгэн ажилын үеэр NEVER байх ёстой. Бүх хар тугалгыг цутгамал ажилыг амьсгалах болон арьсны бүрэн хамгаалалттай дээр хийх ёстой.

Галена (PbS) нь хар тугалганы сульфид бөгөөд массаар 86.6% хар тугалга агуулдаг. Энэ нь дэлхий даяар хамгийн чухал хар тугалганы эрдэс юм. Цутгамал ажилд хоёр үе шат байдаг: (1) PbS-ыг хар тугалганы исэл PbO-д хувиргахын тулд жигнэх, мөн (2) PbO-г нүүрстөрөгчөөр сулруулж металл хар тугалгыг үйлдвэрлэх. Хар тугалга 327.5 градусын Цельсийн температурт хайлдаг — энэ нь аливаа металлын хамгийн бага хайлах цэгүүдийн нэг бөгөөд энэ шалтгаанаар эртний ард түмэн цутгамал ажилладаг анхны металлуудын нэг байв.

Галений нь ялгагдмал шинж чанаруудаар амархан таньагддаг: гялалзсан металл (мөнгөлөг-саарай) өнгө, төгс куб хэлбэрийн даралт (шоо хэлбэрийн хэсгүүдэд хуваагддаг), болон өндөр нягтрал. Хувийн жин нь 7.4-7.6 байдаг бөгөөд энэ нь ихэнх чулуулгаас эрс илүүтэй. Мохс масштабын хатуулаг 2.5 байдаг — үзэгтээр чангалан дарж эсвэл зэс зоосоор сургаж болно. Глазурлаагүй фарфорын дээр үлэгдсэн ул нь хар тугалга-саарай эсвэл хар өнгөтэй байдаг. Галений нь ихэвчлэн кварц, кальцит, флюорит, сфалерит (цинкийн сульфид) болон пирит-тэй холбоотой гидротермийн судаснуудад байдаг.

Галена агуулсан чулууг нээлэгдсэн судалд эсвэл уул олборлолтын үлдэгдлээс цуглуулах. Шинж чанарын куб болор ба металлын гялгаралтыг хайх. Хамгийн ярвай гялгаралтай, хамгийн хүнд мэдрэмжтэй хэсгүүдийг сонгох — эдгээр нь хөнгөн агууламжийн өндөр байдаг. Их кварц эсвэл калцит хаягдал (хог чулуу) бүхий сорцуудаас сэргийлэх. Утхалтыг удирдахын тулд 3-5 кг хүдрийг цуглуулах. Цуглуулалтын үед бээлий зүүх — галена тоосонд арьс хүрэхгүй байх.

Галенит хүдрийг булаа эсвэл төмөр хавтан дээр алжаар ашиглан 1-2 см-ээс багагүй хэсэг болгон хугалах. Галенитын төгс куб хэлбэрийн цэцүүлэлт нь үүнийг сайхан куб хэлбэрийн фрагмент болгон хугалуулдаг. Гялалзсан металл галенит фрагментуудыг хогийн материалаас (кварц, кальцит, чулуулаг) тусгаарлах. Нягтралын ялгаа нь гараар ангиллахыг үр дүнтэй болгодог — галенит хэсгүүд мэдэгдэхүйц илүү хүнд мэндэс байдаг. Хар тугалганы тоос амьсгалд орохоос сэргийлэхийн тулд цохилтын явцад P100/FFP3 шүүлтүүр сонсогч өмсөх.

Бутлагдсан галенийг усны хувьцаанд хийж, сайтар хөдөлгө. Хөнгөн хүдэрний хэсэгчүүд хөвж эсвэл дээвэрт өлгөрөхөд хүнд галени (SG 7.5) хурдан суусна. Бохирдсон усыг хүргээд 2-3 удаа давтах. Энэ таталцлын ялгаатнь хүдэрийг төвлөрүүлдэг. Угалгын усыг тусдаа сав дээр цуглуул — NOT хар тугалга бохирдуулсан усыг хөрсөнд эсвэл ус зайлуулалтанд хийхэбэшүү. Угалгын усыг суусан болтол хүлээн, лигримент цуглуулж, хариуцлагтайгаар устга.

MANDATORY SAFETY STEP — NOT SKIP. Хар тугалганы хайлуулалт нь хортой хар тугалганы утаа, хар тугалганы исэл тоос, хүхэр давхар ислийн хий үүсгэдэг. Та MUST өмслүүлэх ёстой: (1) хүчил хийн патронтой P100/FFP3 амны маск (SO2 -ийн хувьд), (2) химийн сплаш нүдний шил, (3) арьсны гантель бээлий, (4) арьсны өмдөг, (5) арьсыг бүрэн бүрхэх урт袖ийн хувцас, (6) хаалттай хөлийн арьсны эмээл. ONLY агаарын нөхцөлд ажиллана уу, салхи утаа чиглүүлэх чиглэлд. Үргэлж салхины эсрэг байрлалд байрлана уу. Асгаралтын сулруулалтын үүднээс хуурай элсийн хувин ойр дээр байлгана уу. Ажлын талбайн ойролцоо хоол хүнс, ундаа эсвэл тамхи гэнэ үгүй. Ямар ч хэмжээний үед идэх эсвэл ундаа ууахаас өмнө гараа, нүүрээ сайтар угаана уу.

Галын тоосго эсвэл хавтгай чулуугаар ойролцоогоор 60 x 60 см хэмжээтэй хавтгай, нээлттэй шанаа барь. Шанаа нь хүдэрийг агуулахын тулд бага зэрэг хонхойлог (сав хэлбэртэй) байх ёстой. Үүнийг нээлттэй, сайн агаартай эргэлдэх газруудад байрлуул — халуун орнь сульфур давуусны их хэмжээ (SO2) үүсгэдэг бөгөөд энэ нь хоруу өдөржүүлэх хий юм. Байгалийн сул урсгал нь утаа сарниулахад туслах болно. Эртний металл хайлуулагчид заримдаа салхийг мөргөхөөр уулын дэнжийн газруудыг ашигладаг байв.

Нарийссан галенаг зууханд нимгэн давхарга (2-3 см) -ээр дэлгэх. Эдлэлийн доор болон эргэн тойронд нүүрсийн галыг асаах. Түлэгдүүлэх урвал ойролцоогоор 450-500 градус С-т эхэлдэг: 2PbS + 3O2 -> 2PbO + 2SO2. Эдлэл металл мөнгөн өнгөнөөс бүдэг шаргал-саарай өнгө (хар тугалганы исэл, PbO, мөн литраж гэж нэрлэгддэг) -ээр өөрчлөгддөг. Урт төмөр саваа ашиглан эдлэлийг 15-20 минут тутамд хөдөлгөх замаар агаарт шинэ гадаргууг гаргаж авах. Түлэгдүүлэх нь 2-3 цаг үргэлжилдэг. Ялгарч буй хүхэр давхар нь шатсан шүдэнцэр шиг үнэр гаргадаг — салхины эсрэг талаас байх ба амьсгалын хамгаалалт өмсөх.

Жигнэлт бүрэн дүүрсэн үед хүдэр нь металлын өнгөлөгийг бүрэн алдаж, жигд мат шаргал-саарал өнгөтэй харагдана. Хэдэн том хэсгийг эвдэж үзэх — дотор нь мөн хувирсан байх ёстой, мөнгөлөг-металлын галена цөмийн үлдэгдэл байхгүй байх. Металлын цөм үлдсэн бол жигнэлтийг нэмэлт 30-60 минутын турш илүү хутгаж үргэлжлүүлнэ. Бүрэн бус жигнэлтэй хүдэр нь сул чанартай хүхэр бохирдсон хар тугалгыг үүсгэдэг.

Хөрс эсвэл графит-хөрсөн аяганг дор хаяж 600 градус C (хар тугалганы 327.5 градус C хайлах цэгээс хамаагүй өндөр) хүртэл үнэлэгдсэнийг ашиглана уу. 1-2 литр багтаамжтай аяга тохиромжтой. Гэр ахуйн хөрсөн аяганг ашиглаж байгаа бол чийг шатаахын тулд дор хаяж 800 градус C температурт урьдчилан шатаасан эсэхийг шалгаарай. Хар тугалганы исэл (PbO) нь зарим керамикт нэвтрэлцүүлэх чадвартай байдаг тул графит-хөрсөн аяганг илүүд үздэг.

Атгалын ёроолд 2 см зузаантай бутсан нүүрстөрөгчийн давхарга байрлуулаарай. Жигнэсэн хар тугалганы ислийн давхаргыг (3-4 см) нэмэх. Дээрээс нүүрстөрөгчийн өөр давхаргыг байрлуулаарай. Бууруулах урвал нь: PbO + C -> Pb + CO (500 градус Цельсийээс дээш температурт). Зарим бууруулалт нүүрсхүчил хийгээр явагддаг: PbO + CO -> Pb + CO2. Атгалыг гурван хэсгийн хоёрхэсгийг дүүрэх хүртэл давхаргыг ээлжээр нөхөөрэй. Хар тугалганы бага хайлах цэг (327.5 градус Цельсий) нь металл нүүрстөрөгч сарниулагдахаас өмнө шингэн болж байгаа гэсэн үг.

Ачаалагдсан crucible-ийг нүүрсний суваг эсвэл гал түлэх цооногт байрлуул. Bellows эсвэл хэрэгжүүлсэн агаар ашиглан температурыг 500-700 градус C хүртэл нээ. Багасгалт нь зэс эсвэл төмрийн баяжуулалттай харьцуулахад харьцангуй бага температур юм. 1-2 цагийн дотор та crucible-ийн ёроолд шингэн lead цуглуулж буй болно — энэ нь brighтай, гялалзсан шингэн байдлаар харагдана. Бүх lead oxide-ийг хэрэглэх хүртэл халаалтыг үргэлжлүүлж, шингэн lead-ын дээрх нүүрсний давхарга ихэвхэрээ үнс ба шлак болж хувирна.

CAUTION: Хөлөгдсөн хар тугалга чийгийн контакт дээр ширүүсээр сплаттерддэг. Ingot хэвний ус нэлээд байхгүй болгоорой — цөөхөн нэг дусал ус ч гэсэн дэлбэрэлтийн уурын сплаттеринг үүсгэдэг. Урьдчилан халаасан, сүвэг элс хэвний эсвэл хөндөгдсөн чулуун хэвийг ашиглаарай. Crucible хавчаар ашиглан crucible-г болгоомжтой өргөж, хөлөгдсөн хар тугалгыг удаан хэвэнд хөөрөх. Шүүрэлтүүр (илүү сохор саарал материал) эхлэлээр хөвж, буцаан барьж болно. 327-400 градус C-д хөлөгдсөн хар тугалга толь-ялангуяа гялалзаж харагддаг.

Ingot-ийг хөндийд дор хаяж 20 минут хөргөнө. Lead нь бага хайлах цэг бүхий тул хурдан хатвал. Гадаргуу нь хатсаны дараа хэдхэн минутын дотор доойм саарай исэлийн давхаргатай болно. Зөөхөд хангалттай хөргөлөө (бээлий өмсөх — ALWAYS), ingot-ийг хөндийнээс авах. 5 кг galena-ийн цэнэгээс ойролцоогоор 3-3.5 кг lead гарах ёстой (gangue, бүрэн бус жигнэх, болон slag-ийн алдагдлыг тооцсон). Цэвэр galena нь онолын хувьд 4.3 кг гарах ёстой (86.6% lead агуулга).

Тугалга нь маш зөөлөн металл юм — үүнийг дугуйлан хадаж болно (Мохс хатуулагийн үзүүлэлт 1.5). Энэ нь мөн маш хүнд (нягтрал 11.34 г/см3). Хутгаар жижиг ховил хайчилж авах — шинээр хайчилсан тугалга нь гялалзсан ч ганхаж байгаа боловч исэлдэлтээс шалтгаалж хэдэн минутын дотор унтарч саарал өнгөтэй болдог. Тугалга нь маш их уян хатан бөгөөд нэрмэл хуудас болгон чанаж боловсруулж болно. Хэрэв ингот нь төврөмтгий эсвэл хатуу бүр жигүүдийг агуулж байвал чулуу эдлэхүүл ихтэй байгаа бөгөөд дахин хайлуулж нүүрсний шүүлтүүрээр асгах хэрэгтэй.

CRITICAL: Хар тугалгын бохирдлыг цэвэрлэх. Хар тугалгын тоос эсвэл ганга өртсөн бүх гадаргуу, багаж, хувцсыг цэвэрлэх шаардлагатай. Бүх тоос, үнсийг (үлээхгүй) сулдсан сав руу шүүрэх. Хар тугалгаар бохирдсон үнс ба шлак нь аюултай хог хаягдал болгон зайлуулах ёстой — хэзээ ч хөрс дээр тарьж эсвэл усны нөлөөнд хаях хэрэгтэй. Бүх багажийг сабун ба усаар угаах. Орон сууцанд орохын өмнө ажлын хувцсыг өмнө авах. Бүрэн шөөсөх. Хувцас дээрх хар тугалгын тоос орон сууцыг бохирдуулж, гэр бүлийн гишүүдийг хоёрдогч нөлөөний хэмжээнд хортой нөлөөлж болно. Хар тугалгын ingot-ийг сулдсан сав руу хадгалах, тодорхойгоор тэмдэглэх.