علم التعدين Metallurgy

علم التعدين، علم و تقنية الفلزات، و يشمل ذلك استخلاص الفلزات من خاماتها، تحضير الفلزات للإستعمال، ودراسة العلاقة بين تراكيب و خصائص الفلزات. و تشمل العمليات التعدينية عمليتين اساسيتين : التركيز، حيث فصل الفلز أو مركّب الفلزي عن الشوائب المواد الأخرى غير المفيدة ،الموجودة في الخام؛ و من ثم تنقية الفلز و تصفيته لأنتاج معدن نقي يمكن استعماله لاحقا . و هناك ثلاثة من أنواع العمليات يمكن استخدامها لكل من العمليتي التركيز و التنقية و هي الميكانيكية، الكيميائية ، والكهربائية. في أكثر الحالات يتم استخدام جميع تلك الطرق مجتمعة للوصول إلى الفلز النقي .
إن أحد أسهل الطرق المستخدم لفصل الفلزات عن باقي الشوائب هو استخدام خاصية الجاذبية ، فالعينة أو الخام يتم طحنها جيدا و من ثم يتم امرار سيل من الهواء او الماء فالفلزات الثقيلة تنزل لأسفل بينما تبقى الشوائب معلقة حيث يتم ازاحتها . أما في عملية التعويم فهي طريقة تستعمل لفصل وتركيز الخامات بتعديل سطوحها إلى حالة كارهة للماء أو شغوفة للماء أي أن، السطوح أمّا أن تصدّ أو تجذب الماء. طورت عملية التعويم على النطاق التجاري في بدايات القرن العشرون لإزالة الدقائق المعدنية الصغيرة جدا و التي كانت سابقا تعزل من خلال الجاذبية الارضية ، و حاليا أصبحت عملية التعويم الأكثر استعمالا و على نحو واسع لإنتزاع العديد من المعادن من خاماتها.
تتطلب أكثر المعادن على طلائها بمادة نابذة للماء لجعلها تطفو فوق الماء . و من خلال طلاء المعادن بكميات قليلة من المواد الكيمياوية أو الزيوت، فإن الدقائق الصغيرة جدا من المعدن تبقى غير مغطاة و بالتالي تلتصق بفقاعات الهواء . أم الدقائق المعدنية المغطاة بطبقة من الزيت فإها تصبح كاره للماء. فالدقائق غير مغطاة بالزيت تلتصق بفقاعات الهواء و بالتالي تصعد غلى السطح حيث تدخل ضمن الزبد و هذا الزبد يمكن لاحقا ازالته . أما المعادن التي تقاوم التبلل بالزي بصورة طبيعية فإنه يمكن معالجة سطوحها بحيث تصبح قابلة للتبلل و بالتالي تنزل إلى قاع الخليط .
تستعمل عملية التعويم لتركيز معادن النحاس , الرصاص، و التي توجد مع بعضها البعض في خاماتها . فالعديد من الخامات التي كانت تحتوي على خليط من المعادن و التي كانت سابقا تهمل اصبحت الآان و بفضل طريقة التعويم من اكثر الخامات استخداما لفصل تلك المعادن عن بعضها البعض .
و هناك بعض الخامات، مثل الماجنيتايت، التي تمتلك الصفات المغناطيسية فإنها يمكن فصلها عن الخبث أو الشوائب عن طريق استخدام مغناطيسات قوية حيث يلتصف الفلز بها مخلفا الشوائب من خلفه .
اما طريق الفصل بالتيار الكهربائي فتعتمد علة نظرية التجاذب و التنافر بين الشحنات المختلفة او المتشابه .
و تعتبر عمليات الفصل الكيميائية من اكثر الطرق استخداما نظرا لجدواها الاقتصادية و دقتها في فصل الفلز عن باقي الشوائب و هي تعتمد على استخدام مواد مختزلة و مواد صاهرة حيث ترتبط المواد المختزلة مع الاكسجين مخلفة الفلز النقي بينما ترتبط المواد الصاهرة مع الخبث او الشوائب حيث تصهرها و بالتالي يمكن فصلها عن الفلز .