العمليات الصناعية
العمليات الصناعية هي إجراءات تتضمن خطوات كيميائية أو فيزيائية أو كهربائية أو ميكانيكية للمساعدة في تصنيع منتج أو منتجات، وعادةً ما تُنفذ على نطاق واسع جدًا. تُعد العمليات الصناعية مكونات أساسية للصناعات الثقيلة.
العمليات الكيميائية بواسطة المواد الأساسية الرئيسية
تُنتج بعض العمليات الكيميائية مواد أساسية هامة للمجتمع، مثل الإسمنت والصلب والألومنيوم والأسمدة . إلا أن هذه التفاعلات الكيميائية تُساهم في تغير المناخ من خلال انبعاث ثاني أكسيد الكربون ، وهو غاز دفيئة ، سواءً عبر التفاعلات الكيميائية نفسها أو من خلال احتراق الوقود الأحفوري لتوليد درجات الحرارة العالية اللازمة لبلوغ طاقات التنشيط لهذه التفاعلات.
الأسمنت (المادة اللاصقة داخل الخرسانة)
- التكليس -يتحلل الحجر الجيري ، الذي يتكون في معظمه من كربونات الكالسيوم المتحجرة (CaCO₃ ) ، عند درجات حرارة عالية إلى أكسيد الكالسيوم (CaO) القابل للاستخدام وغاز ثاني أكسيد الكربون ( CO₂ ) الذي ينطلق كمنتج ثانوي . يلعب هذا التفاعل الكيميائي، المسمى بالتكليس، دورًا بارزًا في صناعة الإسمنت (المادة الأساسية في الخرسانة ). كما يُعد هذا التفاعل مهمًا لتوفير أكسيد الكالسيوم الذي يعمل كعامل مساعد كيميائي (لإزالة الشوائب) داخل الفرن العالي .
- CaCO 3 (ق) → CaO (ق) + CO 2 (ز)
فُولاَذ
- الصهر – داخل الفرن العالي ،ينطلق أول أكسيد الكربون (CO) من احتراق فحم الكوك (مشتق غني بالكربون من الفحم )، ويزيل الأكسجين (O) غير المرغوب فيه من الخامات . وينطلق ثاني أكسيد الكربون (CO₂ ) كمنتج ثانوي، حاملاً معه الأكسجين ومخلفاً المعدن النقي المطلوب. ومن أبرز عمليات الصهر، صهر الحديد الذي يُستخدم في صناعة الفولاذ (المكون أساساً من الحديد مع كميات قليلة من الكربون) من خام الحديد والفحم المستخرجين من المناجم.
- Fe 2 O 3 (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO 2 (g) [ 1 ]
الألومنيوم
- عملية هول-هيرولت - يتم صهر أكسيد الألومنيوم ( Al2O3 ) مع فحم الكوك (C) في تفاعل التحليل الكهربائي بدرجة حرارة عالية، مما ينتج عنه الألومنيوم النقي المطلوب (Al) ومزيج من CO و CO2 .
- Al 2 O 3 (s) + 3 C(s) → 2 Al(s) + 3 CO(g)
- 2 Al 2 O 3 (s) + 3 C (s) → 4 Al (s) + 3 CO 2 (g)
الأسمدة
- عملية هابر - يتم فصلالنيتروجين الجوي (N₂ ) لإنتاج الأمونيا ( NH₃ )، التي تُستخدم في صناعة جميع الأسمدة الاصطناعية . تستخدم عملية هابر مصدرًا للكربون الأحفوري ، عادةً الغاز الطبيعي ، لتوفير ثاني أكسيد الكربون (CO₂) لتفاعل تحويل الماء إلى غاز ، مما ينتج عنه الهيدروجين (H₂ ) ويطلق ثاني أكسيد الكربون (CO₂ ) . يُستخدمالهيدروجين (H₂ ) لكسر الرابطة الثلاثية القوية في النيتروجين ( N₂) ، مما ينتج عنه الأمونيا الصناعية .
- CH4 ( ز) + H2O ( ز) → CO(ز) + 3 ح 2 (جم)
- CO(ز) + H2O ( ز) → H2 ( ز) + CO2 ( جم)
- N 2 (g) + 3 H 2 (g) → 2 NH 3 (g)
عمليات كيميائية أخرى
- التطهير – معالجة كيميائية لقتل البكتيريا والفيروسات
- المعالجة الحرارية - استخدام الحرارة لدمج المواد كيميائياً، كما هو الحال في صناعة الأسمنت
التحليل الكهربائي
أدى توفر الكهرباء وتأثيرها على المواد إلى ظهور العديد من العمليات لطلاء المعادن أو فصلها.
- عملية التحليل الكهربائي – أي عملية تستخدم التحليل الكهربائي
- الترسيب الكهربائي – الترسيب الإلكتروليتي للجسيمات الغروية في وسط سائل
- التلميع الكهربائي – عكس الطلاء الكهربائي
- الطباعة الكهربائية – استخدام الطلاء الكهربائي لإنتاج ألواح الطباعة
- التذهيب ، والطلاء الكهربائي ، والأنودة ، والاستخلاص الكهربائي – ترسيب مادة على قطب كهربائي
- التركيز الكهربائي المتساوي، المعروف أيضًا باسم التركيز الكهربائي - يشبه الطلاء الكهربائي، ولكنه يفصل الجزيئات
- التمعدن ، والطلاء ، والطلاء بالدوران - المصطلحات العامة لإعطاء المواد غير المعدنية طبقة معدنية
قص
- التصنيع بالتفريغ الكهربائي (EDM)
- القطع بالليزر
- التشغيل الآلي – عملية القطع والتشكيل الميكانيكية للمعادن والتي تتضمن فقدان جزء من المادة
- اللحام والقطع بالأكسجين والوقود
- القطع بالبلازما
- نشر
- قص
- القطع بنفث الماء – قطع المواد باستخدام نفث ماء عالي الضغط للغاية
تشكيل المعادن
- التصليد السطحي ، والتصليد التفاضلي ، والتشكيل بالخردق – إنشاء سطح مقاوم للتآكل
- الصب – تشكيل مادة سائلة عن طريق سكبها في قوالب وتركها تتصلب
- القطع بالقالب - يتم ضغط "قالب" أو "أداة تشكيل" على مادة مسطحة من أجل قطعها أو تحديدها أو ثقبها أو تشكيلها بأي طريقة أخرى
- فرن القوس الكهربائي - معالجة بدرجة حرارة عالية جدًا
- التشكيل بالحدادة – تشكيل المعدن باستخدام الحرارة والمطرقة
- التشكيل الهيدروليكي - يتم تمديد أنبوب معدني داخل قالب تحت الضغط
- التصليد بالترسيب - معالجة حرارية تستخدم لتقوية المواد القابلة للطرق
- التشكيل التدريجي – إنتاج المكونات من شريط أو لفة
- السفع الرملي – تنظيف سطح باستخدام الرمل أو جزيئات أخرى
- الصهر والاختزال المباشر – استخلاص المعادن من الخامات
- اللحام ، أو اللحام بالنحاس ، أو اللحام بالقصدير – عملية لربط المعادن
- ختم
- صناعة الصلب – تحويل "الحديد الزهر" من عملية الصهر إلى الصلب
- التلميع بالتدحرج - لأغراض التلميع
- التصليد بالتشكيل - إضافة قوة للمعادن والسبائك وما إلى ذلك.
الحديد والصلب
- صناعة الصلب بالأكسجين الأساسي
- عملية بسمر
- الفرن العالي – ينتج الحديد الزهر
- فرن كاتالوني ، فرن ذو موقد مفتوح ، فرن صهر الحديد - ينتج الحديد المطاوع
- عملية التصلب
- فولاذ البوتقة
- الاختزال المباشر – إنتاج الحديد المختزل المباشر
- الصهر - عملية استخدام الأفران لإنتاج الصلب والنحاس وما إلى ذلك.
صب
التشكيل المادي للمواد عن طريق تحويلها إلى حالتها السائلة باستخدام قالب
- التشكيل بالنفخ كما هو الحال في صناعة العبوات البلاستيكية أو الزجاجية - صنع أجسام مجوفة عن طريق نفخها في قالب
- الصب ، الصب الرملي – تشكيل المعادن المنصهرة أو البلاستيك باستخدام قالب
- قولبة الضغط
- التلبيد ، علم المعادن المساحيق – صناعة الأشياء من مسحوق المعادن أو السيراميك
الانفصال
توجد العديد من المواد في صورة غير نقية. وتوفر عملية التنقية أو الفصل منتجاً قابلاً للاستخدام.
- التفتيت - يقلل من حجم الجزيئات المادية (يوجد بين التكسير والطحن)
- عملية فراش – لاستخراج الكبريت المنصهر من الأرض
- عملية التعويم الرغوي ، عملية التعويم - فصل المعادن من خلال التعويم
- الاستخلاص السائل-السائل – إذابة مادة في أخرى
التقطير
التقطير هو عملية تنقية المواد المتطايرة عن طريق التبخير والتكثيف .
التصنيع الإضافي
في التصنيع الإضافي ، تتم إضافة المواد تدريجياً إلى القطعة حتى يتم الحصول على الشكل والحجم المطلوبين.
البترول والمركبات العضوية
طبيعة الجزيء العضوي تعني أنه يمكن تحويله على المستوى الجزيئي لإنشاء مجموعة من المنتجات.
- الألكلة – تكرير النفط الخام
- عملية بيرتون – تكسير الهيدروكربونات
- التكسير (في الكيمياء) - المصطلح العام لتفكيك الجزيئات الأكبر حجماً
- عملية الكومين – إنتاج الفينول والأسيتون من البنزين
- تفاعل فريدل-كرافتس ، تفاعل كولبه-شميت
- تفاعل تبادل الأوليفينات ، التحلل الحراري
- عملية الأكسو – تنتج الألدهيدات من الألكينات
- البلمرة
- عملية راشيج لإنتاج الهيدروكسيلامين – تنتج الهيدروكسيلامين ، وهو مادة أولية للنايلون
- عملية التبادل الإستري – المواد الكيميائية العضوية
مُرتبة حسب المنتج
- الألومنيوم – ( عملية هول-هيرولت ، عملية ديفيل ، عملية باير ، عملية فولر )
- الأمونيا ، المستخدمة في الأسمدة - ( عملية هابر )
- البروم – ( عملية داو )
- الكلور ، المستخدم في المواد الكيميائية - ( عملية الكلور القلوي ، عملية ويلدون ، عملية هوكر )
- الدهون - ( ترجمة )
- الأسمدة – ( عملية النيتروفوسفات )
- الزجاج – ( عملية بيلكينغتون )
- الذهب – ( الأكسدة البكتيرية ، عملية باركس )
- الجرافيت – ( عملية أتشيسون )
- الماء الثقيل ، المستخدم في تكرير المنتجات المشعة - ( عملية جيردلر الكبريتية )
- الهيدروجين – ( تفاعل تحويل الماء إلى غاز ، إعادة تشكيل البخار )
- الرصاص ( والبزموت ) – ( عملية بيتس التحليلية الكهربائية ، عملية بيترتون-كرول )
- النيكل – ( عملية موند )
- حمض النيتريك – ( عملية أوستوالد )
- الورق – ( اللب ، عملية كرافت ، آلة فوردرينير )
- المطاط – ( الفلكنة )
- الملح – ( عملية ألبرجر ، عملية تبخير جرينر )
- بلورات أشباه الموصلات – ( طريقة بريدجمان-ستوكبارجر ، طريقة تشوخرالسكي )
- الفضة – ( عملية باتيو ، عملية باركس )
- كربيد السيليكون – ( عملية أتشيسون ، عملية ليلي )
- كربونات الصوديوم ، المستخدمة في صناعة الصابون - ( عملية لوبلان ، عملية سولفاي ، عملية لوبلان ديكون )
- حمض الكبريتيك – ( عملية غرفة الرصاص ، عملية التلامس )
- التيتانيوم – ( عملية هنتر ، عملية كرول )
- الزركونيوم – ( عملية هنتر ، عملية كرول ، عملية فان أركيل – دي بوير )
قائمة حسب العملية:
- عملية ألبرجر ، عملية تبخير جرينر – تنتج الملح من المحلول الملحي
- الأكسدة البكتيرية – تُستخدم لإنتاج الذهب
- عملية باير – استخلاص الألومنيوم من الخام
- عملية الكلور القلوي ، عملية ويلدون – لإنتاج الكلور وهيدروكسيد الصوديوم
- عملية داو – تنتج البروم من المحلول الملحي
- عملية فورموكس – أكسدة الميثانول لإنتاج الفورمالديهايد
- عملية جيردلر للكبريتيد – لإنتاج الماء الثقيل
- عملية هنتر ، عملية كرول – تنتج التيتانيوم والزركونيوم
- المعالجة الصناعية – فصل الدهون عن العظام والبروتين
- عملية غرفة الرصاص ، عملية التلامس – إنتاج حمض الكبريتيك
- عملية موند – النيكل
- عملية نيتروفوسفات – عدد من العمليات المماثلة لإنتاج الأسمدة
- عملية أوستوالد – تنتج حمض النيتريك
- التغليف
- عملية بيدجون – تنتج المغنيسيوم عن طريق اختزال الأكسيد باستخدام السيليكون
- إعادة تشكيل البخار ، تفاعل تحويل غاز الماء - ينتج الهيدروجين وأول أكسيد الكربون من الميثان أو الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون من الماء وأول أكسيد الكربون
- التغليف المعدني بالتفريغ - عملية تشطيب
- عملية فان أركيل-دي بوير – لإنتاج التيتانيوم، أو الزركونيوم، أو الهافنيوم، أو الفاناديوم، أو الثوريوم، أو البروتاكتينيوم
انظر أيضاً
مراجع
فئات :
- العمليات الصناعية
- قوائم متعلقة بالقطاع الثانوي
- القطاع الثانوي
- قوائم متعلقة بالتكنولوجيا