Category Archives: Uncategorized

ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΑΝΟΧΕΙΔΩΤΩΝ ΧΑΛΥΒΩΝ

Ακόμα και οι ανοξείδωτοι χάλυβες παθαίνουν διάβρωση. Στην περίπτωση των ανοξείδωτων χαλύβων, η διάβρωση μπορεί να μην δημιουργεί την εμφανή σκουριά που παρατηρείται στην επιφάνεια των κοινών χαλύβων. Οπότε τα αποτελέσματα της διάβρωσης των ανοξείδωτων χαλύβων μπορεί να είναι ξαφνικά και με καταστρεπτικές συνέπειες. Η διάβρωση των ανοξείδωτων χαλύβων συμβαίνει κατά πολλούς τρόπους. (Διάβρωση μετάλλων)

ΜΙΚΡΟΔΙΑΒΡΩΣΗ

Η μικροδιάβρωση ή διάβρωση με βελονισμό ή τρηματική διάβρωση (αγγλ., pitting) συμβαίνει όταν ο ανοξείδωτος χάλυβας εκτίθεται σε περιβάλλον από το οποίο λείπει το οξυγόνο ή σε περιβάλλον όπου άλλα ιόντα ανταγωνίζονται το οξυγόνο ως οξειδωτικό μέσο. Έτσι, π.χ. όταν ένας ανοξείδωτος χάλυβας εκτίθεται σε χλωριούχα διαλύματα, το προστατευτικό στρώμα του Cr2O3 καταστρέφεται από τα ανιόντα Cl–. Το αποτέλεσμα αυτού είναι να δημιουργούνται μικροσκοπικές εσοχές στην επιφάνεια του χάλυβα. Οι εσοχές μπορεί να εξελιχθούν σε ρωγμές που, υπό κάποια σχετικά χαμηλή καταπόνηση, αναπτύσσονται με μεγάλη ταχύτητα με καταστρεπτικά αποτελέσματα. Μικροδιάβρωση παρατηρείται συχνά και σε κοιλότητες ή συγκολλήσεις εξαρτημάτων από ανοξείδωτο χάλυβα. Σ’ αυτή την περίπτωση γίνεται λόγος για διάβρωση κοιλοτήτων, σπηλαιώδη διάβρωση ή διάβρωση διαχωριστικών επιφανειών (αγγλ., crevice corrosion). Η διάβρωση κοιλοτήτων μπορεί να είναι έντονη ακόμα και σε σχετικά χαμηλή θερμοκρασία. (Διάβρωση μετάλλων)

ΠΕΡΙΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ

Περικρυσταλλική διάβρωση ανοξείδωτου χάλυβα όπως παρατηρείται στο μεταλλογραφικό μικροσκόπιο. Η περικρυσταλλική διάβρωση (αγγλ., intergranular corrosion) συμβαίνει όταν ο ανοξείδωτος χάλυβας θερμανθεί. Έτσι σχηματίζονται καρβίδια του χρωμίου ((Fe,Cr)7C3, κ.ά.ό.) γύρω από τους κρυστάλλους του κράματος. Τα καρβίδια αυτά αντικαθιστούν το οξείδιο του χρωμίου και έτσι ο χάλυβας χάνει την προστασία του. Η περικρυσταλλική διάβρωση εξαρτάται από την περιεκτικότητα του κράματος σε άνθρακα.

Ανοξείδωτοι χάλυβες με 0,06% C παθαίνουν περικρυσταλλική διάβρωση μέσα σε 2 λεπτά στους 700 °C. Αντιθέτως ανοξείδωτοι χάλυβες με 0,02% C δεν παθαίνουν περικρυσταλλική διάβρωση. Περικρυσταλλική διάβρωση παρατηρείται και μετά την συγκόλληση ανοξείδωτων χαλύβων εξαιτίας τοπικής υπερθέρμανσης του κράματος. Η περικρυσταλλική διάβρωση μπορεί να αναστραφεί με θέρμανση του κράματος στους 1000 °C, διαλυτοποίηση των καρβιδίων του χρωμίου και απότομη ψύξη («βαφή»). Ανοξείδωτοι χάλυβες που περιέχουν τιτάνιο, νιόβιο ή ταντάλιο παρουσιάζουν υψηλή αντοχή στην περικρυσταλλική διάβρωση.

ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΜΕ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗ

Η διάβρωση με μηχανική καταπόνηση ή δυναμοδιάβρωση ή εργοδιάβρωση (αγγλ., stress corrosion cracking) είναι ένα πολύπλοκο φαινόμενο που παρατηρείται όταν ο ανοξείδωτος χάλυβας βρίσκεται υπό μηχανική καταπόνηση σε διαβρωτικό περιβάλλον. Όπως, π.χ. εντός χλωριούχων διαλυμάτων. Χάλυβες ψυχρής έλασης είναι πιο ευαίσθητοι στην διάβρωση με μηχανική καταπόνηση, εξαιτίας υπολειπομένων τάσεων. Με ανόπτηση, οι υπολειπόμενες τάσεις εξαφανίζονται και ο χάλυβας ανακτά την διαβρωτική του αντοχή. Η διάβρωση με μηχανική καταπόνηση συνδέεται με την δημιουργία (ή απλώς την παρουσία) δομικών ατελειών στο κρυσταλλικό πλέγμα του κράματος. Οι ατέλειες αυτές απλώνονται μέχρι την επιφάνεια του κράματος με αποτέλεσμα την τοπική φθορά του προστατευτικού οξειδίου Cr2O3. (Διάβρωση μετάλλων)

Την δημιουργία ρωγμών και την τελική αστοχία του κράματος. Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες AISI-SAE 304 και AISI-SAE 316 αστοχούν εύκολα λόγω διάβρωσης με μηχανική καταπόνηση σε διαλύματα που περιέχουν ελάχιστα mg/L Cl–. Όταν η θερμοκρασία τους ξεπεράσει τους 50 °C. Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες με υψηλή περιεκτικότητα σε μολυβδαίνιο (> 6%) ή νικέλιο. Οι φερριτικοί και οι διφασικοί ανοξείδωτοι χάλυβες παρουσιάζουν καλύτερη αντοχή στην διάβρωση με μηχανική καταπόνηση.

ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ

Η ηλεκτροχημική ή γαλβανική διάβρωση (αγγλ., galvanic corrosion) συμβαίνει όταν δύο διαφορετικά μέταλλα βρίσκονται σε επαφή το ένα με το άλλο. Τότε δημιουργείται ένα τοπικό γαλβανικό στοιχείο με αποτέλεσμα την διάβρωση του πιο ηλεκτροθετικού μετάλλου. Εάν επάνω στην επιφάνεια του ανοξείδωτου χάλυβα βρεθούν λίγα ψήγματα κοινού χάλυβα, αυτά θα αρχίσουν να οξειδώνονται λόγω ηλεκτροχημικής διάβρωσης. Στην συνέχεια η διάβρωση μπορεί να επεκταθεί και στην επιφάνεια του ανοξείδωτου χάλυβα. Στην περίπτωση αυτή γίνεται λόγος και για διάβρωση εξ επαφής (αγγλ., contact corrosion). Η διάβρωση εξ επαφής εμποδίζεται με κατάλληλο καθαρισμό του κράματος με νιτρικό ή υδροφθορικό οξύ.

ΑΛΛΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΔΙΑΒΡΩΣΗΣ

Ο ανοξείδωτος χάλυβας μπορεί να υποστεί και άλλες μορφές διάβρωσης. Όπως η ερυθρωπή (αγγλ., rouging) όταν βρίσκεται σε επαφή με υπερκαθαρό νερό. Μηχανοχημική διάβρωση (εργοδιάβρωση λόγω σουλφιδίων) όταν βρίσκεται σε επαφή με υδρόθειο (H2S) σε θερμοκρασία 60–100 °C, κ.λπ.

Χρήσιμοι σύνδεσμοι:

https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%94%CE%B9%CE%AC%CE%B2%CF%81%CF%89%CF%83%CE%B7
https://www.hydroptions.gr/yphresies-hydroptions-gr-com-iasonas/

Ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι κράμα σιδήρου – άνθρακα – χρωμίου με ελάχιστη περιεκτικότητα σε χρώμιο 10,5% κ.β. Το χρώμιο δημιουργεί ένα μικροσκοπικό στρώμα (10–100 nm) τριοξειδίου του χρωμίου (Cr2O3), το οποίο προστατεύει το μεταλλικό υπόστρωμα από την οξείδωση και την διάβρωση. Εκτός από χρώμιο, οι ανοξείδωτοι χάλυβες μπορεί να περιέχουν και άλλα κραματικά στοιχεία, όπως νικέλιο, μολυβδαίνιο, μαγγάνιο, κ.λ.π.

Οι ανοξείδωτοι χάλυβες παράγονται σε ηλεκτρικές καμίνους με ανάτηξη παλαιοσιδήρου (σκραπ), σιδηροκραμάτων (π.χ. σιδηροχρώμιο, σιδηρονικέλιο, κ.λπ.) και άλλων μεταλλικών προσθηκών. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλές εφαρμογές που απαιτούν αντοχή στην διάβρωση για λόγους οικονομικούς (π.χ. χημική βιομηχανία), για λόγους αισθητικούς (π.χ. αρχιτεκτονική) ή για λόγους υγιεινής (π.χ. μαγειρικά σκεύη). Σε σύγκριση με τους κοινούς χάλυβες, οι ανοξείδωτοι χάλυβες, εκτός από την πολύ υψηλότερη αντοχή στην διάβρωση, παρουσιάζουν επιπλέον και υψηλότερη μηχανική αντοχή. Ωστόσο, είναι πιο σκληροί από τους κοινούς χάλυβες και γι’ αυτό πιο δυσκατέργαστοι. Οι ανοξείδωτοι χάλυβες παρουσιάζουν επίσης χαμηλή θερμική αγωγιμότητα σε σύγκριση με τους κοινούς χάλυβες.

ΠΑΡΑΓΩΓΗ

Ο ανοξείδωτος χάλυβας παράγεται σε κάμινο (κλίβανο) ηλεκτρικού τόξου παρόμοιο μ’ αυτόν που χρησιμοποιείται για την παραγωγή κοινού χάλυβα από παλαιοσίδηρο και σπογγώδη σίδηρο. Στην περίπτωση του ανοξείδωτου χάλυβα, οι πρώτες ύλες είναι παλαιοσίδηρος και σιδηροκράματα, όπως σιδηροχρώμιο και σιδηρονικέλιο. Η αναλογία των πρώτων υλών εξαρτάται από την επιθυμητή τελική ποιότητα του ανοξείδωτου χάλυβα. Σε γενικές γραμμές, περίπου το 60% του φορτίου της καμίνου είναι ανακυκλωμένος παλαιοσίδηρος — κυρίως ανοξείδωτος, αλλά και κοινός. Το υγρό μέταλλο από την ηλεκτρική κάμινο μεταφέρεται σε μεταλλάκτη AOD («Argon Oxygen Decarbonization») για την απομάκρυνση του περιεχόμενου άνθρακα με εμφύσηση οξυγόνου και αργού. Κατά την απανθράκωση, το αέριο μίγμα που εμφυσάται γίνεται όλο και πιο πλούσιο σε αργό. Έτσι η περιεκτικότητα του υγρού μετάλλου μειώνεται από 1,5% σε ποσοστό έως και 0,015% κ.β. Η απανθράκωση του τήγματος μπορεί να γίνει και σε μεταλλάκτη VOD («Vacuum Oxygen Decarbonization») με εμφύσηση οξυγόνου υπό συνθήκες κενού.

Μετά τον μεταλλάκτη AOD/VOD, το υγρό μέταλλο καθαρίζεται υπό κενό για να απομακρυνθούν τα υπολειπόμενα αέρια. Κατόπιν χύνεται σε καλούπια για να παραχθούν πλινθώματα («χελώνες»). Μπορεί ακόμη να χύνεται κατά συνεχή τρόπο σε δοκούς («μπιγιέτες»), ή χύνεται σε πλάκες («σλαμπ») υπό πίεση. Η έλαση των πλινθωμάτων και των δοκών γίνεται εν θερμώ ή εν ψυχρώ. Το ίδιο συμβαίνει και στην περίπτωση του κοινού χάλυβα, για την παραγωγή πλατέων και επιμήκων προϊόντων. Τα φύλλα ανοξείδωτου χάλυβα συνήθως υποβάλλονται σε θερμική κατεργασία («ανόπτηση») για να γίνουν πιο μαλακά, και σε καθαρισμό μέσα σε λουτρό οξέος για να καθαριστούν και να δημιουργηθεί πιο γρήγορα το λεπτό στρώμα Cr2O3 που προστατεύει τον χάλυβα από την διάβρωση. Η παγκόσμια παραγωγή ανοξείδωτου χάλυβα το 2006 ήταν 28 εκατ. τόνοι.

ΠΟΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

Οι ανοξείδωτοι χάλυβες διακρίνονται με βάση την κύρια φάση στην κρυσταλλική δομή τους

ΩΣΤΕΝΙΤΙΚΟΙ ΑΝΟΞΕΙΔΩΤΟΙ ΧΑΛΥΒΕΣ

Πρόκειται για ανοξείδωτους χάλυβες με κύρια φάση τον ωστενίτη (γ-Fe). Περιέχουν πολύ λίγο άνθρακα (συνήθως < 0,08% C, αλλά μερικοί περιέχουν έως 0,15% C) και τουλάχιστον 16% Cr. Ο ωστενίτης σταθεροποιείται με την προσθήκη Ni ή και Mn. Παραμένει η σταθερή φάση σε όλο το θερμοκρασιακό εύρος από το σημείο τήξης του κράματος έως πολύ κάτω από το 0 °C. Επειδή ο ωστενίτης δεν είναι μαγνητικός (δεν είναι «φερρομαγνητικός»), οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι δεν είναι μαγνητικοί. Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες δεν επιδέχονται θερμική κατεργασία. Οι πιο κοινοί ανοξείδωτοι χάλυβες είναι ο 18/8 (18% Cr, 8% Ni) και ο 18/10 (18% Cr, 10% Ni), που ανήκουν στην σειρά 300, σύμφωνα με τα αμερικανικά πρότυπα AISI-SAE. Στους ανοξείδωτους χάλυβες AISI-SAE 304 (ISO A2), όσο πιο υψηλή είναι η περιεκτικότητα σε νικέλιο, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή σε διάβρωση. Οι ανοξείδωτοι χάλυβες AISI-SAE 316 (ISO A4) παρουσιάζουν ακόμα πιο υψηλή αντοχή στην διάβρωση. Έχουν και μολυβδαίνιο σε περιεκτικότητα μέχρι 2%.

Οι ανοξείδωτοι χάλυβες AISI-SAE 304L και AISI-SAE 316L περιέχουν πολύ λίγο άνθρακα (< 0,03%), για να συγκολλούνται πιο εύκολα. Εκτός από τους κοινούς ωστενιτικούς χάλυβες, υπάρχουν και οι λιγότερο ανθεκτικοί μαγγανιούχοι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες της σειρά ANSI 200. Αυτοί περιέχουν Cr και Mn, καθώς και Ni σε σχετικά μικρή περιεκτικότητα. Υπάρχουν επίσης και οι υπερωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες με πολύ υψηλή περιεκτικότητα σε Ni (> 20%) και Mo (> 6%), για υψηλή αντοχή στην διάβρωση από οξέα, χλώριο και χλωριούχα διαλύματα. Ο χάλυβας AISI-SAE 904L (UNS N08904) είναι υπερωστενιτικός ανοξείδωτος (19–23% Cr, 23–28% Ni, 4–5% Mo) και περιέχει 1–2% χαλκό για υψηλή αντοχή σε όξινα αναγωγικά περιβάλλοντα, όπως για παράδειγμα το θειικό οξύ.

ΦΕΡΡΙΤΙΚΟΙ ΚΑΙ ΜΑΡΤΕΝΣΙΤΙΚΟΙ ΑΝΟΞΕΙΔΩΤΟΙ ΧΑΛΥΒΕΣ

Η κατάταξη ακατέργαστων ανοξείδωτων χαλύβων κατά Schäffler. Στον άξονα των x δίνονται τα κραματικά στοιχεία που ευνοούν τον σχηματισμό φερρίτη ως ισοδύναμο Cr (= (%Cr) + 1,5(%Si) + (%Mo) + 0,5(%Nb)). Στον άξονα των y δίνονται τα κραματικά στοιχεία που ευνοούν τον σχηματισμό ωστενίτη ως ισοδύναμο Ni (= (%Ni) + 0,5(%Mn) + 30(%C)). Πρόκειται για ανοξείδωτους χάλυβες με κύρια φάση τον φερρίτη (α-Fe) ή τον μαρτενσίτη (μετασταθής φάση που προκύπτει με απότομη ψύξη του ωστενίτη). Περιέχουν 10,5–27% χρώμιο, αλλά ελάχιστο ή καθόλου νικέλιο (< 2%). Περιέχουν ωστόσο μολυβδαίνιο ή και τιτάνιο. Οι φερριτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες μετασχηματίζονται σε μαρτενσιτικούς με κατάλληλη θερμική κατεργασία («βαφή» με απότομη ψύξη).

Οι μαρτενσιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες είναι πιο μαλακοί σε σύγκριση με τους αντίστοιχους ωστενιτικούς. Συνεπώς είναι πιο κατάλληλοι για μηχανουργικές κατεργασίες. Επίσης, οι μαρτενσιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες μπορούν να υποστούν σκλήρυνση με κατακρήμνιση. Ένας τυπικός μαρτενσιτικός ανοξείδωτος χάλυβας περιέχει 12–14% Cr, 0,2–1% Mo, < 2.5% Ni και 0,1–1,2% C. Οι φερριτικοί και οι μαρτενσιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες ανήκουν στην σειρά AISI-SAE 400. Οι μαρτενσιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες που έχουν υποστεί σκλήρυνση με κατακρήμνιση ανήκουν στην σειρά AISI-SAE 600. Ο πλέον γνωστός ανοξείδωτος χάλυβας που έχει υποστεί σκλήρυνση με κατακρήμνιση είναι ο χάλυβας 17/4PH (AISI-SAE 630), που περιέχει 15–17,5% Cr και 3–5% Ni.

ΔΙΦΑΣΙΚΟΙ ΑΝΟΞΕΙΔΩΤΟΙ ΧΑΛΥΒΕΣ

Οι διφασικοί ή ωστενοφερριτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες ή ανοξείδωτοι χάλυβες διπλής φάσης (duplex) περιέχουν ωστενίτη και φερρίτη σε αναλογία που κυμαίνεται από 50:50 έως 40:60. Συνήθως περιέχουν 19–28% Cr, < 5% Mo και λίγο Ni. Παρουσιάζουν εξίσου καλή αντοχή στην διάβρωση με τους ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες, αλλά είναι πιο μαλακοί. Ο πιο κοινός ανοξείδωτος χάλυβας διπλής φάσης είναι ο AISI-SAE 2205.

Χρήσιμοι σύνδεσμοι:

https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%91%CE%BD%CE%BF%CE%BE%CE%B5%CE%AF%CE%B4%CF%89%CF%84%CE%BF%CF%82_%CF%87%CE%AC%CE%BB%CF%85%CE%B2%CE%B1%CF%82
https://www.hydroptions.gr/yphresies-hydroptions-gr-com-iasonas/

Το χημικό στοιχείο χαλκός (Cuprum) είναι μέταλλο με ατομικό αριθμό 29 και ατομικό βάρος 63,546. Έχει θερμοκρασία τήξης 1084,6 °C και θερμοκρασία βρασμού 2567 °C. Το σύμβολό του είναι Cu. Έχει κοκκινωπό χρώμα και είναι όλκιμος και ελατός. Ανήκει στην ομάδα της 1ης κύριας σειράς των στοιχείων μετάπτωσης.

ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ-ΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΑ ΧΑΛΚΟΥ

Υδρομεταλλουργική επεξεργασία μεταλλευμάτων χαλκού στη Σκουριώτισσα Κύπρου. Ανευρίσκεται αυτοφυής στη φύση, ωστόσο σήμερα τα κοιτάσματα αυτοφυούς χαλκού είναι είτε περιορισμένα είτε μη οικονομικά εκμεταλλεύσιμα, όπως το αποκαλούμενο “Desseminated Copper Ore” στην Μοντάνα και άλλες Πολιτείες των ΗΠΑ. Περισσότερο συνήθης είναι η εμφάνισή του στο φλοιό της γης, ως θειούχο ορυκτό, όπως ο χαλκοπυρίτης(CuFeS2), ο κοβελλίνης (CuS), ο χαλκοσίνης (Cu2S), ο κυπρίτης, ο μαλαχίτης και ο αζουρίτης. Η συγκέντρωσή του στα ορυκτά αυτά είναι συνήθως χαμηλή. Τυπικά μεταλλεύματα χαλκού περιέχουν από 0,5% Cu (ανοικτά ορυχεία) έως 1- 2% Cu (υπόγεια ορυχεία). Μεταλλικός χαλκός παράγεται από τα παραπάνω μεταλλεύματα με πυρομεταλλουργία: φρύξη, σύντηξη και εξευγενισμό. Ο χαλκός εμφανίζεται επίσης σε μικρότερο βαθμό στα οξειδωμένα μεταλλεύματα (ανθρακικά, οξείδια, υδροξυ-πυριτικά, θειικά).

Μεταλλικός χαλκός παράγεται από αυτά τα μέταλλα με υδρομεταλλουργία: εκχύλιση (leaching), βιοεκχύλιση (bioleaching) [πχ. στην Σκουριώτισσα Κύπρου, εκχύλιση σε οργανικό διαλύτη (solvent extraction) και ηλεκτρανάκτηση (electrowinning). Τα μεταλλεύματα χαλκού απαντώνται σε πολλούς κοιτασματολογικούς τύπους παγκοσμίως. κάποια σημαντικοί από αυτούς είναι τα μεταλλεύματα πορφυρικού τύπου όπου είναι συνήθης η παράλληλη μεταλλοφορία του χρυσού. Επίσης μεγάλη σημασία ως μελλοντικές πηγές χαλκού έχουν οι περιεκτικότητες χαλκού στα πεδία «κονδύλων» (nodules) σε μεγάλα βάθη σε ωκεάνιες περιοχές, καθώς και σε κοιτάσματα συμπαγών θειούχων μεταλλευμάτων που συνδέονται με ηφαιστειακή δραστηριότητα. Μια τρίτη σημαντική πηγή του χαλκού είναι τα σκραπ χαλκού και κραμάτων χαλκού. H παραγωγή χαλκού από αντικείμενα που ανακυκλώνονται είναι επίσης σημαντική: 10-15% της παραγωγής των ορυχείων.

ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

Στην Ελλάδα δεν παράγεται πρωτογενής χαλκός από “ίδια” κοιτάσματα. Ο δευτερογενής χαλκός (από ανακύκλωση) που παράγεται δεν μπορεί να εκτιμηθεί με ακρίβεια. Η μεταλλεία και μεταλλουργία του χαλκού ήταν ενεργή στον τόπο μας από τα αρχαία χρόνια, ειδικότερα στο χώρο του Αιγαίου. Κοιτάσματα χαλκού υπήρχαν και υπάρχουν και στην ηπειρωτική Ελλάδα, με αποκορύφωμα το μεγάλο κοίτασμα πορφυρικού τύπου (χρυσού-χαλκού) στις Σκουριές Χαλκιδικής. Στην περιοχή Λιμογάρδιου Λαμίας (σημ. Ναρθάκι), υπάρχουν υπόγειες μεταλλευτικές στοές αλλά και χαλκομιγείς εκβολάδες που αποδεικνύουν τη λειτουργία και εκμετάλλευση αρχαίου μεταλλείου.

ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ

Συνήθως παρασκευάζεται με φρύξη μεταλλεύματος θειούχου χαλκού. Οπότε παράγεται οξείδιο του χαλκού, το οποίο αντιδρά με τον θειούχο και δίνει καθαρό χαλκό:

2Cu2S + 3O2 → 2Cu2O + 2SO2

2Cu2O + Cu2S → 6Cu + SO2

Ο παραγόμενος χαλκός δεν έχει μεγάλο βαθμό καθαρότητας. Γι’ αυτό υφίσταται ηλεκτρόλυση, οπότε η καθαρότητά του φθάνει το 99,9%, ενώ στο ηλεκτρόδιο επικάθονται σίδηρος και άργυρος.

ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

Είναι μέταλλο με χαρακτηριστικό χρώμα (ερυθρό του χαλκού) και χαρακτηριστική μεταλλική λάμψη. Είναι επίσης μαλακός (σκληρότητα 2.5-3 στην Κλίμακα Mohs δύστηκτος (σημείο τήξεως 1084,6° C, σημείο βρασμού 2562° C), ιδιαίτερα ελατός και όλκιμος, πολύ καλός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού. Λόγω της ιδιότητάς του όταν είναι τηγμένος να απορροφά ατμοσφαιρικό αέρα, τον οποίο αποβάλλει ψυχόμενος, δεν μπορούν να κατασκευασθούν χυτά αντικείμενα από χαλκό. Δεν εμφανίζει σχιστότητα, ενώ έχει ανώμαλη θραύση. Είναι τελείως αδιαφανής, ακόμη και σε λεπτά ελάσματα. Δεν εμφανίζει μαγνητικές ιδιότητες. Σε επαφή με άλλα μέταλλα εμφανίζει διαφορά δυναμικού (φαινόμενο Galvani).

ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

Ο χαλκός εμφανίζει δύο αριθμούς οξείδωσης (+1 και +2). Δεν είναι ιδιαίτερα δραστικό μέταλλο γι’ αυτό και δεν αντιδρά εύκολα με άλλα στοιχεία και δεν χρησιμοποιείται ευρέως ως αναγωγικό. Στον ατμοσφαιρικό αέρα καλύπτεται αρχικά από οξείδιό του, το οποίο, με το διοξείδιο του άνθρακα μετατρέπεται σε ανθρακικό χαλκό, προσδίδοντάς του πρασινωπό χρώμα. Αντιδρά με οξυγόνο, θείο και αλογόνα προς τις αντίστοιχες ενώσεις. Δεν προσβάλλεται από αραιά οξέα ούτε από πυκνό θειικό οξύ, προσβάλλεται από το νιτρικό οξύ (HNO3).

ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΣΗΜΑΣΙΑ

Είναι απαραίτητο ιχνοστοιχείο, τόσο στα ζώα όσο και στα φυτά. Ανευρίσκεται σε ποικιλία ενζύμων, όπως την υπεροξειδάση του Κυτοχρώματος C και την υπεροξειδισμουτάση. Ορισμένα μαλάκια και αρθρόποδα έχουν ως μεταφορική ουσία των αναπνευστικών αερίων την αιμοκυανίνη (αντί της αιμοσφαιρίνης), η οποία περιέχει χαλκό. Στα ανώτερα ζώα έχει διαπιστωθεί ότι η παρουσία χαλκού διευκολύνει την απορρόφηση σιδήρου από τον οργανισμό. H υπερβολική απόθεση χαλκού στους ιστούς προκαλεί την Νόσο του Wilson. Ενώ χρόνια έλλειψη χαλκού προκαλεί δυσλειτουργία στην σύνθεση ντοπαμίνης, με συνέπεια την εμφάνιση κατάθλιψης, στην σύνθεση μελανίνης από τα δερματικά κύτταρα καθώς και δυσλειτουργίες στον μεταβολισμό των λιπών και των τριγλυκεριδίων.

ΧΡΗΣΕΙΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ

Η βιομηχανία ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών ειδών κάνει ευρεία χρήση χαλκού, από τον οποίο κατασκευάζει πάσης φύσεως αγωγούς (καλώδια), ηλεκτρονικά εξαρτήματα, όπως πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, πηνία, ηλεκτρομαγνήτες πάσης φύσεως για ηλεκτροκινητήρες και γεννήτριες κτλ. Χρησιμοποιείται, επίσης, στις κατασκευές κυματαγωγών. Οι υγροί συσσωρευτές θειικού οξέος (π.χ. οι μπαταρίες αυτοκινήτων) χρησιμοποιούν χαλκό σε κάθε ηλεκτροχημικό στοιχείο. Το οξείδιο βαρίου – υττρίου – χαλκού (YBa2Cu3O7) φέρεται υπό την εμπορική ονομασία YBCO και αποτελεί την βάση για την κατασκευή πολλών τύπων Υπεραγωγών.

ΧΗΜΕΙΑ

Χρησιμοποιείται για την παρασκευή φελίγγειου υγρού για την ανίχνευση των σακχάρων και γενικότερα παρουσίας αλδεϋδικής ομάδας. Επίσης για την ανίχνευση ομάδας -C ≡ CH. Αν υπάρχει σχηματίζει ίζημα. Ο μεταλλικός χαλκός και το οξείδιό του χρησιμοποιούνται ως καταλύτες, κυρίως οξείδωσης. Ενώσεις του χαλκού χρησιμοποιούνται για τον χρωματισμό του γυαλιού

ΔΙΑΤΡΟΦΗ

Ο χαλκός είναι απαραίτητο για τον ανθρώπινο οργανισμό ιχνοστοιχείο. O χαλκός μεταπίπτει στον ανθρώπινο ή ζωικό οργανισμό μεταξύ των μορφών του μονοσθενούς χαλκού (Cu+1) και στην πλειοψηφία του δισθενούς χαλκού (Cu+2). Ο χαλκός έχει την δυνατότητα να παίρνει και να δίνει εύκολα ηλεκτρόνια και αυτό εξηγεί και το σημαντικό ρόλο του στις αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής (οξειδοαναγωγικές) και τη δέσμευση των ελεύθερων ριζών. Ανευρίσκεται στο κρέας, στα καρύδια, τα οστρακόδερμα, τα λαχανικά και στους σπόρους (άλευρα ολικής άλεσης).

ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ

O χαλκός είναι βιοστατικό στοιχείο, δηλαδή παρεμποδίζει την ανάπτυξη μικροοργανισμών στην επιφάνειά του. Λόγω αυτής της ιδιότητας του, χρησιμοποιείται για την κατασκευή βιοστατικών ινών, για πόμολα θυρών και φίλτρων σε κλιματιστικά, ιδιαίτερα σε νοσοκομειακές εγκαταστάσεις. Παλαιότερα είχε χρησιμοποιηθεί και στην ναυπηγική, επειδή δεν επέτρεπε την ανάπτυξη θαλάσσιων οργανισμών στα ύφαλα των πλοίων. Παλαιότερα, αλλά και σήμερα κάποιες φορές για λόγους αισθητικής, κατασκευάζονταν σφυρήλατα και άλλα μαγειρικά σκεύη από χαλκό (κοινώς μπακίρια). Η χρήση τους έχει εγκαταλειφθεί λόγω του ότι προκαλούσαν δηλητηριάσεις από το οξείδιο που δημιουργείται κατά το μαγείρεμα. Τα (σχετικά σπάνια σήμερα) χάλκινα μαγειρικά σκεύη επικασσιτερώνονται (το λεγόμενο γάνωμα) ή επικαλύπτονται με ανοξείδωτο χάλυβα για να αποφεύγονται οι δηλητηριάσεις.

Ο χαλκός αν έρθει σε επαφή με όξινα υλικά με ph κάτω από 6.5, που μπορεί να χρησιμοποιούνται στο μαγείρεμα, και ιδιαίτερα σε ψηλές θερμοκρασίες, μπορεί να διαβρωθεί και να μολύνει τις μαγειρεμένες τροφές με τοξικά οξείδια. Αντίθετα, δεν υπάρχει κίνδυνος διάβρωσης όταν ο χαλκός έρχεται σε επαφή μόνο με υγρά ουδέτερου ή βασικού ph όπως το νερό του δικτύου υδροδότησης (ph 7.2 ως 7.8). Για αυτό το λόγο η χρήση του χαλκού για μαγειρικά σκεύη είναι σπάνια, αλλά χρησιμοποιείται εκτεταμένα και άφοβα, υπό μορφή κράματος, για την κατασκευή των σωληνώσεων, στροφίγγων, βρυσών κτλ στα δίκτυα υδροδότησης πόσιμου νερού.

Στην κατασκευή κτιρίων χρησιμοποιείται για στέγες και σωληνώσεις. Στις εφαρμογές του σε σωληνώσεις στα κτίρια περιλαμβάνονται εκτός από αυτές μεταφοράς θερμού ή ψυχρού νερού οικιακής χρήσης υπό πίεση, επίσης οι σωληνώσεις κεντρικής θέρμανσης με θερμαντικά σώματα με ακτινοβολία, οι σωληνώσεις θέρμανσης δαπέδων καθώς και οι σωληνώσεις φυσικού αερίου ή φωταερίου. Είναι βασικό συστατικό στην κατασκευή νομισμάτων (κερμάτων).

ΚΡΑΜΑΤΑ

Κυριότερα κράματά του είναι ο ορείχαλκος και ο μπρούντζος, που χρησιμοποιούνται σε ποικίλες κατασκευές, όπως εργαλεία, κατασκευή όπλων, δημιουργία αγαλμάτων (Ηνίοχος των Δελφών, Άγαλμα της Ελευθερίας), διακοσμητικών σκευών, οργάνων μέτρησης και μουσικών οργάνων (τα λεγόμενα χάλκινα πνευστά).

Χρήσιμοι σύνδεσμοι:

https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A7%CE%B1%CE%BB%CE%BA%CF%8C%CF%82
https://www.hydroptions.gr/yphresies-hydroptions-gr-com-iasonas/

Ο ζεόλιθος είναι ορυκτό αρκετά κοινό στην φύση. Μετά την εξόρυξή του δεν υφίσταται καμιά χημική επεξεργασία. Κατόπιν θρυμματισμού και κοσκινίσματος είναι έτοιμος για χρήση σε μεγάλη ποικιλία εφαρμογών. Η πρώτη παρατήρηση μιας “πέτρας” που κατά τη θέρμανσή της “έβραζε” παράγοντας υδρατμούς έγινε το 1756 από τον Σουηδό ορυκτολόγο Axel Cronstedt, στον οποίο οφείλεται και η αρχαιοελληνική ονομασία ζεόλιθος (η πέτρα που βράζει).

ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

O ζεόλιθος είναι υλικό με πολύ μεγάλη ιοντοανταλλακτική και προσροφητική ικανότητα και μπορεί να δεσμεύει άλλα στοιχεία και ολόκληρες ενώσεις λόγω του ότι είναι ένα από τα ελάχιστα αρνητικά φορτισμένα ορυκτά στη φύση.

ΙΟΝΤΟΑΝΤΑΛΛΑΓΗ

Είναι η αντιστρεπτή ετερογενής διαδικασία ανταλλαγής κατιόντων ή ανιόντων μεταξύ στερεού και διαλύματος. Οι πλέον σημαντικές ουσίες ικανές για ιοντοανταλλαγή είναι τα αργιλικά ορυκτά συμπεριλαμβανομένου και των ζεόλιθων. Ο ζεόλιθος έχουν πορώδη δομή που μπορεί να φιλοξενήσει μια μεγάλη ποικιλία από κατιόντα όπως Na+, Κ+, Ca2+ και Mg2+. Αυτά τα θετικά φορτισμένα ιόντα είναι χαλαρά συνδεδεμένα στο κρυσταλλικό πλέγμα του ζεόλιθου και μπορούν εύκολα να ανταλλαχθούν. Παράδειγμα ιοντοανταλλαγής είναι η αντικατάσταση Νa+ από Ca2+ και/ή Mg2+ στον ζεόλιθο.

ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ

Οι ζεόλιθοι αποκαλούνται και “μοριακά κόσκινα” επειδή μέσω αυτών μπορούμε να διαχωρίσουμε ένα μείγμα μορίων: τα μικρότερα μόρια συγκρατούνται στις κοιλότητες των ζεόλιθων, ενώ τα μεγαλύτερα διέρχονται ελεύθερα. Τα πρώτα πειράματα προσρόφησης έγιναν στα ραδιενεργά στοιχεία των αποβλήτων των πυρηνικών αντιδραστήρων. Οι ζεόλιθοι διατηρούν την ικανότητα δέσμευσης μικρών μορίων ακόμη και μέσα στο νερό. (ζεόλιθος)

ΠΡΩΤΕΣ ΥΛΕΣ

Χρησιμοποιούμε ως πρώτες ύλες δύο φυσικά συστατικά:

1) Το νερό

2) Τον ζεόλιθο

Το νερό υφίσταται ειδική φυσικοχημική και μηχανική επεξεργασία, ώστε με αλλαγή στη μοριακή του δομή να καταστεί εξαιρετικά ενεργό. Το “ενεργό” νερό στη συνέχεια εμπλουτίζεται με ζεόλιθο αρίστης ποιότητας. Η διαδικασία αυτή αποκαλείται “υγροποίηση του ζεόλιθου” και οδηγεί στην παρασκευή της βασικής πρώτης ύλης που ονομάζεται “ζεόνερο”. Η υγροποίηση του ζεόλιθου και ο εμπλουτισμός των υγρών απορρυπαντικών με φυσικό ζεόλιθο αποτελούν την παγκόσμια καινοτομία μας. Τα καθαριστικά προϊόντα της ZeoTec δρουν φιλικά στον άνθρωπο και στο περιβάλλον καθόσον δεν είναι επιβαρυμένα με ενεργές ουσίες της χημικής βιομηχανίας και έχουν σχεδόν ολική βιοδιασπασιμότητα.

ΥΓΕΙΑ ΤΩΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ

Ο ζεόλιθος παρουσιάζει πολλές θετικές επιδράσεις στην υγεία των οργανισμών. Είναι ένα ορυκτό που δεν αντιδρά χημικά με άλλες ουσίες και έτσι δεν αφομοιώνεται από τους οργανισμούς. Διαπερνά το πεπτικό σύστημα και καθαρίζει σε βάθος τον οργανισμό από βαρέα μέταλλα και τοξίνες.

Χρήσιμοι σύνδεσμοι:

https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%96%CE%B5%CF%8C%CE%BB%CE%B9%CE%B8%CE%BF%CF%82

https://www.hydroptions.gr/product-category/%cf%87%ce%b7%ce%bc%ce%b9%ce%ba%ce%ac-%cf%83%cf%85%ce%b3%ce%ba%ce%bf%ce%bb%ce%bb%ce%b7%cf%84%ce%b9%ce%ba%ce%ac/%cf%83%ce%b5%ce%b9%cf%81%ce%ac-%ce%ba%ce%b1%ce%b8%ce%b1%cf%81%ce%b9%cf%83%cf%84%ce%b9%ce%ba%cf%8e%ce%bd-zeotec/

ΓΕΝΙΚΑ

Ο άνθρακας είναι μία λεπτή, άοσμη, άγευστη και μη τοξική μαύρη ουσία σε μορφή σκόνης. Παράγεται από μπαμπού, κάρβουνο, ξύλο, πριονίδι, φλοιό καρύδας, πυρήνες ελιάς αλλά και από πετρέλαιο. Ο ενεργός άνθρακας είναι παρόμοιος με τον απλό άνθρακα. Επεξεργάζεται όμως με διαφορετικό τρόπο που του επιτρέπει να έχει μία εξαιρετικά πορώδη επιφάνεια.

 Οι πόροι αυτοί αυξάνουν σημαντικά το εμβαδόν της επιφάνειας του. Ο ενεργός άνθρακας είναι ένα απολύτως φυσικό προϊόν. Μοιάζει οπτικά σαν μία λεπτή, άοσμη, άγευστη και μη τοξική μαύρη σκόνη. Θερμαίνεται σε ελεγχόμενο περιβάλλον και σε κενό αέρα για να αποκτήσει την χαρακτηριστική πορώδη επιφάνεια του. Οι μικροσκοπικές αυτές τρύπες ή αλλιώς πόροι, μπορούν να αυξήσουν το εμβαδόν της επιφάνειας του άνθρακα από 500 έως 1500 m2/gr. Λόγω αυτής της επεξεργασίας μπορεί και δεσμεύει διάφορες ουσίες που έρχονται σε επαφή με αυτόν, σε υγρή η και αέρια μορφή και σε ποσότητες πολλαπλάσιες από το βάρος του. Ένα κυβικό εκατοστό ενεργού άνθρακα έχει το ίδιο εμβαδόν με μια επιφάνεια 50,000 τετραγωνικών μέτρων.

Ο ενεργός άνθρακας που παράγεται από φλοιό καρύδας είναι ο πιο οικολογικός και φιλικός προς το περιβάλλον. Πρακτικά δεσμεύει διάφορες ουσίες που έρχονται σε επαφή μαζί του. Είτε αυτές είναι σε υγρή, είτε είναι σε αέρια μορφή και πάντα σε ποσότητες πολλαπλάσιες από το βάρος του. 

ΦΙΛΤΡΟ  ΕΝΕΡΓΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ

Η σκόνη τοποθετείται σε ένα πλαστικό φυσίγγιο, δημιουργώντας έτσι ένα φίλτρο νερού ενεργού άνθρακα που μπορεί να μπει σε διάφορες συσκευές φιλτραρίσματος νερού. Μπορεί επίσης να συμπιεστεί, να κολληθεί με ειδικά πολυμερή ώστε να γίνει ένα συμπαγές κυλινδρικό σώμα (φίλτρο συμπαγούς ενεργού άνθρακα). Ο συμπαγής αυτός άνθρακας είναι στην ουσία ένας τοίχος από τον οποίο πρέπει να περάσει το νερό για να φιλτραριστεί. Όσο πιο πολύ συμπιέζουμε αυτή τη σκόνη, τόσο πιο στενές είναι οι τρύπες από τις οποίες μπορεί να περάσει το νερό. Από τη στιγμή που θα γίνει συμπαγής, ο ενεργός άνθρακας καλύπτεται με ένα πανάκι για να μειώνονται τα χώματα. Στις δύο άκρες του ενώνονται δύο πλαστικά κουμπώματα με φλάντζες.

Το νερό αναγκάζεται να διαπεράσει το φίλτρο και φιλτράρεται από διάφορες βλαβερές ουσίες. Για παράδειγμα το χλώριο, το χλωροφόρμιο, τα αιωρούμενα σωματίδια, την άμμο, τη σκουριά, τη λάσπη, τα χώματα, τον ολικό οργανικό άνθρακα, τις βιομηχανικές οργανικές ενώσεις (τετραχλωροαιθυλένιο, τριχλωροαιθυλένιο), τις διαλυμένες οργανικές ενώσεις, το οργανικό χρώμα, το διαλυμένο σίδηρο, το μαγγάνιο κ.α. Βασικό χαρακτηριστικό του είναι ότι αφαιρεί τελείως τη δυσάρεστη γεύση και οσμή που έχει το νερό του δικτύου. Οι τρύπες αυτές μετριούνται με μικρά, δηλαδή χιλιοστά του χιλιοστού.

Η στάνταρντ εκδοχή στις περισσότερες πόλεις της Ελλάδας είναι τα 5 μικρά, ή αλλιώς 5 χιλιοστά του χιλιοστού. Για να καταλάβετε πόσο στενές είναι αυτές οι τρύπες από τις οποίες αναγκάζεται να περάσει το νερό, αρκεί να σκεφθείτε ότι το κεφαλάκι μίας τρίχας από τα μαλλιά σας έχει διάμετρο 100 μικρά. Όσα σωματίδια καταφέρουν τελικά να περάσουν από αυτόν τον τοίχο, φιλτράρονται πλέον από τον ενεργό άνθρακα. Ο ενεργός άνθρακας μπορεί να συμπιεστεί μέχρι και 0.3 μικρά. Εάν το νερό έχει πολύ χώμα, ο συμπαγής άνθρακας θα μπουκώσει πιο γρήγορα. Οπότε εάν στην περιοχή σας έχετε νερό με αρκετό χώμα, προτιμήστε άνθρακα σε σκόνη.

Χρήσιμοι σύνδεσμοι:

https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_filtering
https://www.hydroptions.gr/2020/12/17/xrhsh-filtrwn-neroy/