سنجاقک سایبورگی ، مهندسی پژشکی ،نانو ، بایو مواد

CAMBRIDGE, MA – May 31, 2017 – DragonflEye, a program announced in January, has liftoff. DragonflEye is a drone that uses live dragonflies to fly. It was created by researchers at Draper and Howard Hughes Medical Institute at Janelia Research Campus. The dragonfly wears a tiny backpack fitted with electronics, sensors and a solar cell. A light source charges the solar cell, which powers the backpack. 

The smaller a drone gets, the more places it can be easily flown. But while many researchers have been trying to tackle the monumental challenge of building drones that look and behave like tiny insects, a new approach has engineers giving Mother Nature’s existing creations drone-like upgrades.

The biggest hurdle with building tiny drones that can fly almost anywhere is powering them. A small flying craft is only strong enough to carry a small battery, which dramatically limits its flight time. But somehow that mosquito in your tent while camping can buzz your ear for hours on end before refueling—on you.

We can only make electronics so small, though, so upgrading a mosquito isn’t currently feasible. But a dragonfly? Researchers at Charles Stark Draper Laboratory and Howard Hughes Medical Institute have created something they call DragonflEye: a remote control drone built on a living dragonfly.
The dragonfly has been upgraded with a collection of tiny sensors that will eventually let it collect data, or make readings, in places where humans can’t safely go. Tiny onboard solar cells power the DragonflEye’s electronics, which includes a unique technology that allows a pilot to remotely control where the insect flies.

The dragonfly used here has been genetically engineered with what the researchers call “steering neurons” inside the creature’s spinal cord. By inserting light-sensitive genes similar to those found in an eye, the DragonflEye can be controlled using pulses of light transmitted using custom-designed optical structures that are more flexible than fiber optics. The advantage to this approach is that other neurons in the dragonfly aren’t affected (or damaged)in the process, allowing it to fly with far more agility than even our most advanced drones.

The video released yesterday shows the DragonflEye taking its first flight, albeit in a straight line as the researchers are still perfecting its unique control system. But they’re confident their creation will eventually be able to take to the skies with almost as much maneuverability as a dragonfly without cyborg upgrades.

But aside from creating what could be the ultimate spy tool, the technology powering the DragonflEye could be adapted for use in humans who suffer from reduced mobility or movement as a result of issues with their nervous system or spinal cord. These researchers aren’t yet promising to miraculously make people walk again, but their work on using light to stimulate signals in the nervous system could potentially have innovative medical uses as well.
Charles Stark Draper Laboratory via New Atlas

کاربرد بیوتکنولوژی در صنایع مس
نحوه معدنکاری مس در شیلی به طور مستقیم بر قیمت و میزان خرید و فروش آن در بازار تاثیر می گذارد زیرا شیلی مهمترین تولیدکننده مس در دنیا است. این مطالب مشخص می کنند که تنها افزایش قیمت ها حائز اهمیت نیست بلکه باید راه های اقتصادی تری برای استحصال مس به دست آورد.
انتخاب عملیات بیوهیدرومتالورژی به طور گسترده ای به شرایط کانی شناسی مس بستگی دارد. بزرگترین کاربرد بیوتکنولوژی در صنایع معدنی در بیولیچینگ کانی های کم عیار و باطله ها در توده های اسیدشویی است.‏
اگرچه سولفیدهای مس ثانویه، کالکویست و کالکوپیریت بیشتر مورد اسیدشویی قرار می گیرند، حتی کانی های کالکوپیریت نسبتا مقاوم نیز به عنوان منابع حائز اهمیتی در روش اسیدشویی محسوب می شوند.

اصول کلی بیولیچینگ مس
ماده معدنی مس استخراج شده تا ابعاد موردنظر خرد شده و به منظور آگلومره شدن ذرات ریز با ذرات درشت و کار با باکتری ها با اسیدسولفوریک در دستگاه های آگلومراسیون مخلوط می شوند.
به منظور کاهش میزان رطوبت موجود برای خوب آگلومره شدن آب یا رافینت (رافینت محلولی است که از مسیر بازگشتی جدایش محلول الکترووینینگ به دست می آید)اضافه می شود.
اگر ماده معدنی از نوع خیلی مصرف کننده اسید نباشد میزان اسید مصرفی برای آماده سازی ماده معدنی می تواند از محلول رافینت تامین شود.‏
رافینت معمولا شامل میزان کمی از باکتری است که منجر به اکسید شدن مس می شود (باکتری ابتدا توسط لوله هایی بر روی کپه های ماده معدنی ریخته می شوند تا سنگ سولفوری را به اکسیدی تبدیل کند.سنگ آگلومره و آماده شده برای اسیدشویی به محوطه ای فرستاده می شود که در محلی به ارتفاع 6-10 متر بر روی زمینی که قبلا مسطح شده است و یا بر بالای ماده معدنی که قبلا اسیدشویی شده است ریخته می شود.
به منظور تامین هوای موردنیاز برای عملیات باکتری ها لوله های پلاستیکی با سوراخ های مخصوص هوادهی بر روی پد قرار داده می شوند.‏ بادبزن های فشار پایین هوای مورد نیاز برای سیستم تهویه زیر ماده معدنی را تامین می کنند.‏
پدهای ایجاد شده توسط میزان مشخصی از محلول که شامل باکتری نیز می باشد مورد پاشش قرار می گیرند و این باکتری های موجود سنگ سولفوری را به اکسیدی تبدیل می کنند و در اسید حل می شوند، محلول باردار شده ‏‎(PLS)‎‏ (شامل مقدار مشخصی می باشد)در زیر توده جمع می شوند و بعضا دوباره به بالای هیپ عملیات برگردانده می شوند و یا مستقیما اگر میزان مس در حد مورد نظر باشد به مرحله ‏EW/SX‏ (جدایش محلول/ الکترووینینگ)برای بازیابی مس فرستاده می شوند. رافینت دو مرتبه به توده های اسیدشویی قرار گرفته، بازگردانده می شوند. زمان اسیدشویی برای عملیات های مختلف متفاوت است اما به طور ایده آل در حدود 200 روز برای ماده معدنی مس ثانویه است. بازیابی مس در حدود 85-75 درصد متغیر است.
 
روش های مختلف بیولیچینگ مس
بیولیچینگ توده ای: در مقیاس ها و تناژهای بزرگ روش اسیدشویی توده ای مس برای باطله و یا مواد معدنی مس به عنوان یک طرح کاملا اقتصادی که با روش بیولیچینگ توده ای در غرب ایالت آمریکا به عنوان یک کار اقتصادی عرضه شد. امروزه، دامپ های بیولیچینگ در سراسر دنیا و مخصوصا در شیلی به طور گسترده ای استفاده می شود. هزینه های عملیاتی خیلی پایین است و با استفاده از روش های ‏EW/SX‏ این هزینه ها خیلی پایین تر می شوند.‏
جدایش مس از ماده معدنی طلا: حضور مس در ماده معدنی طلا به خاطر مصرف بالای مواد شیمیایی توسط مس مشکلاتی را در عملیات سیانوراسیون طلا به وجود می آورد. در عملیات لیشون در کونیزلند استرالیا تقریبا 500 هزار تن در سال (20 درصد خروجی معدن)از روش بیولیچینگ برای جدایش مس استفاده می شود که کالکوپیریت را توسط باکتری جدا می کند. بعد از این مرحله است که طلا می تواند به راحتی و به صورت کاملا اقتصادی استحصال شود. مس نیز توسط سمنتاسیون همراه با آهن برای عملیات بعدی جدا می شوند.
بیولیچینگ لایه های نازک: این روش تنها برای مواد معدنی اکسیدی به کار می رود. روش لایه های نازک شامل خردایش و بیولیچینگ مواد معدنی سولفیدی مس ثانویه در هیپ های کوچک در مراحل باردار بدون بار است. اخیرا عملیاتی در مقیاس بزرگ در معدن کبرادا بلانکا و سروکلورادو در شیلی از این روش برای مواد معدنی سولفیدی (کالکوسیت اولیه)مورد استفاده قرار گرفته است.‏
بیولیچینگ مخزنی: اولین بیولیچینگ مس و کنسانتره آن با استفاده از روش رآکتورهای مخزنی به منظور دستیابی به سینتیک سریع تر بوده است که این روش به خاطر بازیابی پایین آن از خوراک کالکوپیریت و اقتصادی بودن روش ذوب پیوسته نسبت به روش مذکور فقط در مقیاس آزمایشگاهی استفاده شده است. بیولیچینگ کنسانتره کالکوپیریت در حضور یون های کاتیونی مثل نقره منجر به سریع تر شدن سینتیک آزمایش و بازیابی بالای مس در جزئیات آزمایشگاهی شده است. میزان هزینه محاسبه شده برای روش بیولیچینگ - استخراج از محلول - الکترووینینگ، 30-25 سنت به ازای هر پوند است.

نمونه ای از کاربرد بیولیچینگ مس
اکثر معادنی که از روش بیولیچینگ برای استحصال فلزات استفاده می کنند، معادنی هستند که در منطقه نیمکره جنوبی واقع شده اند و این مطلب به خاطر شرایط آب و هوایی خاص این مناطق است که برای رشد باکتری و عملیات آنها مفیدتر هستند و در مناطقی مثل شمال آمریکا به دلیل شرایط آب و هوایی سرد کار باکتری ها در این مناطق با مشکل روبه رو می شود و در این مناطق تنها از باکتری های سرمادوست می توان استفاده کرد و از سال 1980، 11 معدن مس و یک معدن به صورت برجا از روش بیولیچینگ استفاده کرده اند.‏
نمونه خیلی خوب صنعتی استفاده شده از روش بیولیچینگ، معدن کبرادابلانکا در شمال شیلی می باشد در سال 1994
محوطه این عملیات درون منطقه آلتی پلانو در سطح تراز 4400 متر واقع شده است که به خاطر شرایط خاص این منطقه کار باکتری ها در دمای سرد و فشار کم اکسیژن در مناطق مرتفع با مشکل روبه رو می شوند. در معدن مذکور 17300 تن در روز ماده معدنی سولفیدی تا 100 درصد زیر 9 میلیمتر سنگ شکنی می شوند، با اسید سولفوریک و آب گرم آگلومره می شوند و بعدا بر روی پدهایی به ارتفاع 5/6-6 متر انباشته می شوند. پدها توسط لوله های مخصوص هوادهی که در زیر هیپ ها نصب شده اند و توسط فن هایی با فشار پایین هوادهی می شوند، مجهز شده اند. فعالیت باکتری ها در این معدن با بیشترین میزان موفقیت همراه است و بازیابی عملیات در حدود 90-80 درصد از سنگ معدنی سولفوری است که در حدود 7500 تن مس در سال تولید می کند. هزینه های به وجود آمده در معدن که شامل معدنکاری نیز می شود در حدود 50 سنت به ازای هر پوند از ماده معدنی است.

آینده بیوتکنولوژی مس
در آینده نزدیک، برای استحصال کنسانتره های کالکوپیریت از رآکتورهای شیمیایی در مقیاس صنعتی استفاده خواهد شد. آزمایش های پایلوت مدت زمان زیادی است که در معادن مس استرالیا در لیل تاسمانی مشغول فعالیت هستند.‏
این آزمایش ها نشان داده اند که با استفاده از باکتری ترموفیلیک برای اکسیداسیون ذرات دانه ریز و بازیابی مس توسط عملیات ‏SX/EW‏ نتایج خوبی به همراه داشته است.
یافته جدید دیگری استحصال کالکوپیریت با استفاده از باکتری مخصوص اکسیدکننده آهن فرو است. یون فریکم با عیار بالا در رآکتور جداگانه ای ایجاد می شود و تا درجه حرارت 70 درجه سیلیسیوس حرارت داده می شود و محلول فریک با کالکوپیریت تماس داده می شود. بازیابی مس در این روش بالا و در حدود 90 درصد است، مخصوصا وقتی که کالکوپیریت خیلی ریز باشد، نتیجه بهتر است. سولفور موجود در کالکوپیریت، اکسید شده و جزو گوگردی اسیدسولفوریک به وجود می آورد که به طور مشخص هزینه های مربوط به خنثی سازی را کاهش می دهد و بعضا سولفور به وجود آمده قابل فروش نیز می باشد. هزینه های عملیاتی به خاطر مصرف کم هوای مورد نیاز برای اکسیده کردن آهن سولفوری نسبت به کالکوپیریت، به شدت کاهش پیدا کرده است. شست و شوی آهن فریک از کالکوپیریت قبل از اینکه به صورت صنعتی استفاده شود، به تحقیقات بیشتری نیاز دارد. یکی از مطالب مهم، هزینه لازم برای گرم کردن محلول فریک قبل از تماس با کنسانتره و سپس سرد کردن محلول حاوی یون فروس قبل از بازگرداندن مجدد به رآکتورهای حاوی باکتری می باشد و استفاده از باکتری ترموفیلیک در محلول یون فریک تولید ممکن است بهترین جواب ممکن باشد. همچنین تولید بعضی تجهیزات برای تقویت تماس بین کالکوپیریت و محلول فریک لازم می باشد.
یافته های صنعتی جدید در استفاده از باکتری در روش کپه ای کالکوپیریت خیلی شبیه یافته های موجود در بیولیچینگ کنسانتره کالکوپیریت می باشد. احتمال دارد که بتوان بعضی از پارامترهای عملیاتی اسیدشویی کپه ای کالکوپیریت را برای دامپ های اسیدشویی ماده معدنی مس اولیه خارج شده از معدن نیز مورد استفاده قرار داد.
تقویت هایی که در زمینه سیمانی مس، صورت گرفته، منجر به بهتر شدن بازیابی مس در توده ها نگردیده است. سیستم هایی که برای پرورش باکتری های جدید استفاده می شود منجر به تقویت باکتری های تیوباسیلوس تیواکسیدانس و تیوباسیلوس فرواکسیدانس شده است. جدیدا، باکتری لیپتوسپیلیریوم نیز به عنوان میکروارگانیسم قابل استفاده نیز مورد استفاده قرار می گیرد و باید تحقیقات و مطالعات بسیاری در مورد باکتری ترموفیلیک که نقش بسیار مهمی را در اکسیداسیون کانی ها دارد، انجام شود. مخصوصا برای بیولیچینگ مس از کالکوپیریت مقاوم از باکتری های ترموفیلیک آرکا، سولفولوبوس و مخصوصا اسیدیانوس برییلرلی و متالوسفرا که در درجه حرارت 7565 درجه سیلیسیوس رشد می کنند، استفاده شود. یافته های جدید منتشر شده، نشان می دهند که علاقه برای مطالعه در زمینه کاربرد باکتری های ترموفیلیک در بیولیچینگ رو به افزایش است.

تعریف طلای مقاوم
با توجه به افزایش بی سابقه قیمت طلا در دهه 1980، پیداکردن راه حل های جدید متالورژیکی برای استحصال طلای مقاوم به عنوان منبعی برای استحصال کانی های با ارزش لازم و ضروری بود. کانسارهای طلای مقاوم شامل طلای موجود در کانسارهای سولفیدی بالاخص پیریت و ارسنوپیریت است که این نوع طلا حتی با خردایش بسیار زیاد، در سیانور حل نمی شود و یا به عبارت دیگر برای استحصال طلا توسط سیانور باید عیار آن در حد متوسط و در حدود 3 الی 7 گرم بر تن باشد، ولی امروزه به دلیل پایین بودن عیار طلاهای موجود و بازیابی کم آنها (کمتر از 20 درصد)و یا مصرف زیاد سیانور قابل استحصال نیستند، به این طلاها، طلای مقاوم گفته می شود و برای اینکه طلا در سیانور حل شود باید به صورت آزاد باشد که با استفاده از روش های مختلفی از جمله تشویه، رآکتورها و روش میکروبی، طلا به صورت آزاد درمی آید و بعد قابل استخراج توسط سیانوراسیون می باشد که به دلیل کاربرد خوب روش بیولیچینگ و هزینه کمتر آن نسبت به روش های دیگر قابل استفاده است. دو روش اول روش هایی هستند که در بیشتر پروژه های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند و امروزه روش میکروبی در مقیاس صنعتی در آفریقای جنوبی، استرالیا، (سه مکان)، برزیل و غنا مورد استفاده قرار می گیرد. بزرگترین معدنی که از روش بیواکسیداسیون استفاده می کند، پروژه سان سو در غنا است که ظرفیتی در حدود 700 تن در روز دارد. ‏
طلای تولید شده در حوالی سال های 1990 در حدود 2400-2200 تن در سال به صورت ثابت بوده است و قیمت طلا نیز تغییرات چندانی نداشته است. در حدود سال های 1994 طرز استخراج جدیدی از طلا مطرح شد که بر روی قیمت طلا تاثیراتی گذاشت و برای برابری هزینه های عملیاتی با قیمت طلا باید تمهیداتی صورت پذیرد که با استفاده از روش های میکروبی و آسان بودن این روش راه حل بسیار مناسبی برای آنها محسوب می شود. افزایش شدید قیمت طلا در یکی دو سال اخیر باعث توجه مجدد به معادن طلای مقاوم شده است.  
‏
اصول کلی بیولیچینگ طلای مقاوم
برای استحصال کانی های طلای مقاوم که با روش سیانوراسیون بازیابی کمی دارند، از روش بیولیچینگ استفاده می شود. به هرحال شباهت های بسیار زیادی بین بیولیچینگ مس و مواد معدنی سولفیدی طلای مقاوم وجود دارد و البته اختلافاتی نیز وجود دارد.
به طور مثال طلا نیز مانند مس باید تا ابعادی که از نتایج آزمایشگاهی به دست آمده است، خرد شود. اگر ماده معدنی به شدت اسید مصرف کند، به منظور آماده سازی کانه از اسیدسولفوریک غلیظ در حین آگلومراسیون استفاده می شود و اگر ماده معدنی اسید مصرف نکند از محلول برگشتی از عملیاتی قبلی استفاده می شود. بعد از آگلومراسیون، ماده معدنی بر روی پدهای دینامیکی با بسترگر اولی درشت انباشته می شوند. خطوط هوادهی در بسترگر اولی درشت قرار داده می شوند. هوادهی هنگامی که پد کاملا پر شد، انجام می شود. پدهای فلزات قیمتی با مخلوطی از باکتری های اکسیدکننده آهن که سولفات فریک تولید می کنند، آبیاری می شوند. زمان قرار گرفتن ماده معدنی تحت تاثیر باکتری به خصوصیات کانی شناسی، میزان اکسیداسیون مورد نیاز برای تبدیل سولفید به سولفور و فاکتورهای دیگر مثل دمای توده های انباشته بستگی دارد. به منظور از بین بردن اسید از پدها و کم کردن میزان آهک و سیانور مصرفی ماده معدنی اکسید شده، توسط آب تمیز شسته می شوند. بعد از شستشو، ماده معدنی اکسید شده، از پدها حمل و با آهک مخلوط می شوند و بر روی پدهای موقت به منظور سیانوراسیون انباشته می شوند و عملیات سیانوراسیون طلای اکسید شده مانند روش های مرسوم انجام می شود.

روش های اکسایش سنگ معدنی توسط باکتری
عملیات اکسایش سنگ معدنی توسط باکتری به دو روش انجام می شود:
روش رآکتورهای شیمیایی: ماده معدنی سولفیدی طلای مقاوم شامل طلای محصور شده در کانی های سولفیدی است که معمولا این نوع طلا با پیریت و آرسنوپیریت همراه است. این نوع طلا برای بازیابی توسط روش سیانوراسیون بعد از مرحله آسیا شدن به صورت آزاد وجود ندارد و باید از سنگ میزبان جدا شود تا قابل دسترسی توسط سیانور باشد.
شش رآکتور شیمیایی صنعتی در آفریقای جنوبی، برزیل، استرالیا و غنا برای آماده سازی فلوتاسیون طلای سولفیدی مقاوم به منظور آزاد شدن طلا برای سیانوراسیون مورد استفاده قرار گرفته است. آزمایش ها، نشان می دهند که میزان هزینه های سرمایه ای با افزایش مقیاس کار، کاهش می یابد و روش رآکتورهای شیمیایی برای کارخانه هایی با تولید کمتر از 2 هزار تن در روز بهترین تکنولوژی موجود می باشد.
روش توده ای: آزادسازی طلا از ماده معدنی مقاوم با عیار کم توسط روش اسیدشویی توده ای توسط معادن زیادی از جمله نیومونت در نوادا مورد بررسی قرار گرفته شده است. روش استفاده شده توسط نیومونت دقیقا مثل روش توضیح داده شده در بخش 2-4-2 می باشد. این روش برای کانی های سولفیدی با عیار کم و حتی در حدود 2/0-4/0 درصد و با میزان عیار حدود ‏g/t‏ 3/2-1 با بازیابی اقتصادی 50-60 درصد نیز مورد استفاده قرار می گیرد و میزان هزینه مصرفی در این روش در بخش 2-4-4 آورده شده است و هیچ روش دیگری از لحاظ سوددهی و اقتصادی مشابه این روش نمی باشد.
نمونه ای از کاربرد بیولیچینگ طلای مقاوم
اگرچه انجام عملیات بر روی ماده معدنی در مقیاس صنعتی، اقتصادی ارزیابی شده است ولی تمامی عملیات بیواکسیداسیون بر روی کنسانتره فلوتاسیون انجام می شود. کنسانتره فلوتاسیون کانی های سولفیدی مقاوم در رآکتورها اکسیده می شوند تا به حد درجه آزادی مورد نظر برسند. مزیت بیواکسیداسیون در مقایسه با دیگر روش ها این است که برای تعداد زیادی از مواد معدنی مخصوصا آن دسته ای که طلا با آرسنوپیریت وجود دارد اکسیداسیون کامل برای دستیابی به بازیابی بالای طلا لازم نمی باشد و این به خاطر ارجحیت ارسنوپیریت نسبت به پیریت است. مواد بر جای مانده اکسید شده از مواد شسته شده برای بازیابی طلا توسط روش سیانوراسیون فرستاده می شوند. محلول حاصل به منظور خنثی شدن آهن و آرسنیک موجود در آن و رسیدن این دو عنصر به حد استانداردهای زیست محیطی، توسط آهک شسته می شوند.
اختلافات زیادی بین هزینه های عملیاتی و هزینه های سرمایه گذاری کلی وجود دارد. محاسبه واحد هزینه سرمایه گذاری، نسبت به هزینه سرمایه گذاری کلی به ظرفیت برای سه عملیات اولی براساس تکنولوژی بیومین است. در پروژه یوآن مین از تکنولوژی بک تک استفاده شده است که هزینه سرمایه گذاری بسیار پایینی نیاز دارد اما به دلیل موقعیت حساس معدن اجازه هیچ گونه مطالعه ای برای بررسی فاکتورهای دیگر موثر بر هزینه وجود ندارد. هزینه های عملیاتی نیز بین 3 معدن با یکدیگر متفاوت هستند و به دلیل کمبود اطلاعات لازم برای نتیجه گیری هیچ گونه نتیجه قطعی حاصل نمی شود. به هرحال این مطلب را می توان بیان کرد که هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی مثل بازدهی اقتصادی به ظرفیت عملیاتی، عیارطلا، عیار سولفور و میزان سولفیدی که باید اکسید شود، بستگی دارد.
معادن برای اکسیداسیون پیریت و آرسنوپیریت که طلا در آنها به صورت قفل شده است، از رآکتورهای شیمیایی بزرگ و خودهواده استفاده کرده اند. در کارخانه یوآمین استرالیا که از تکنولوژی بک تک استفاده شده است، از باکتری ترموفیلیک نزدیک به خانواده سولفوباسیلوس ترموسولفیدواکسیدان استفاده شده است. اکسیداسیون در دمای بین 55-45 درجه سیلیسیوس انجام می شود. شش معدن دیگر از روش بیوکس که ترکیبی از و فرواکسیدانس است و دمای فعالیت آنها ‏oc‏45-40 است، استفاده کرده اند.
تنها معدن طلا، معدن نیومونت است که از روش کپه ای برای اکسیداسیون طلا در مقیاس بزرگ استفاده کرده است. در روش اکسیداسیون توسط باکتری، سنگ ها باید تا ابعاد 7/12 میلیمتر خرد شوند. کپه ماده معدنی به مدت 100 تا 270 روز هوادهی و آماده می شوند. ماده معدنی اکسید شده از پدها جمع آوری، خنثی و سپس شسته می شوند. بسته به نوع کانی موجود و ابعاد ماده معدنی بازیابی طلا بین 80-60 درصد متغیر است. برای مواد معدنی با عیار پایین که معمولا هزینه های آنها اقتصادی نمی باشد و یا معادن خیلی کوچکی که نمی توان سرمایه گذاری زیادی برای آنها انجام داد، آماده سازی ماده معدنی اکسید شده، انجام می شود.

آینده بیوتکنولوژی طلا
یکی از روش های جدید در استحصال طلا که آینده بسیار درخشانی خواهد داشت، روش ژئوکت می باشد. این روش توسط کمپانی ژئوبیوتکس ابداع شد که از پروسس اکسیداسیون مواد معدنی توسط باکتری استفاده می کند که این روش هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی کم با بازیابی بسیار بالا برای اسیدشویی توده ای در رآکتورهای پیوسته دارد. هر دو روش بیواکسیداسیون توده ای و مخزنی مورد قبول صنعت هستند و در مقیاس صنعتی در کل جهان استفاده می شوند.
در عملیات ژئوکت طلا از باکتری اکسیدکننده گوگرد و آهن که شامل تیوباسیلوس فرواکسیدانس، تیوباسیلوس تیواکسیدان و لیپتوسپیلیریوم فرواکسیدانس است، به منظور اکسیداسیون و لیچینگ کانی های سولفیدی در هیپ ها استفاده می کند. در دو سال گذشته، شرکت مذکور روش ژئوکت را برای لیچینگ کانی های مس ابداع کرده است و مطالعات بسیار زیادی در مورد لیچینگ کالکوپیریت در درجه حرارت بالا با استفاده از میکروگانیسم های ترموفیلیک (باکتری های درجه حرارت بالا)انجام داده است.
بعد از اینکه کنسانتره توسط روش فلوتاسیون پیوسته به دست آمد، پالپ کنسانتره بر روی سنگ میزبان یا پایه پوشانده ‏‎(coating)‎‏ می شود که ممکن است از سنگ باطله و یا سنگ معدنی کم عیار به عنوان مبنا استفاده شود. سنگ میزبان حتما باید در محدوده ابعادی 20-6 میلیمتر باشد و کنسانتره، پوششی به ضخامت یک میلیمتر بر روی سنگ میزبان ایجاد می کند. نسبت میزان سنگ میزبان نسبت به کنسانتره به طور ایده آل در حدود 5:1 تا 10:1 می باشد. از روی نوار نقاله ای که پالپ کنسانتره را برای هیپ می آورد، کنسانتره به صورت اسپری بر روی سنگ میزبان پاشیده می شود.
به دلیل خاصیت آبرانی کنسانتره، لایه بسیار نازکی بر روی سطح سنگ میزبان به صورت پوشش تشکیل می شود. پوشش به وجود آمده با محلول به کار رفته در هیپ و یا باران های شدید شسته نمی شود. به خاطر سایز نسبتا یکنواخت سنگ میزبان فضاهای نسبتا کوچکی در هیپ به وجود می آید که این سوراخ ها مقاومت کمی در برابر جریان هوا و محلول به وجود می آورند. بادبزن های فشار پایین توسط لوله هایی که در زیر هیپ قرار داده شده اند، هوای لازم برای فعالیت باکتری را فراهم می کنند. سرعت جریان هوا، به منظور کنترل درجه حرارت هیپ در پایین ترین دمای لازم برای فعالیت باکتری تنظیم می شوند. هوا، همچنین میزان اکسیژن لازم برای عملیات اکسیداسیون را فراهم می سازد.
فضای بین ذرات با پوشش نازکی از کنسانتره ترکیب می شوند و شرایط ایده آل برای بیواکسیداسیون را ایجاد می کنند. دانه های سولفیدی مواد معدنی تحت جریان مستقیم از محلول و جریان معکوس از هوا قرار می گیرند. نتایج حاصله به میزان اکسیژن منتقل شده و میزان سرعت اکسیداسیون بستگی دارد. به طور ایده آل، اکسیداسیون در مدت 30 تا 60 روز تکمیل می شود. این روش در مقابل اسیدشویی توده ای که حتی با آگلومراسیون، اکسیداسیون 200 تا 300 روز به طور می انجامد، زمان کوتاهی است.
به طور ایده آل، کنسانتره سولفیدی بر روی مواد معدنی سولفیدی کم عیار که به عنوان باطله دمپ می شوند پوشش داده می شود. عملیات باکتری بر روی کنسانتره همچنین باعث اکسیداسیون مواد سولفیدی سنگ میزبان نیز می شود و این گونه فلز بیشتری برای بازیابی در دسترس است. این مسئله باعث اقتصادی شدن بیشتر این روش می شود. بقیه مواد معدنی آسیا و شناور می شوند و این کنسانتره ای است که شکاف های سنگ میزبان را می پوشانند. اگر از سنگ باطله استفاده شود، این سنگ به وسیله شستشو و سرند کردن از کنسانتره جدا می شود و دو مرتبه برای عملیات با کنسانتره جدید به مسیر برگردانده می شود.
در عملیات ماده معدنی طلای مقاوم، فلز با ارزش در رسوب جامد باقی می ماند که برای جدا کردن آن از پد به عملیات مجددی نیاز است. در عملیات مس و دیگر فلزات سولفیدی پایه، فلز در حلال حل می شود در حالی که مواد رسوب کرده در پدها باقی می مانند و این فلز محلول به وسیله شستشو بازیابی می شود. برای مواد معدنی طلای مقاوم از نمونه پدهای منفصل یا ‏on-off‏ استفاده می شود که مواد اکسید شده از پد حمل می شوند و پد دو مرتبه مورد استفاده قرار می گیرد. به هرحال برای مس و دیگر فلزات پایه از پدهایی استفاده می شود که هر میزان عملیات گسترده باشد ابعاد پد را گسترش می دهند و از پدهای قبلی استفاده نمی شود. به خاطر انعطاف پذیری موجود در روش مذکور به مصرف کننده اجازه داده می شود که از فلوشیت های پیوسته به منظور بهینه کردن شرایط ماده معدنی استفاده شود.  
انتخاب فلوشیت بهینه برای روش ژئوکت به فاکتورهای زیر بستگی دارد: عیار ماده معدنی، کانی شناسی و خصوصیات شیمیایی ماده معدنی، خصوصیات کنسانتره، درجه شکست ماده معدنی، سختی بیواکسیداسیون، در دسترس بودن مواد یا ماده معدنی کم عیار برای سنگ پایه، وجود آب و کیفیت آن و خصوصیات محل مثل وجود امکانات ویژه برای عملیات.

محققان ایرانی نانوذرات اکسید مس را جایگزین مواد شیمیایی در رنگرزی کرده‌اند. با این کار نه‌تنها پارچه‌های رنگ‌شده خاصیت ضدمیکروبی پیدا می‌کنند بلکه محیط‌زیست نیز از ورود مواد شیمیایی جدید به چرخه‌اش در امان می‌ماند.

در جهان امروز نگاه ویژه‌ای به جایگزینی مواد شیمیایی و همچنین کاهش مراحل فرایندهای شیمیایی از قبیل رنگرزی و تکمیل منسوجات به دلیل مسائل زیست‌محیطی و اقتصادی وجود دارد. در این پروژه نانوذرات اکسید مس با استفاده از یک روش ارزان و دوستدار محیط‌زیست سنتز شده است. سپس از همین نانوذرات به‌منظور رنگرزی پارچه پشمی استفاده‌ شده است.

نانوذرات اکسید مس (CuO)از مهم‌ترین اکسیدهای فلزی واسطه هستند که خصوصیات منحصربه‌فردی دارند و در فناوری‌های مختلفی نظیر فناوری‌های مرتبط با ابررساناها، حس‌گرهای گازی و. مورد استفاده قرار می‌گیرد. اخیراً CuO به‌عنوان یک عامل ضدمیکروبی علیه گونه‌های باکتریایی متعددی مورد استفاده قرار گرفته است.

 در این طرح نانوذرات اکسید مس علاوه بر این‌که موجب ایجاد طیف‌ مختلفی از رنگ قهوه‌ای در پارچه شده‌اند، خواص دیگری نظیر ضدباکتریایی شدن و ضد اشعه‌ فرابنفش شدن را نیز به پارچه داده‌اند. استفاده از نانوذرات اکسید مس در پارچه‌ها همچنین باعث ثبات رنگ در برابر شست‌وشو، نور و. شده است.

برای این کار از یک روش ارزان و دوستدار محیط‌ زیست استفاده شده است. در این طرح از خاکستر حاصل از سوختن برگ‌ها و ساقه‌های گیاه اُشنان به‌عنوان ماده‌ قلیایی برای احیای نمک مس استفاده شده است.
در این طرح پس از سنتز نانوذرات اکسید مس روی پارچه پشمی حضور این نانوذرات به کمک روش‌هایی نظیر پراش پرتوایکس، آنالیز عنصری و تصاویر میکروسکوپ الکترونی تأیید شده‌اند. سپس خواص القاشده به پشم از قبیل خواص ضداشعه فرابنفش و ضدمیکروبی نیز مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. برای بررسی خواص رنگی نیز از دستگاه طیف‌نگار نوری استفاده شده است.

نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد نمونه‌های رنگرزی‌ شده توسط اکسید مس از خواص ضدباکتری نسبت به دو نوع باکتری گرم مثبت و گرم منفی به ترتیب به میزان 94.2 درصد و 98 درصد برخوردار بوده‌اند. این خاصیت پس از پنج‌بار شست‌وشوی پارچه نیز کماکان حفظ شده است. همچنین، این پارچه‌ها از 20.57 تا 86.21 درصد خاصیت محافظت در برابر اشعه‌ فرابنفش نیز برخوردار بوده‌اند.

این طرح حاصل تحقیقات علی بشیری‌رضایی، دانش‌آموخته‌ مقطع کارشناسی‌ارشد دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دکتر مجید منتظر، عضو هیأت علمی دانشگاه امیرکبیر و مشاوره دکتر مهناز محمودی‌راد، عضو هیأت علمی دانشگاه علوم‌پزشکی شهید بهشتی است. نتایج این کار در مجله Journal of Cleaner Production با ضریب 5.715 (جلد 166، سال 2017، صفحات 221 تا 231)به چاپ رسیده است.

بهره برداری از جدید ترین کوره قوس الکتریکی شرکت زیمنس با قابلیت استفاده در فرآیند احیا مستقیم ذوب آهن

شرکت زیمنس بزرگ‌ترین شرکت عرضه کننده تجهیزات، محصولات و خدمات صنعتی مدرن و خلاقانه در سطح جهان است که با تکنولوژی اتوماسیون مستمر و نرم‌افزارهای صنعتی و کارشناسان خبره در زمینه بازارهای صنعتی و تکنولوژی‌هایی بر پایه خدمات فنی، بخش صنعتی زیمنس بالاترین بهره‌وری، کارایی و انعطاف‌پذیری را برای مشتریان خود در سرتاسر دنیا فراهم آورده است.
این شرکت در کشورهای مختلف حدود 100 هزار نیروی کار دارد. همچنین بخش صنعتی زیمنس شامل اتوماسیون، تکنولوژی‌های محرک و بخش خدمات مشتریان و واحد بازرگانی تکنولوژی‌های فلزات از دیگر بخش‌های شرکت زیمنس است.
واحد تجاری تکنولوژی فلزات زیمنس یکی از مراکز پیشرو در زمینه تامین تجهیزات فنی و مهندسی و زیربنایی صنعت آهن و فولاد در جهان است که از آن قبیل می‌توان به سیستم نورد تخت در صنایع آلومینیوم و یا انواع کوره‌های مخصوص ذوب فلزات و کوره‌های قوس الکتریکی اشاره کرد.
شرکت زیمنس در 19 ژانویه سال 2012 اعلام کرد که یک کوره قوس الکتریکی (EAF)جدید ابداع کرده که کاربرد ویژه آن در زمینه احیای مستقیم چدن مذاب (DRI)است. استفاده از شارژ آهن اسفنجی یا بریکت در کوره قوس می‌تواند تاثیرات مشخصی را در فرآیند ذوب نشان دهد. مصرف انرژی، بهره‌وری یا قابلیت تولید و بازدهی مواد متاثر از ترکیب شیمیایی DRI و درصد استفاده از آن در شارژ است.
آهن اسفنجی به‌ عنوان جایگزین قراضه و با توجه به ترکیب شیمیایی تقریبا یکنواخت آن به منظور کاهش غلظت عناصر ناخالصی و رسوبات در ذوب از طریق بالا بردن عیار آهن موجود در شارژ استفاده می‌شود.
در حقیقت با شارژ آهن اسفنجی در سبد قراضه آهن، سطح ناخالصی‌های موجود در شارژ کاهش یافته و سبب کاهش مقدار نیتروژن موجود در ذوب می‌شود. کاهش نیتروژن در ذوب باعث می‌شود، تختال‌ها و بیلت‌های با کیفیت جهت تولید ورق‌های گرم، مفتول‌ها و انواع محصولات دیگر را بتوان تولید کرد.
تعداد واحدهای فولادسازی به روش کوره قوس در منطقه آسیا رو به افزایش بوده و این در حالی است که امکان تهیه قراضه آهنی با کیفیت در منطقه آسیا با توجه به این‌که باید دانسیته حدود یک تن بر مترمکعب داشته باشد بسیار دشوار بوده، لذا استفاده از شارژ پیوسته آهن اسفنجی به‌ عنوان بهترین راه‌حل در جهت تامین مواد آهنی به‌طور فزاینده‌ای مورد توجه قرار گرفته است. یکی دیگر از مزایای استفاده از شارژ پیوسته آهن اسفنجی و یا بریکت در کوره، کاهش تعداد سبدهای شارژ قراضه آهنی به کوره است. بدیهی است با کاهش تعداد سبدها از زمان آماده‌سازی کم شده و این نیز باعث بالا رفتن بهره‌وری و افزایش تولید خواهد شد.
در حال حاضر این کوره قوسی در بازارهای آمریکای شمالی در دسترس فولادسازان قرار گرفته است. این کوره مدرن با نام Simetal EAF FAST DRI در بازار موجود است و به منظور فرآیند ذوب مستمر توسط نیروی الکتریکی طراحی شده و بعد از تکمیل فرآیند، مذاب آهن اسفنجی (DRI)از کوره تخلیه می‌شود. تفاوت قابل توجه این کوره جدید در مقایسه با کوره‌های دیگر کاهش فاصله زمانی بین تخلیه مذاب و همچنین کاهش چشمگیر مصرف انرژی است.
کوره قوسی یکی از بهترین انواع برای ذوب، آلیاژسازی و تصفیه فولاد به حساب می‌آیند. این کوره از لحاظ روش ایجاد قوس به دو دسته غیرمستقیم و مستقیم تقسیم می‌شوند.
در روش قوس غیرمستقیم قوس الکتریکی بین الکترود‌ها که ممکن است دوتایی یا سه تایی باشند برقرار می‌شوند و طراحی کوره به شکلی انجام می‌گیرد که شارژ بین آن که در محدوده، قوس قرار گرفته در اثر حرارت قوس ذوب بشوند.
ولی در کوره‌های امروزی عمدتا از روش قوس مستقیم استفاده می‌شود که قوس بین الکترود یا الکترود‌ها که ممکن است تکی دوتایی یا سه تایی باشند با جداره و کف برقرار می‌شود و شارژی که در محدوده قرار گرفته می‌شود ذوب می‌شود. از میان کوره‌های قوس الکتریکی مستقیم نوع 3 تایی آن هم در تناژهای کم وهم در تناژهای زیاد مورد مصرف صنعتی بیشتری دارد و همین نوع کوره است که بیشتر برای ذوب و ریخته‌گری فولاد استفاده می‌شود.
کوره قوس الکتریکی بر اساس سرباره‌شان ممکن است قلیایی یا اسیدی باشند. یعنی اگر سرباره آن قلیایی باشد مواد نسوز نیز باید قلیایی باشد و اگر سرباره آن اسیدی باشد مواد نسوز نیز باید اسیدی باشد. سرباره قلیایی در مجاورت نسوز اسیدی با آن ترکیب شده و اشکالاتی بوجود می‌آورد.
تقریبا 95 درصد فولادها در جهان در کوره قلیایی تولید می‌شوند (زیرا با مواد قلیایی فسفرزدایی وگوگردزدایی انجام می‌گیرد). از کوره‌های اسیدی در موارد مخصوصی استفاده می‌شود. در کوره قوس الکتریکی با جداره بازی این قابلیت وجود دارد که بتوان از بدترین نوع قراضه بهترین و با کیفیت‌ترین نوع فولاد را تهیه کنیم.

به‌طور کلی ساختمان کوره قوس الکتریکی شامل:
قسمت‌های زیر است.
الکترودها:
در سقف کوره قرار می‌گیرند و توسط بازوهای نگهدارنده آن بالا پایین می‌روند. الکترودهای کوره بلند عامل اصلی ایجاد حرارت بوده و معمولا مصرفی هستند.
سقف کوره:
به‌صورت یک کلاهک است و سعی می‌شود سقف را ‌به‌گونه‌ای طراحی کنند که هم استحکام کافی داشته باشد وهم حتی الامکان از لحاظ وزنی سبک باشد. در اکثر کوره‌ها قوس الکتریکی سقف همراه با الکترودها قابل حرکت است. مقداری سقف به طرف بالا حرکت می‌کند و بعد حرکت افقی می‌کند و کنار می‌رود وشارژ کوره از محل سقف آن وارد کوره می‌شود.
دیواره‌ها:
عموما به صورت استوانه‌ای شکل هستند و بسته به این‌که کوره اسیدی یا بازی باشد از جنس مختلفی تهیه می‌شوند.
کف کوره:
حالت قوسی شکل دارد، برعکس سقف آن عمقش نسبتا کم وسطح آن زیاد است تا فصل مشترک مذاب با سرباره بیشترین مقدار باشد.
درب کوره:
در کوره‌های قوس الکتریک نیاز است که در حین ذوب موادی به ذوب اضافه شود مثل مواد فروآلیاژ یا مواد سرباره ساز یا مواد دیگر، در نتیجه این مواد از درب کار بداخل کوره شارژ می‌شوند.
محفظه تخلیه مذاب:
قبل از شارژ کوره این قسمت توسط گل نسوز بسته می‌شود و بعد از انجام فرآیند ذوب وتصفیه این قسمت باز می‌شود کوره خم می‌شود و مذاب از آن تخلیه می‌شود.
دریچه سرباره‌گیری:
بعضی وقت‌ها به‌طور مجزا وجود دارد که مشابه با محفظه تخلیه مذاب است (خود سیستم قابلیت این را دارد که تا 45 درجه کوره را برای تخلیه مذاب به جلو خم کند و تا 15 درجه برای تخلیه سرباره به عقب خم کند).
سیستم‌های مکانیکی و محرک بسیاری نیز در کوره‌ها نقش دارند.
آهن اسفنجی به همراه آهن قراضه معمولا با ترکیب 15 درصد قراضه و 85 درصد آهن اسفنجی به کوره قوس الکتریکی شارژ شده و در یک فاصله زمانی کمتر از یک ساعت تا دو ساعت بستگی به قدرت ترانس کوره مواد شارژ شده، در دمای بالا ذوب شده و سپس کوره ذوب تخلیه و مذاب حاصله توسط پاتیل‌های مخصوص وارد کوره فولادسازی می‌‌شود در کوره فولاد‌سازی‌ مذاب حاصله توسط گاز آرگون همگن شده و مواد مورد نیاز از جمله فروآلیاژها به مذاب اضافه می‌‌شود تا به ترکیب مورد نظر برسد. سپس مذاب حاصله با ترکیب فولاد به ماشین ریخته‌گری مداوم شارژ شده و در اشکال مختلف قالب‌ریزی و سپس با سیستم پاشش آب سرد شده و در طول دلخواه برش داده می‌شود اشکال شمش تولیدی می‌تواند به صورت تختال، بیلت و بلوم و طول و عرض و ضخامت متفاوت باشد. مواد اولیه کوره‌های قوس الکتریکی می‌تواند تا 100 درصد آهن قراضه باشد، اما در این کوره الکتریکی مدرن در مقایسه با کوره‌های قوس الکتریکی متداول زمان بین دو تخلیه مستمر تا 15 درصد کاهش یافته و میزان مصرف انرژی نیز تا 20 کیلووات ساعت به ازای هر تن تنزل داشته، همچنین مصرف الکترود نیز در این کوره تا 10 درصد افت را داشته است. تامین مستمر الکتریسیته طی عملیات حمام تخت (Flat-Bath)نه تنها راندمان افزایش یافته، بلکه از ایجاد کرنش‌های‌ هارمونیک خطی مانند سوسو زدن یا لرزش مذاب (Flicker)نیز در این کوره جدید خبری نیست. با استفاده از این تکنولوژی ارایه شده توسط شرکت زیمنس، راندمان یک کوره 150 تنی می‌تواند به‌طورکلی تا حدود 15 درصد افزایش یابد.
از دیگر مزایای این کوره می‌توان به تخلیه مذاب بدون سرباره (FAST)است، همچنین دریچه‌های جایگزین برای شارژ، تخلیه مذاب در شرایطی که کوره در حال بهره‌برداری است، در این کوره در نظر گرفته شده است. تخلیه مذاب بدون سرباره منتج به افزایش کیفیت آلیاژ و سولفورزدایی بهتر فولاد می‌شود و باعث می‌شود ضرورتی برای نصب مشعل‌های اضافی وجود نداشته باشد.
کوره در طراحی Simetal EAF FAST DRI سیستم انتقال گرم (HTS)نیز در نظر گرفته شده که این امر این کوره را قادر می‌سازد تا در دماهایی در حدود 600 درجه سانتیگراد به راحتی با آهن اسفنجی گرم تغذیه شود. همچنین این کوره قوس الکتریکی جدید به دلیل طراحی مدولار خود، قادر خواهد بود به همراه تکنولوژی FAST DRI نیز هماهنگ شود.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی»، یک روش جدید حالت جامد جوشکاری است. این روش، بازدهی انرژی بالا و سازگاری خوبی با محیط زیست دارد. همچنین، در صنایع هوافضا و سایر صنایع حساس، می­‌تواند برای اتصال آلیاژهای پایه‌ی آلومینیوم استحکام بالا که با روش‌های معمولی، به‌راحتی جوشکاری نمی­‌شوند، به‌کار رود. در دهه­‌ی گذشته، جوشکاریِ اصطکاکی اغتشاشی، بیشترین توسعه را در اتصالات داشته است. فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، برای ایجاد تغییرات میکروساختاری در مواد نیز، به‌کار می­‌رود.

گروهی از محققان دانشگاه استنفورد، نوعی باتری با استفاده از سدیم ساخته‌اند که هزینه‌ی بسیار کمتری نسبت به باتری‌های لیتیوم یونی دارد. باتری‌های جدید می‌توانند جایگزین ارزان‌تر برای لیتیوم، بدون به خطر انداختن عملکرد باشند.
محققان دانشگاه استنفورد باتری‌های ارزان‌قیمتی به‌عنوان جایگزین باتری‌های لیتیوم یونی ساخته‌اند که می‌تواند به‌شکل بهتری ما را برای رسیدن به آینده‌ی انرژی تجدیدپذیر یاری کند. این گروه موفق به ایجاد نوعی باتری مبتنی بر سدیم شده‌اند که می‌تواند میزان انرژی برابر با باتری‌های یون لیتیومی و با 80 درصد هزینه‌ی کمتر ذخیره کند. پیش از این محققان دیگر، باتری‌های سدیمی ساخته بودند؛ اما این روش جدید ممکن است به‌صرفه‌تر باشد.

 ژنان بائو، مهندس شیمی در این باره می‌گوید:
شاید هیچ چیزی نتواند در کیفیت عملکرد با لیتیوم رقابت کند. از طرفی لیتیوم ماده‌ی بسیار کمیاب و پرهزینه‌ای است و ما نیاز به تولید باتری‌هایی با کارایی بالا، اما کم‌هزینه برپایه‌ی عناصر فراوانی مانند سدیم داریم.
سدیم بهکاررفته در باتری استنفورد، با ترکیبی به نام Myo-inositol پیوند می‌یابد؛ یک ترکیب ارگانیک در محصولات خانگی. از آنجا که سدیم بسیار فراوان‌تر از لیتیوم است، میوآنزیتول را به‌راحتی می‌توانیم از سبوس برنج یا فرآورده‌های تولیدشده در فرآیند کاشت ذرت به دست آوریم. بدین ترتیب مطمین خواهیم شد که روند تهیه‌ی آن مقرون به‌صرفه است.
 باتری‌های ارزان‌قیمت، کلیدی هستند
توانایی دسترسی آسان به باتری عامل مهمی در انقلاب دنیای انرژی پاک است. بسیاری از منابع تولید انرژی تجدیدپذیر، مانند انرژی خورشیدی و باد، به‌عوامل محیطی غیر قابل کنترل و غیر قابل پیش‌بینی وابسته هستند. باتری‌ها اجازه می‌دهند انرژی اضافه در شرایط اوج تولید، ذخیره و در زمان‌های مورد نیاز استفاده شود.
باتری‌های ارزان‌قیمت که از سدیم تولید می‌شوند، می‌توانند به افزایش قابلیت‌های تجدیدپذیر در مناطقی که هزینه‌های باتری‌های لیتیوم به‌عنوان مانع مالی قابل توجهی در مسیر توسعه مطرح هستند، کمک کند.
باتری ساخته‌شده در استنفورد هنوز راهی طولانی برای تجاری شدن در پیش دارد. تجزیه‌وتحلیل تیم پژوهشی بر مقایسه‌های هزینه و عملکرد تمرکز یافته است. با این حال، آن‌ها چگالی حجمی انرژی را در نظر نگرفته بودند؛ معیاری که نشانگر میزان بزرگی اندازه‌ی باتری‌های سدیمی در قیاس با باتری‌های یون لیتیومی است.
آن‌ها اطمینان دارند که طراحی‌شان در آینده از نمونه‌های اولیه بسیار بهتر و بهینه‌تر خواهد شد.

وقتی بار کرونا (یونیزه شدن هوای اطراف یک رسانا)، با اختلاف پتانسیل بالا از طریق یک سوزن عمودی بر روغن موجود روی یک صفحه فولادی اعمال می‌شود، این پدیده‌ای با عنوان #کندوی_عسل_الکترونیک شناخته می‌شود.

این الگو (#کندوی_عسل_الکترونیک )نوعی ناپایداری است که در اثر فشار مجموعه‌ای از یون‌ها بر سطح روغن موجود بین دو رسانای فلزی اعمال می‌شود و موجب نازک شدن لایه روغن و در نهایت کنار رفتن آن و انتقال بار از سوزن به صفحه فولادی می‌شود.
یک نوجوان پاکستانی که محمد شهیر نیازی نام دارد در سال 2016 میلادی در یک مسابقه بین‌المللی فیزیک در روسیه با موضوع آشنا شد و پس از آن تلاش کرد تا یک اقدام علمی در این خصوص انجام دهد. به همین دلیل شروع به مطالعه ادبیات علمی مربوطه کرد و در نهایت توانست دو عامل جدید موثر در پدیده کندوی الکترونیک را شناسایی و یک مقاله علمی در این رابطه چاپ کند.
او برای عکسبرداری از این پدیده از روشی موسوم به Schlieren photography استفاده کرد که برای تشخیص تراکم مایعات کاربرد دارد. هنگامی که یون‌های کندوی الکترونیک از سوزن به سوی صفحه فولادی حرکت می‌کنند، جریان هوای کوچکی را ایجاد می‌کنند که در عکس‌های نیازی قابل مشاهده است.
همچنین نیازی برای عکس برداری از تغییرات دمایی روغن در زمان شکل‌گیری کندوی الکترونی، از شیوه عکاسی گرمایی استفاده کرد. این تغییر دما حاصل گرمایش گاز باقی مانده و واکنش‌های گرماده است.
 گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Royal Society Open Science منتشر شده است.

محققان موفق به تولید ماده‌ی جدیدی شده‌اند که به دلیل هندسه‌ی لانه‌زنبوری خود، می‌تواند در ذخیره‌سازی اطلاعات در کامپیوترهای کوانتومی آینده، نقش حیاتی داشته باشد.
در سال‌های گذشته، پیشرفت‌های خوبی برای ساختن اولین کامپیوتر کوانتومی در مقیاس واقعی انجام شده است. با این حال، موانع فراوانی در راه تحقق این هدف وجود دارد که باید برداشته شود؛ مسائلی همچون ایجاد روشی برای ذخیره‌سازی اطلاعات کوانتومی برای مدت زمانی مشخص.

اکنون دانشمندان ماده‌ی جدیدی کشف کرده‌اند که دستیابی به این هدف را میسر می‌کند. چالش اصلی ذخیره‌سازی کوانتومی، حفظ حالت کوانتومی اتم‌ها است و مطالعه‌ی جدید پیشنهاد می‌دهد که ماده‌ای مرکب از مس، ایریدیوم و اکسیژن، الزامات هندسی لازم در ابعاد اتمی را برای انجام چنین وظیفه‌ای دارد. فاضل تفتی، محقق این طرح، می‌گوید:
ماده‌ی ترکیبی مس و ایریدیوم، آرایش اتمی لانه‌زنبوری دارد. در این هندسه‌ی خاص، چرخش الکترون‌ها متوقف نمی‌شود. الکترون‌ها با چرخش خود یک آهنربا تشکیل می‌دهند که گرایش طبیعی مواد است. این پدیده را خنثی‌سازی مغناطیسی می‌گویند.

چرخش الکترون‌ها در آهنرباهایی که عموماً از آن‌ها استفاده می‌کنیم، در یک جهت مشخص ثابت شده است. اما در مایعات اسپینی، حتی با وجود کاهش دما تا صفر مطلق، چرخش الکترون‌ها متوقف نمی‌شود. این ویژگی موجب می‌شود حالت کوانتومی یک ذره با ذره‌ی غیر مجاور آن برابر شود.

در تحقیق اخیر، ماده‌ای ساخته شده‌ است که می‌تواند در کامپیوترهای کوانتومی آینده استفاده شود؛ اما از نتایج حاصل از تحقیق می‌توان برای یافتن روش‌های ایجاد نمونه‌های بیشتر استفاده کرد. با انجام فرآیندی ثابت، این امکان وجود دارد که تمام حالت‌های جدید مایعات کوانتومی اسپینی را کشف کرد؛ حالت‌هایی که ممکن است از یافته‌های این تحقیق عملکرد بهتری داشته باشد. تفتی می‌گوید:
اکتشافات آزمایشگاهی به مدت‌زمان زیادی برای رسیدن به نتیجه‌ی نهایی نیازمند هستند؛ زیرا دانشمندان تمام راه‌های ممکن را که طبیعت برای رسیدن به هدف به آن‌ها می‌دهد، آزمایش می‌کنند؛ اما اکنون که دستورالعمل ساخت یک مایع اسپینی را داریم، می‌توانیم تعداد بیشتری از آن‌ها تولید کنیم. در گام بعد، این دستورالعمل را برای ماده‌ی مرکب مس و ایریدیوم و عناصر دیگر جدول تناوبی برای تولید مایعات اسپینی، اجرا خواهیم کرد.

لینک دانلود کلیپ ساخت ماده فرومگنتیک جاذب نفت سیاه از آب .

فِروسیال یا فِروفلوئید (ترکیبی از دو واژه فرومغناطیس و فِلوئید به معنای شاره یا سیال)یا محلول مغناطیسی شاره‌ای است که در حضور یک میدان مغناطیسی به شدت مغناطیده می‌شود.
فروسیال مخلوطی کلوئیدی، متشکل از ذرات فرومغناطیسی در ابعاد نانو یا ذرات فرومغناطیسی به صورت معلق در یک مایع حامل (معمولاً یک حلال آلی یا آب)است. هر ذره کوچک کاملاً پوشیده از سورفاکتانت است تا مانع لخته شدن شود. زمانی که این مایع در میدان مغناطیسی قوی قرار می‌گیرد، ذرات فرومغناطیسی لخته‌های بزرگی را تشکیل می‌دهند و به این صورت می‌توان ذرات فرومغناطیسی بزرگ را از مخلوط کلوئیدی همگن جدا کرد. جاذبه مغناطیسی بین نانوذرات به اندازه‌ای ضعیف است که نیروی نیروی واندروالسی سورفاکتانت برای جلوگیری از توده‌ای شدن یا لخته شدن کفایت می‌کند.
فروسیال معمولاً زمانی که در یک میدان مغناطیسی خارجی قرار نگرفته‌است، خاصیت مغناطیسی خود را حفظ نمی‌کند و به همین دلیل در هنگام طبقه‌بندی، به جای گروه فِرومغناطیس‌ها در گروه ابرپارامغناطیسها ((به انگلیسی: Superparamagnet))قرار می‌گیرند. تفاوت بین فروسیال‌ها و مایعات مغناطیسی یا همان مایع‌های MR اندازه ذرات آن‌هاست.
ذرات موجود در فروسیال‌ها عمدتاً ذراتِ نانو هستند که با حرکت بروانی در مایع معلق می‌باشند و به طور کلی در شرایط معمولی ته‌نشین نمی‌شوند. در حالی که ذرات تشکیل دهنده مایعات مغناطیسی عمدتاً در مقیاس میکرومتر هستند که برای معلق ماندن با حرکت براونی بسیار سنگینند، و به مرور زمان به دلیل تفاوت چگالی ذاتی بین ذرات تشکیل دهنده و سیال حامل، ته نشین می‌شوند. از این رو ماده‌های فروسیال و مایعات مغناطیسی کاربردهای متفاوتی دارند.

تصویر ماکرو از فروفلوئید در یک میدان مغناطیسی

 ویژگی‌ها
ناپایداری در میدان عمودی
وقتی این شاره در یک میدان مغناطیسی عمودی قوی (با مقادیر خاصی)قرار می‌گیرد، سطح آن به شکل منظمی از قله‌ها و دره‌ها در می‌آید. این پدیده به ناپایداری میدان عمودی ((Normal-field instabilit))معروف است. این ناپایداری توسط میدان مغناطیسی حفط می‌شود و می‌توان نشان داد که در این حالت قرارگیری سطح مایع، انرژی کل آن کمینه است.
هنگام قرارگیری در این حالت، انرژی ناشی از کشش سطحی و نیز انرژی پتانسیل گرانشی سامانه افزایش می‌یابند، امابازای یک شدت بحرانیِ میدان اعمال شده، کاهش انرژی مغناطیسی بر افزایش انرژی‌های گرانشی و ناشی از کشش سطحی غلبه می‌کند و انرژی کل سامانه کمینه می‌گردد.

ناپایداری میدان عمودی هنگام قرارگیری در میدان مغناطیسی.مغناطیس نئودیمیم در زیر آن قرارگرفته‌است.

کاربردها
در ساخت برخی ابزارهای الکترونیکی:در ساخت دیسک سخت کاربرد دارند.

در مهندسی مکانیک: فروسیال‌ها خاصیت کاهش اصطکاک دارند و در شرایط خاصی می‌توانند به عنوان روان‌کننده استفاده شوند. همچنین ویژگی‌های انتقال حرارت آن‌ها هنگام قرارگیری در شرایط خاص کاربردهایی دارد.

در پزشکی: در تشخیص بیماری‌هایی نظیر سرطان با استفاده از ام‌آرآی کاربرد دارد.
    در ساخت سیل های مکانیکی با سیال های مغناطیسی و همچنین در ساخت کوپلینگ های انعطاف پذیر نیز کاربرد دارند.
    
جداسازی نانو ذرات مغناطیسی magnetic nanoparticle separation
در سال 2006 درمجله  Science گروه Yavuz گزارش دادند که نانو ذرات مغناطیسی با ابعاد 20 nm را سنتز کرده اند که می تواند آرسنیک آبهای آلوده را به خود جذب کند. این مطالعه گامی بزرگ درجهت رفع آلودگی آبها در کشور های جهان سوم است. چراکه این ذرات جذب کننده آلودگی به راحتی در آب پخش می شوند و به دلیل نانو بودنشان نسبت سطح به حجم خوبی دارند (توانایی زیادی برای جذب گونه هدف دارند)و به راحتی توسط آهن ربا جمع خواهند شد و آب را تمیز می کنند. سطح این نانوذرات میل ترکیبی شیمیایی- فیزیکی شدیدی به آلوده کننده ها دارد و به دلیل وجود گروه های عامل دار شده در سطح و یا مبادله کنندگان یون در سطح نانو ذرات می باشد.
این سیستمها مشکلاتی را نیز دارند که کمتر مورد توجه قرار گرفته است: گاهی اوقات این نانو ذرات قبل از اینکه کاملا در محیط پخش شوند و همه آلودگی را جذب کنند شروع به تجمع می کنند که نیاز هست مدام محلول هم زده شود و یا با تغییراتی در سطح نانو ذرات، دافعه الکترواستاتیکی ایجاد شود.  یکی دیگر از مشکلات این است که هنگامی که نانوذرات توسط آهن ربای معمولی جمع می شوند باز هم برخی از این نانوذرات در محلول باقی می مانند و برای جمع آوری باقیمانده ها توسط آهن ربا زمان زیادی را خواهد برد (مخصوصا اگردر ابعاد صنعتی باشد). راه حل پیشنهادی این است که ازferrofluid  ها استفاده شود. ferrofluid ها محلولی حاوی نانو ذرات مغناطیسی با غلظت بسیار بالا هستند که هنگامی که بخشی از محلول در مجاورت میدان مغناطیسی قرار داده می شود بقیه محلول نیز خاصیت مغناطیسی پیدا می کند (سطح محلول خاصیت شانه ای شدن پیدا می کند). همانطور که در شکل مشخص است اگر از ferrofluid جهت رفع آلودگی استفاده شود،همزمان که آلودگی را جذب می کند، یک مسیر کنترل شده درمحلول به سمت آهن ربا ایجاد می شود و سرعت جمع آوری نانو ذرات بسیار زیاد خواهد بود.

ریخته گری پیوسته (CC)فولاد یعنی شکل دهی پیوسته و مستقیم فولاد مذاب به مقاطع فولادی نیمه نهایی مانند بلوم، بیلت و اسلب است. ریخته گری مداوم یکی از مهمترین فرایندهای تولید ابداع شده در دنیا در صنعت فولاد سازی است که نتایجی از قبیل بهبود در کیفیت، راندمان، بهره وری و صرفه اقتصادی را در محصولات فولادی به همراه داشته است. امروزه بالغ بر 95٫5 درصد از تولید فولاد خام جهانی از این روش تولید می شود. استفاده از روش ریخته گری پیوسته یک پدیده بسیار مهم و پیشرفته متالورژیکی است که در آن سرعت تولید شمش بسیار افزایش می یابد و کیفیت متالورژیکی شمش ها نیز به دلیل یکنواختی و همگونی تولید بهبود می یابد. یکنواختی و بی عیب بودن شمش ها در این روش سبب شده که ضایعات تولید در هنگام نورد کمتر و تولید اقتصادی تر شود. به وسیله ریخته گری پیوسته شمش، بیشتر فلزات غیر آهنی، فولادهای کربنی و آلیاژی را می توان ریخته گری کرد. از زمان بکارگیری این روش تا کنون، پیشرفت های شایانی در تکنیک های اجرایی ایجاد شده است.

دو انقلاب که در فناوری فرآیند فولاد‌سازی در اواخر قرن گذشته به وقوع پیوست عبارت بود از ریخته‌گری پیوسته فولاد و نورد اسلب نازک (TS/FR)که معروف هستند به ریخته‌گری اسلب نازک. در ریخته‌گری پیوسته (CC)فرآیند تولید شمش یا کنده (ingot)حذف شده و روی فولاد مذاب نورد بیشتری صورت می‌پذیرد تا محصولات نیمه نهایی تولید گردد.
تکنولوژی ریخته‌گری اسلب نازک موجب کاهش هزینه تولید و اقتصادی شدن واحد نورد ورق از نظر حجم تولید شده که در نهایت باعث شد که چندین فولادسازی به ریخته‌گری شکل نهائی  (Near-Net- Shape)اسلب و نورد مستقیم اسلب به محصول نهائی با هزینه کمتر و کیفیت بهتری روی آورن

ریخته گری پیوسته یا مداوم
عبارت از فرآیند است که برای تولید پیوسته ی قطعات اولیه ی فلزی مورد استفاده قرار می گیرد انواع تسمه.شمشال.تختال.میل گرد و دیگر مقاطع مختلف از تولیدات این روش هستند ریخته گری پیوسته در سال 1840 برای تولید لوله های سربی ابداع شد اما تا سال های دهه ی 30 قرن بیستم بصورت تجاری در نیامد امروزه ریخته گری پیوسته وارد عصر جدیدی از پیشرفت شده است این امر نه تنها در حجم تولیدات آنبلکه در تکنولوژی وتقابل آن با دیگر فرآیند های تولید است بیش از 50 درصد تولید جهانی فولاد به این روش صورت می گیرد در ژاپن بیش از 80 درصد تولیدات فولادی به روش ریخته گری پیوسته است.
معمولاً هنگامی که انجماد شکلهای پایه برای تولید به روشهای دیگر (مانندنورد یا آهنگری)مورد نیاز است، ریخته گری پیوسته مداوم به کار می رود. از اینروش همچنین برای تهیه قطعات بلند،پیوسته و با مقاطع مخصوص استفاده می شود. در اینروش فقط با یک قالب تعداد زیادی قطعه تهیه می شود زیرا هر قطعه اساساً قسمتی بریدهشده از یک تولید پیوسته است. به علاوه به علت عدم آلودگی مذاب به هنگام ریختنکیفیت محصول نهایی خیلی بالا است و جابه جایی ماده به حداقل ممکن کاهش می یابد.

  تجهیزات مهم ماشین ریخته گری مداوم     

  (Ladle)پاتیل ملاقه ظرف فولادی که داخل آن با آجرنسوز چیده شده و ازآن جهت حمل مذاب از کوره به واحد ریخته گری استفادهمی شود و یا در محل کوره های پاتیلی عملیات تصفیه فولاد در داخل آن انجام و سپس به واحد ریخته گری انتقال می یابد.
ظرفیت حداکثر پاتیل: 220 تن
وزن پاتیل خالی: تقریبا 100تن

(LadleTurret)برج پاتیل گردان
برج پاتیل گردان از نوع پروانه ای و با ظرفیت حمل حداکثر 320×2 تن می باشد وقادر به گردش 360 درجه ای بوسیله سیستم الکترو مکانیکی می باشد. این تجهیز دارایقالب پوشش پاتیل از نوع هیدرولیکی و همچنین به حسگر شناسایی سرباره پاتیل مجهز می باشد. عملکرد اصلی و عمده Turret انتقال و جابجایی پاتیل هایپر و خالی به یک مکان مناسب جهت ادامه عملیات ریخته گری می باشد. به همین منظور Turret درجهت خلاف عقربه های ساعت می چرخد و به موقعیت نهایی نزدیک می شود و سرعت آن به طوراتوماتیک کاهش می یابد و سرانجام در محل اصلی متوقف می شود.

(Nozzle)  نازل شرود
درریخته گری تختال به منظور جلوگیری از تماس ذوب با هوای محیط و اکسید شدن وهمچنین هدایت فولاد مذاب از پاتیل به داخل تاندیش و از تاندیش به قالبریخته گری نازل نصب می گردد (15-20 سانتی متر از طول نازل در درون قالب قرار می گیرد)تا فولاد با کیفیت بالاتر تولید شود. جنس این لوله از گرافیت می باشد.

 (Tundish)قیف
تاندیش ظرفی واسط است که دارای دو دریچه تخلیه مذاب جهت تغذیه به قالب دستگاه می باشدومحل قرارگیری آن بین پاتیل و قالب ریخته گری است.جنس آن از مواد نسوز و بدنه ازفولاد می باشد.

 
عملکرد عمده و اصلی:
1-انتقال فولاد مذاب از پاتیل به درون قالب
2-همگن سازی و ایجاد جریان یکنواخت مذاب
3-ذخیره سازی فولاد مذاب جهت تعویض پاتیل
بهمنظور جلوگیری از کاهش درجه حرارت مذاب و جلوگیری از ترکیب اکسیژن و نیتروژن هوابا مذاب از درپوش تاندیش استفاده می شود.
ظرفیت خالی: 60 تن
ظرفیت پر: 67 تن

- قالب و نوسان  Mouldand Oscillation

نقش قالب در ماشین ریخته گری، شکل دهی به مواد مذاب بوده و مواد پس از عبور از درونقالب، به شکل مکعب از آن خارج می گردند. جهت همگن شدن مواد در داخل قالب و خروجبهتر اسلب از دستگاه لرزاننده (Oscillator)استفاده می گردد و نوسان آن تقریبا 7mmمی باشد.
قالبعلاوه بر اینکه باید به اندازه کافی سخت و در برابر سایش مقاوم باشد همچنین بایدخاصیت انتقال حرارت و گرمای خوبی از خود نشان دهد. از این رو قالب از جنس مس وآلیاژهای آن ساخته می شود و سطح مس را بوسیله کروم آبکاری و سخت می کنند.ضخامتتقریبی این پوشش 0.15mmمی باشد.

قالب از صفحات مسی و بدنه فلزی (نگهدارندهصفحات)تشکیل می شود که در بین صفحات مسی و بدنه فلزی آب جریان دارد.
قالبها بعد از 200ذوب سرویس می شوند(هر ذوب تقریبا 150 تا 200 تن می باشد)صفات مسی دارای قوس می باشند که به خروج بهتر اسلب از زیگمنت کمک می کند.

-استراکچر

تمام قسمت های قالب بر روی استرکچر منتاژ می شوند که وظیفه ی آب رسانی را هم به عهده دارد

_تاپزون

تاپزون بعد از استراکچر نصب می شود و دارای 9 غلطک از هر دو سمت است.طول هر غلطک 1300mmو قطرآن 150mmمی باشد. وظیفه ی تاپزون هدایت اسلب و تشکیل پوسته ی انجماد توسط پاشش آب است. تاپزون هابعد از 14 روز سرویس می شوند.
 
پیشرفت‌هایی در ریخته‌گری پیوسته

مزیت‌های بکارگیری ریخته‌گری پیوسته در فولاد‌سازی‌ها را می‌توان به شرح زیر خلاصه کرد:

راندمان بالا:  
راندمان ریخته‌گری کنده به فولاد نیمه‌نهائی بین 82 تا 84 درصد است ولی راندمان در ریخته‌گری پیوسته که فولاد مذاب به محصول نیمه‌نهائی تبدیل می‌شود بین 95 تا 97 درصد است.

ریخته‌گری پیوسته: فرآیند ریخته‌گری پیوسته در مقایسه با ریخته‌گری کنده 20 درصد از مصرف انرژی می‌کاهد.
با حذف فرآیند نورد در واحدهای نورد اولیه که در ریخته‌گری کنده ضروری است، فرآیند ریخته‌گری پیوست از صرف زمان و هزینه اضافی می‌کاهد.

کاهش نیروی کار در فرآیند ریخته‌گری پیوسته بهره‌وری را افزایش داده، شرایط محیط کار را بهبود بخشیده و از هزینه تولید می‌کاهد.

اگرچه مزیت ریخته‌گری پیوسته در دهه 60 قرن پیش مشخص گردید، پذیرش آن در سطح جهانی به دو دهه طول کشید. در ابتدا حدود 80 درصد ماشین‌های ریخته‌گری ماشین‌های عمودی بودند. اما تا دهه 80 قرن گذشته ماشین‌های عمودی تغییر یافته و تقریباً 98 درصد آن به ماشین‌های ریخته‌گری پیوسته تبدیل شدند که در حال حاضر به شکل قوسی یا خمیده درآمده‌اند.

در دهه 1960 حدود 5 درصد تولید فولاد خام در جهان به صورت پیوسته ریخته‌گری می‌شد. اما هم‌اکنون به حدود 95 درصد رسیده است. از سال 1993 تا سال 2009 رشد ریخته‌گری پیوسته در جهان در جدول شماره یک نشان داده شده است.

مشخصات کیفی محصولات ریخته‌گری پیوسته

محصول ریخته‌گری پیوسته نه تنها باید از نظر ابعاد دقیق باشد بلکه باید از جنبه کیفی نیز تنوع داشته باشد. از جنبه‌های کیفی آن می‌توان به تمیز بودن، نداشتن ترک سطحی و نداشتن ناخالصی‌ها مختصراً به شرح زیر اشاره کرد:

تمیزی:
در ریخته‌گری پیوسته انجماد سریع فلوتاسیون محتویات غیرفلزی در رشته‌ها را نسبتاً به تاخیر می‌اندازد. این محتویات می‌تواند منتهی به تشکیل مناطق ضعیفی یا سستی گردد که در فرآیند بیشتر مشکلاتی را ایجاد می‌کند.

ترک:
انواع ترک یا شکاف‌ها را می‌توان در محصولات ریخته‌گری پیوسته در سطح و عمق مشاهده کرد. معمولاً این ترک‌ها به دلیل اینکه در معرض هوا قرار گرفته و در طی نورد جوش می‌خورند در مواقعی باعث عیب و ایراد در محصول می‌شوند. معمولاً برای از بین بردن ترک‌ها از برش شعله‌ای یا سنگ‌زنی استفاده می‌شود اما این اقدامات می‌تواند از میزان تولید یا بهره‌وری بکاهد.

تجمع ناخالصی‌ها

تجمع ناخالصی‌ها یا عناصر محلول مانند کربن، منگنز، گوگرد و فسفر باعث به وجود آمدن خواص ناهماهنگی در محصول می‌شوند.

گاز محلول

وجود گازهای محلول مانند نیتروژن، هیدروژن و اکسیژن منتهی به تشکیل سوراخ‌های سوزنی‌شکل در طی فرآیند انجماد می‌گردد. حضور این گازهای محلول خصوصاً نیتروژن باعث معایبی در خواص مکانیکی فولاد ریخته‌گری پیوسته می‌شود
 
طبق نظریه متخصصین فولاد، فولاد ریخته‌گری پیوسته می‌تواند در ترکیب معایب زیر را داشته باشد:

1-محصولات ریخته‌گری پیوسته با محتوی کربن در مرحله Peritectic مستعد ترک‌خوردگی بوده و در نتیجه شاید طبق استانداردهای کیفی خاص نباشد.

2-اگر نسبت منگنز و سولفور به نسبت کمتر از 20 باشد ترک به وجود می‌آید.

3-میزان فسفر بالا قابلیت شکل‌پذیری بدون ایجاد ترک یا شکستگی (ductility)و استحکام فولاد را کاهش داده و درصد آن در اسلب فولادی باید کمتر از 025/0 درصد باشد.

ریخته‌گری پیوسته تغییرات چشمگیری در طرز فکر فولادسازان هندی به وجود آورده و فناوری ریخته‌گری پیوسته در کشور پذیرفته شده و نتیجه بهبود کیفی محصولات نهائی و توان رقابتی فولادسازان کشور را ارتقاء بخشیده است.

 
ریخته‌گری پیوسته در هند

تا اوایل دهه 80 سال گذشته فولادسازان هندی به طور کامل علاقه زیادی به آشنایی و بکارگیری تکنولوژی ریخته‌گری پیوسته و فرآیندهای مدرن مرتبط با آن نداشتند. این یک حقیقت است که فرآیند ریخته‌گری پیوسته نیازمند سرمایه‌گذاری بالاتری نسبت به ریخته‌گری کنده است اما مزیت‌های ریخته‌گری پیوسته این فرآیند را در نزد فولادسازان کشورهای مختلف جهان محبوب کرده است. حتی در سال 1981 کشورهایی مانند برزیل، مکزیک، ونزوئلا، مصر و اندونزی به ترتیب 4/36، 9/31، 2/62، 2/66 و 2/70 درصد ریخته‌گری پیوسته را در صنایع فولادسازی خود به کار گرفتند. در مقایسه با کشورهای فوق هند تا سال 1981 از فناوری CC استفاده نمی‌کرد. در اوایل دهه 1990 هند اولین ریخته‌گری شمش و ریخته‌گری اسلب خود را نصب کرد. اما وضعیت در دو دهه اخیر کاملاً تغییر کرده و همه تولید‌کنندگان در حجم قابل ملاحظه‌ای تکنولوژی ریخته‌گری پیوسته (CC)را به کار گرفتند. هند نیز سال 2010-2011 توانست در فرآیند فولاد خام خود از ریخته‌گری پیوسته استفاده کند.
 
ریخته گری پیوسته، فلز مذاب را بر اساس یک فرایند پیوسته، به جامد تبدیل می کند و شامل چندین فرایند تجاری مهم می باشد. این فرایندها موثرترین راه برای جامد کردن حجم زیادی از فلز و تبدیل آنها به اشکال ساده برای پردازشهای بعدی می باشند. در جهان اکثر فلزات پایه شامل بیش از 500 میلیون تن فولاد، 20 میلیون تن آلومینیم، و یک میلیون تن مس، نیکل و دیگر فلزات، سالانه با استفاده از فرایند ریخته گری پیوسته به تولید انبوه می رسند.
ریخته گری پیوسته توسط ماهیت حالت پایدار (Steady State)خود از دیگر فرایندهای انجماد متمایز می شود. فلز مذاب در مجاورت دیواره قالب منجمد می شود، در حالی که بطور همزمان، از کف قالب با سرعتی که فصل مشترک جامد/مایع در یک موقعیت ثابت با زمان تغییر نکند، دوباره باز پس گرفته شده و دوباره جامد، مایع می شود. این فرایند هنگامی که تمام جنبه‌های آن در حالت پایدار کار کنند، به بهترین وجه عمل می کند.
نسبت به دیگر فرایندهای ریخته گری، ریخته گری پیوسته عموماً هزینه سرمایه گذاری بالاتر اما هزینه اجرایی کمتری دارد. این فرایند پربازده ترین روش چه از لحاظ هزینه و چه از لحاظ انرژی برای تولید انبوه قطعات فلزی نیمه تمام با کیفیتی سازگار با انواع ابعاد و اشکال محسوب می شود. سطح مقطع قطعات می تواند مستطیلی، برای نورد بعدی و تبدیل آن به ورق یا صفحه، مربع یا دایره برای محصولات طویل، و حتی اشکال "استخوان سگی" برای نورد و تبدیل به تیرهای H یا L باشد.
انواع مختلف فرایند ریخته گری پیوسته وجود دارد. تعدادی از مهمترین فرایندها را نشان می‌دهد. ماشینهای عمودی، برای ریخته گری آلومینیم و برخی فلزات دیگر با کاربردهای خاص، بکار می روند. ماشینهای انحنادار، برای ریخته گری اکثر فولادها مورد استفاده قرار می گیرند و نیازمند خم کردن و یا راست کردن لایه در حال انجماد است. ریخته گری افقی ساختمان کوچکتری دارد و گاها برای فولادها و آلیاژهای غیر آهنی بکار می رود. در نهایت، ریخته گری تسمه نازک، به منظور به حداقل رساندن میزان نورد مورد نیاز، برای تولید محدود فولادها و فلزات دیگر استفاده می شود.

1)ریخته گری پیوسته فولاد:
ریخته گری پیوسته، فرایندی نسبتاً جدید در دوره های تاریخی محسوب می شود. اگرچه ریخته گری پیوسته تسمه توسط بسمر (Bessemer)در سال 1858 مطرح شد، اما ریخته گری پیوسته فولاد تا دهه 60 میلادی استفاده گسترده نیافت. تلاشهای اولیه مشکلات فنی زیادی داشت مانند "گسیختگی": لایه فولاد در حال انجماد به قالب می چسبد، پاره می شود و فولاد مذاب اجازه می‌یابد در تمام کف دستگاه پاشیده شود. این مشکل توسط ژانقانز (Junghans)در سال 1934 از طریق نوسان عمودی قالب (با استفاده از مفهوم "تسمه منفی" به این معنا که قالب سریعتر از لایه فولاد به سمت پایین بیاید تاچسبندگی اتفاق نیافتد)حل شد. بسیاری نوآوریها و پیشرفتهای دیگر، فرایند ریخته گری پیوسته را به فرایند پیچیده کنونی آن برای تولید بیش از 90 درصد فولاد امروز جهان شامل فولاد کربنی ساده، آلیاژی و فولادهای زنگ نزن، تبدیل کرد.
در فرایند ریخته گری پیوسته فولاد، تغار، فولاد کافی را برای ایجاد یک جریان پیوسته تا قالب، حتی در حین تعویض پاتیلها که بطور دوره ای و متناوب از فرایند فولادسازی پر و آورده می شوند، نگه می دارد. همچنین تغار می تواند به عنوان ظرف تصفیه عمل کرده و ناخالصی های مضر را بصورت یک لایه سرباره شناور کند. اگر ذرات ناخالصی جامد اجازه یابند در محصول باقی بمانند، نقایص سطحی از قبیل "زخمک" ممکن است در حین عملیاتهای نورد بعدی تشکیل شود یا باعث تمرکز تنشهای درونی موضعی شود و در نهایت عمر خستگی را کاهش دهد. به منظور تولید محصولات با کیفیت تر، فولاد مذاب باید از قرار گرفتن در معرض هوا از طریق پوشش سرباره روی کل سطح مایع در هر ظرف و با بکارگیری نازلهای سرامیکی بین ظرفها، محافظت شود. اگر این اتفاق نیافتد، اکسیژن هوا با فولاد واکنش داده و ناخالصی های اکسیدی مضر تشکیل می شود.
در قالب، فولاد مذاب در مجاورت دیواره های قالب مسی بدون کف (غیر محدود)که به وسیله آب سرد می شود، منجمد شده و یک لایه جامد را تشکیل می دهد. قالب بصورت عمودی نوسان می کند تا چسبندگی لایه به دیواره قالب برطرف شود. قرارگیری نوردهای متحرک پایین تر از دستگاه از چسبیدن لایه جامد به دیواره در سرعتی که با جریان فلز در حال ورود مطابقت داشته باشد، جلوگیری می کند در نتیجه فرایند بصورت ایده آل در حالت پایدار پیش می رود. سرعت جریان مذاب توسط محدود کردن دهانه نازل،بر اساس سیگنالی که از یک حسگر سطحی در قالب فرستاده می شود، کنترل می گردد.
بحرانی ترین قسمت فرایند انجماد اولیه در هلاله است جایی که نوک لایه منجمد شده به قالب و مذاب می رسد. اینجا، جایی است که سطح محصول نهایی ایجاد می شود و اگر مشکلاتی از قبیل تغییر سطحی اتفاق بیافتد، نواقصی مانند ترکهای سطحی می توانند شکل گیرند. برای اجتناب از این موضوع، روغن یا سرباره قالب به هلاله فولاد اضافه شده و در فاصله بین قالب و لایه جاری می شود. علاوه بر روانکاری سطح تماس، لایه سرباره قالب از فولاد در برابر هوا محافظت کرده، ناخالصی‌ها را جذب کرده و عایق حرارتی ایجاد می‌کند.
زیر خروجی قالب، لایه نازک منجمد (با ضخامت 6 الی 20 میلیمتر)به عنوان ظرف عمل کرده و از مایع باقی مانده که بخش درونی لایه را ایجاد می کند، حفاظت می کند. پاشش آب یا هوا سطح لایه بین نوردهای پشتیبان را خنک می کند. نرخ سیلان پاشش برای کنترل دمای سطح لایه با حداقل گرم شدن دوباره تا جامد شدن کامل هسته مذاب تنظیم می شود. بعد از آنکه هسته کاملا منجمد شد (در "طول متالورژیکی" بار ریز که 10 تا 40 متر است)، شمش پیوسته با مشعل اکسی استیلن به تختال یا شمشال یا هر طول دلخواه دیگری بریده می شوند.
فرایندهای ریخته گری پیوسته مختلفی برای تولید مقاطعی با اشکال و ابعاد متفاوت وجود دارد. قالبهای سنگین چهار تکه صفحه‌ای با صفحات سخت و محکم پشتیبان برای ریخته‌گری تختالهای بزرگ و مستطیلی (به ضخامت 50 تا 250 mm و عرض 5/0 تا 2/2 متر)که نورد شده و به ورق یا صفحه تبدیل می شوند، بکار می روند. قالب‌های مشابهی نیز برای ریخته گری شمشه های با مقطع تقریبا مربع که سطح مقطع آنها تا ابعاد 600×400 mm می‌رسد، استفاده می شوند. قالبهای استوانه ای یک تکه برای ریخته‌گری شمشهای کوچک و مربعی (به ضخامت 100 تا 200 mm)که نورد شده و محصولات طویلتری مانند مفتولها، نبشی‌ها، ریلها، میخ‌ها و محورها تبدیل می‌شوند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرایند جدید ریخته‌گری تسمه با استفاده از نوردهای دوار بزرگ بعنوان دیواره های قالب برای انجماد ورقهای فولادی به ضخامت 1 تا 3 mm در حال توسعه است.
در هنگام ریخته‌گری مقاطع بزرگ مانند تختال، باید یک سری غلتک نورد لایه فولادی نرم بین خروجی قالب و طول متالورژیکی را پشتیبانی کند تا باد کردن یا Bulging دراثر فشار مذاب درونی به حداقل برسد. غلتکهای اضافی دیگری نیز برای وادار کردن لایه به راست شدن (از طریق انتقال از بخش انحنادار به بخش مستقیم و راست مسیر)لازم است. اگر پشتیبانی و تنظیم غلتک نورد کافی نباشد، منجر به بروز ترکهای داخلی و جدایی می شود. این عیوب حتی بعد از چندین نورد دیگر در عملیاتهای دیگر، در محصول نهایی باقی خواهد ماند، بنابراین کنترل فرایند ریخته گری از اهمیت زیادی برخوردار است.
فرایند فوق با بستن کف قالب با یک "میله کف بند " آغاز می شود. بعد از آنکه فلز به میزان کافی مانند یک قطعه ریخته گری معمولی تا نوکش منجمد شد، میله کف بند به آرامی از طریق دستگاه ریخته گری پیوسته پایین می آید و به حالت پایدار باز می گردد. سپس این فرایند بطور پیوسته از یک ساعت تا چند هفته ادامه می یابد تا وقتی که ذخیره فولاد به اتمام رسد و فرایند دوباره آغاز شود. حداکثر سرعت ریخته گری به میزان 1 الی 8 m/min برای اجتناب از مشکلات کیفیتی که عموما در سرعتهای بالاتر بدتر است، توسط طول مجاز هسته مذاب کنترل می‌شود.
بعد از آنکه فولاد بارریز را ترک کرد،دوباره تا دمای یکنواخت حرارت می بیند و با نورد به ورق، میله، ریل و اشکال دیگر تبدیل می شود. کارخانه های مدرن فولادسازی خط نورد خود را نزدیک به بارریز قرار می‌دهند تا از اتلاف انرژی حرارت دهی دوباره جلوگیری کنند. اطلاعات بیشتر در زمینه ریخته گری پیوسته فولاد در منابع دیگر یافت می شود. کاربرد مدلهای کامپیوتری برای درک و بهبود این فرایند در "بخش مدلها" بحث خواهد شد.

 
2)ریخته گری نیمه پیوسته آلومینیم:
بیش از 90 درصد آلیاژهای تجاری آلومینیم با دستگاههای ریخته گری عمودی نیمه پیوسته ریخته می شوند و نوعا بین 05/0 تا 5/0 m قطر سطح مقطع آنها است. این فرایند مشابه ریخته گری پیوسته فولاد است ولی تفاوت مهم آن این است که باید بصورت متناوب هنگامی که قسمت تحتانی شمش ریخته شده به کف چاله ریخته گری رسید، متوقف شود. تفاوتهای دیگر شامل سرعت آرامتر فرایند ریخته گری (03/0تا 1/0 m/min)، که به کارهای جلوگیری‌کننده از بروز ترک داخلی نیاز دارد، و طول متالورژیکی کوتاهتر (1/0 تا 1 متر)هستند.
دو روش معمول ریخته گری پیوسته آلومینیم سرد کردن مستقیم (Direct-chilll or DC)و فرایند الکترومغناطیسی (electromagnetic or EM)می باشند که توسط روشی که برای پشتیبانی مذاب در هلاله دارند از هم متمایز می شوند. فرایند DC از دیواره های قالب که با آب سرد می شوند (مشابه فرایند ریخته گری فولاد)استفاده می کند در حالی که فرایند EM نیروهای الکترومغناطیسی افقی را برای جدایی فلز از سطح دیواره قالب اعمال می کند. در هر دو فرایند، پوسته جامد اندکی زیر هلاله که در آن سطح با پاشش آب سرد می شود، چروکیده می شود. اطلاعات بیشتر در مورد ریخته گری پیوسته آلومینیم در منابع دیگر در دسترس است.

3)دیگر فرایندهای نوع ریخته گری پیوسته:
مس اغلب با استفاده از فرایندهای افقی و عمودی به منظور تولید شمشهای دایره‌ای برای فرایندهای اکستروژن، فورج، یا کشش سیم بعدی، بصورت پیوسته ریخته‌گری می‌شود. انواع مختلف فرایندهای ریخته‌گری پیوسته دیگر برای کاربردهای خاص وجود دارد. ذوب دوباره الکترو شیمیایی سرباره (ESR)و ذوب دوباره در قوس خلاء (VAR)دو شکل از روشهای ریخته گری پیوسته عمودی مورد استفاده برای فلزات غیر آهنی، سوپر آلیاژها و آلیاژهای خاص با قطر تا 5/1 متر می باشند. این فرایندها از وارد شدن ناخالصیهای اکسیدی جلوگیری کرده و ناخالصیهایی چون سولفورها را به منظور تولید فلزی با خلوص بالا با جدایش کم و نسبت به قطعات ریختگی پیوسته مرسوم با نواقص دیگر کمتر، خارج می‌کنند. محصولات آنها گرانتر هستند اما برای قطعات مهم و حساسی مانند قطعات مربوط به صنایع هوافضا مورد نیاز هستند.
برخی از مهمترین پدیده هایی که این فرایند را کنترل می‌کنند و کیفیت محصول را معین می‌نمایند در زیر آمده است:
جریان فولاد به درون قالب از طریق دریچه های نازل ورودی که معمولا منشعب هستند، انجام می شود. سرعتهای بالا عدد رینولدی بیش از 100000 ایجاد کرده و رفتاری کاملاً متلاطم دارند.
گاز آرگون برای جلوگیری از مسدود شدن نازل به درون آن تزریق می شود. حبابهای ایجاد شده، خاصیت شناوری و سبکی ایجاد می کنند که تاثیر زیادی هم در قالب و هم در نازل بر الگوی جریان دارد. آنها همچنین ناخالصی‌ها را جمع کرده و می توانند عیوب سطحی جدی در محصول نهایی ایجاد کنند.
جریان مذاب در سطح آزاد بالایی قالب در کیفیت فولاد تاثیر زیادی دارد. سرعت افقی در طول فصل مشترک جریان را ایجاد کرده و انتقال حرارت را در لایه های فلاکس جامد و مایع که در سطح آزاد بالایی شناور هستند، کنترل می کند. در ضخامت و طول محصول نهایی اختلاف در ترکیب زیاد به دلیل در هم آمیختگی بعد از تغییر درجه فولاد، ممکن است به وجود آید

ریخته‌گری اسلب نازک

در اواخر دهه 80 قرن پیش دور جدیدی از هیجان دنیای جهانی فولاد را فرا گرفت و آن دست یافتن به فناوری جدید معروف به ریخته‌گری اسلب نازک بود. ماشین‌های ریخته‌گری دهه 60 و 70 قرن پیش اسلب به ضخامت 200-250 میلی‌متر تولید می‌کردند اما ماشین‌های ریخته‌گری جدید اسلبی به ضخامت 50 تا 90 میلی‌متر تولید می‌کنند.

اولین کارخانه ریخته‌گری اسلب نازک در جهان کارخانه فولادسازی؟ در امریکا بود که در ژوئیه 1989 راه‌اندازی شد. فناوری به‌کار گرفته شده در آنجا تولید فشرده فولاد (CSP)نام داشت. این فرآیند توسط شولمن زیماگ آگ آلان ابداع شده که بین یک ماشین ریخته‌گری اسلب نازک با یک واحد نورد چند‌خطه برای تولید شمه نورد گرم با حداقل هزینه بدون هرگونه افت زیاد انرژی بین فرآیندهای ریخته‌گری و نورد، یک ارتباط مستقیم ایجاد می‌کند.

دومین کارخانه نورد ورق اسلب نازک در جهان تحت عنوان (TS/FR)که اولین نسل این فرآیند بود در ایتالیا در سال 1992 با تکنولوژی نورد تسمه هم‌خط (In-Line Strip)راه‌اندازی گردید. تکنولوژی تسمه هم خط توسط مانسمان و ماگ آلان طراحی شده است.

نسل دوم ماشین‌های ریخته‌گری اسلب نازک

دومین نسل ماشین‌های ریخته‌گری اسلب نازک در حد زیادی پیشرفته شده است و دارای چندین مشخصه جدید است. این مشخصات شامل ترمزهای الکتروگلنتیک، قالب نوسانی هیدرولیکی و سیستم کاهش‌دهنده ضخامت ماهیچه اسلب مذاب (LCR)می‌باشند. تمامی این مشخصه‌ها موجب کاهش هزینه و بهبود عمده در کیفیت محصول شده است.

انواع تکنولوژی‌های ریخته‌گری اسلب نازک تکنولوژی(CSP)

در فناوری تولید فشرده اسلب (CSP)اس‌ ام‌ اس آگ آلان (پیشرو در زمینه تکنولوژی اسلب نازک)ماشین ریخته‌گری می‌تواند اسلبی به ضخامت 50 میلی‌متر تولید کند که در یک تونل (کوره متعادل‌کننده)گذشته و به‌طور مستقیم وارد قفسه نهائی یک واحد نورد تسمه گرم سنتی می‌شود. SMS با طراحی یک قالب قیفی شکل به یک دستاورد دست یافت که ورود نازل نیمه غوطه‌ور (SEN)را آسان‌تر می‌کند و در نتیجه موارد زیر بهبود می‌یابد:

قابلیت اطمینان زیاد از ریخته‌گری در سرعت‌های بالا (حداکثر 6 متر در دقیقه)شار حرارتی یکنواخت در عرض و عمق قالب که یک کیفیت مطلوب در سطح در طول تسمه ایجاد نموده و تسمه با ضخامت کمتر از یک میلی‌متر به تسمه 1200 میلی‌متری ارجاع می‌شود.

 قالب قیفی‌ شکل ماشین ریخته‌گری CSP دارای یک نازل ورودی غوطه‌ور مطلوب است که می‌تواند موارد زیر را تضمین کند:

1-سطح یکنواخت قالب
2-تشکیل یکنواخت سرباره
3-شار حرارتی یکنواخت
4-اسلب خوب و سطح تسمه بدون هیچگونه ترک خوردگی طولی 99 درصد قابلیت اطمینان بالای ریخته‌گری
5-یک بار حرارتی یکنواخت و بهبود عمر مفید پلیت‌های مسی

کنترل و جلوگیری از هرگونه توقف در سال‌های بعد با ابداعاتی در قسمت قالب و رهنمای رشته یا خط (Strand Guide)فناوری CSP بیشتر تکامل یافت.

برای تولید ورق‌های تسمه‌ای بسیار نازک و انعطاف‌پذیری در ضخامت اسلب نازک (با توجه به ضخامت نهائی در یک واحد CSP و نیز انجماد گلوله‌ای رشته)یک فرآیند کاهش ضخامت اسلب مذاب (LCR)از زیر قالب شروع شده و یک فرآیند کاهش نرم در فاز انجماد نهائی که قبلاً در کارخانه‌های مختلف CSP به‌کار گرفته شده است، اتفاق می‌افتد.

موسسه تحقیقاتی ورلد استیل داینامیک (WSD)تخمین زده بود که بر مبنای هزینه‌های سال 1999، هزینه تولید یک واحد فولادسازی با ظرفیت 4 میلیون تن در سال حدود 875 دلار در هر تن است در حالی که هزینه ساخت یک کارخانه CSP با ظرفیت 5/2 میلیون تن در سال 200 دلار در هر تن برآورد شده بود.

فرایند تولید تسمه هم‌خط (ISP)

تکنولوژی تولید تسمه هم‌خط مانسمان دماگ آلان ابداع و ساخته شده است. این تکنولوژی می‌تواند اسلب ضخیم 60 میلی‌متری را ریخته‌گری کند که در دو مرحله به شرح زیر این ضخامت کاهش پیدا می‌کند:

ابتدا، ضخامت اسلب توسط غلطک‌های در زیر قالب به 40 میلی‌متر کاهش پیدا می‌کند. ضخامت اسلب که کاملاً منجمد شده است توسط سه قفسه شکل‌دهی به 15 میلی‌متر کاهش داده می‌شود که در نهایت ضخامت کلاف نورد گرم به 7/0 میلی‌متر تنزل پیدا می‌کند. تحول بیشتر در فرآیند ISP استفاده از قالب‌های مستطیلی است که کیفیت سطحی را بهبود بخشیده است. سایر دستاوردها در این فرآیند، تکنولوژی پوسته‌زدائی با فشار بسیار قوی است.

مشخصه‌های اصلی فرآیند ISP که بهبود یافته است به شرح زیر است:

قالب زرونانس چندکاره
ریخته‌گری و نورد پیوسته با یک هسته یا ماهیچه مذاب
کوره مرکب القائی و مخزن حرارتی گازی
ایستگاه کلاف‌سازی و کلاف بازکنی برای تسمه‌های پیشرفته
نورد دو‌مرحله‌ای
نورد یکسره (بی‌انتها)برای تسمه‌های فو‌ق‌العاده نازک
تکنولوژی نورد اسلب نازک انعطاف‌پذیر دانیلی (FTSR)

ماشین ریخته‌گری اسلب نازک انعطاف‌پذیر دانیلی می‌تواند اسلب‌های به ضخامت 30 تا 140 میلی‌متر توسط قالب قوسی عدسی شکل با سرعت 5/0 متر یا 6 متر در هر دقیقه تولید کند. این تکنولوژی را دانیلی ایتالیا ابداع کرده است که اسلب‌ها از یک کوره حرارتی عبور داده شده و سپس به یک واحد شش قفسه‌ای انتقال پیدا می‌کند. هدف این فناوری به شرح زیر است:

تولید تسمه‌های فوق‌العاده نازک و عریض و نازک، توسعه الگوی ابعادی انواع محصولات بدون کاهش راندمان
پایدار کردن شرایط نورد برای بهبود کیفیت و راندمان

حذف مشکلات مربوط به بهبود کیفیت و بهره‌وری و کاهش میزان شاخص Cobble نورد

فناوری TSP

در این فناوری نورد TSP یک ماشین ریخته‌گری اسلب واسطه دارد که ضخامت تولیدات آن بین 75 تا 150 میلی‌متر است و دو قفسه دوطرفه تسمه نورد گرم و کوره‌های گرمایشی کلاف در هر دو طرف نورد دارد که به یک ماشین ریخته‌گری متصل است. کیفیت سطحی آن خوبست چون سرعت ریخته‌گری آن آهسته‌تر است. این فرآیند انواع گریدهای کربنی را تولید می‌کند. در فرآیند TSP نیاز به سرمایه‌گذاری پایینی است چون نورد HS دارای دو قفسه است که کارخانه را فشرده‌تر و کوچک‌تر کرده و در نتیجه از میزان سرمایه‌گذاری زیر‌بنائی آن می‌کاهد.

تکنولوژی TSP دو نوع ظرفیت دارد. TSP I برای ظرفیت یک میلیون تن در سال و TSP II تا دو میلیون تن یا بیشتر برای تولید تسمه کیفی تا ضخامت یک میلی‌متر.

فرآیند Conroll

این فرآیند توسط فوست آلپیس اتریش ابداع شده است که اسلب به ضخامت‌های 70 تا 100 میلی‌متر تولید می‌کند. اسلب‌ها از کوره‌های کف گهواری (Walking Beam)عبور داده می‌شود. فرآیند Conroll مدعی است که 30 درصد از مصرف انرژی می‌کاهد و در مقایسه با نورد HS 25 درصد از هزینه‌های ورودی‌های متالیکی و 25 درصد از میزان سرمایه‌گذاری را کاهش می‌دهد.

فرآیند تولید تسمه کیفی (QSP)

این فرآیند را سومیتومی ژاپن طراحی کرده است که در این کار صنایع سنگین میتسوبیشی نیز همکاری داشته است. کارخانه QSP دارای دو کوره قوس الکتریک DC با الکترودهای دوقلو، دو ایستگاه متالورژی پاتیلی و دو ماشین ریخته‌گری دوخطه است. این فرآیند تسمه را تا ضخامت یک میلی‌متر نورد می‌کند و ضخامت اسلب آن بین 70 تا 90 میلی‌متر است.

ریخته گری مداوم| ریخته گری پیوسته
ریخته گری شمش ها به طریقه تکباری از نظر مشخصات متالوژیکی، تکنولوژیکی و تولیدی دارای نارسایی ها و نقایص عمده ای است که تبدیل شرایط انجماد و افزایش کمیت و کیفیت تولیدی را ایجاب می نماید و در هر یک از شاخه های متالورژی آهنی و غیر آهنی، مهمترین مباحث تولیدی بر انتخاب بر آیند مطلوب  از سه عامل متالورژی، تکنولوژی و اقتصاد قرار دارد. در شمش ریزی که به تولید محصول نیمه تمام می انجامد، بسیاری از عیوب و نارسایی های تولیدی، هنگامی مشخص می گردند که کار مکانیکی  نظیر نورد، پتکاری، پرس، فشار کاری و. بر روی قطعه انجام گرفته است و کار و هزینه بیشتری صرف شده است و همین مطلب دقت و کنترل در تولید شمش ها را لازم می دارد.
خواص شکل پذیری مکانیکی آلیاژها، مستقیماً  " به نرمش Ductility  و تا و Strength   آنها بستگی دارد و این دو مشخصه نیز شدیداً " تحت تاثیر ساختار شمش، همگنی و یا ناهمگنی  دانه های بلوری، مک حفره و جدایش قرار دارد.

مهمترین مشخصات مورد لزوم در ساختار شمش ها عبارتند از
الف)ریز بودن دانه ها
ب)گرایش دانه ها از ستونی به محوری
پ)همگن و هم اندازه بودن دانه ها
ت)نازک بودن مرز دانه ها
ث)همگنی شیمیایی و فقدان جدایش های مستقیم یا معکوس
ج)کاهش مک انقباضی و نایچه
چ)همگنی در اندازه، شکل و پخش مک های انقباضی
ح)کاهش  مک های انقباضی پراکنده
خ)کاهش و حذف مک های گازی و ریز مک ها
د)حذف و کاهش ترک های درونی و سطحی
ذ)کاهش مقدار آخال و سرباره

از مباحث قبل و آنچه که در فصول مربوط به انجماد گفته شده است، چنین استنتاج می گردد که عیوب و نارسایی های متالولوژی، ناشی از فقدان شرایط لازم برای سرد کردن و قدرت سرد کنندگی قالب ها می باشد که نوع آلیاژ و شکل و اندازه شمش نیز در حصول به نتیجه دلخواه اثرات قابل توجهی دارند. از نظر تکنولوژیکی و تولیدی نیز، کندی و آهستگی، نیاز به مکان و فضای وسیع، دور انداز و برگشتی ها ی شمش (در هر دو قسمت فوقانی و تحتانی)افزایش تعداد کارگر و محدودیت در اندازه شمش، عوامل دیگری محسوب می شوند که روشهای تکباری را محدود و برای صنعت پویای امروز نا کافی می سازند.
تحلیل عملی معایب و نیاز روز افزون به افزایش تولید، به اصلاحاتی در روش های تکباری منجر گردید که نیازمندی های علمیو تولیدی را کفایت نمی نمود. روش ریخته گری مداوم و یا شمش ریزی مداوم بر اساس سرد کردن مستقیم تختال یا شمشال، با طول های تقریباً محدود و زمان بار ریزی  نامحدود ، فرآیند جدیدی است که قسمت اعظم نیازمندیهای فوق را برآورده ساخته و گسترش تکنولوژیکی و متالوژیکی آن هنوز ادامه دارد.
هر گاه روش یا فرایند جدیدی وارد صنعت گردد، سال های متمادی، بدون آنکه طرح اصلی و مکانیسم عمده آن تغییرات فاحشی پیدا کند، مشمول تحقیقات وسیعی از دیدگاههای مختلف می گردد که به تحصیل محصولاتب بهتر و برتر می انجامد، مانند تغییر مواد قالب، سیستم خنک کنندگی، مبرد و آبگرد که در شمش ریزی تکباری انجام گرفته است. هنگامی میرسد که طرحی کاملاً جدید و فکری نو و سیستمی کاملاً‌ متفاوت ابداع و اظهار می شود. در این حال، چنانچه روش جدید، بتواند نظر محققان و تولید کنندگان دیگر را جلب کند و یا پیش بینی تحول های جدیدی بر آن مترتب شود، مسید تحقیقات و بررسیهای به طرف سیستم جدید گرایش یافته و کلیات آنها در روش جدیدی متمرکز می گردند. بدیهی است گاه ممکن است یک نظریه و یا طرح جدید، برای سالیان دراز مسکوت بماند ولی چنانچه آن طرح بر موازین علمی استوار باشد و شرایط لازم عملی را در نیازهای صنعتی پیدا کند از لابلای تاریخ علمی بیرون کشیده می شود.
تغییر روش شمش ریزی از تکباری به مداوم، شاهدی بر بیان فوق است، زیرا تا قبل از آشنایی با مزایای ریخته گری مداوم، شاهدی بر بیان فوق است ع زیرا تا قبل از آشنایی با مزایای ریخته گری مداوم، همواره تحقیقات در اجزاء روش تکباری از نظر قالب، انداز ته سر، روش سرد کنندگی، سیستم آبگرد، و نظایر آن بعمل می آید و موفقیت هایی را نیز ره دنبال داشت. پس از تدوین علمی و استخراج نتایج تولیدی شمش ریزی مداوم تقریباً بیشتر تحقیقات و هزینه های مربوط متوجه این روش گردید در حالیکه استفاده از روشهای شناخته شده تکباری هنوز در مقیاس وسیعی ادامه دارد.
شمش ریزی مداوم، روش جدیدی است که هر جند ایده و طرح های اولیه آن به زمان بسمر "Bessemer"  و سال های 1840-1850 مربوط می شود، ولی عمر کاربردهای صنعتی آن از 50 سال بیشتر نیست. از طرف دیگر، گشترش تکنولوژی جهانی  سبب شده است که تحقیقات و طرح های مستقلی در کشورهای جهان ارائه شود و تنوع فاحشی را در انواع روش های ریخته گری مداوم پدید آورد بطوریکه مجموع طرح های ثبت شده در این مورداز 500 نوع نیز متجاوز است.

مکانیسم سرد کردن
در حقیقت مهم ترین وجه تمایز روش های مداوم ریزی بر روش های تکباری، سرد کردن سریع و گاه بدون واسطه شمش یا محصول است که عمده مختصات متالوژیکی از این مکانیسم ناشی می گردد. استفاده مستقیم از آب جاری، آب فشان آب اتمیزه (پودر شده)، مخلوط آب و روغن مهمترین روش های سرد کنندگی را حاصل نموده اند، در این حال استفاده از قالب یا هر محفظه نگاهدارنده به منظور انجماد اولیه و ایجاد استحکام در پوسته لازم به نظر می رسد. در حقیقت تنوع قالب و مکانیسم های سرد کردن را نمی توان از هم تفکیک نمود از هم تفکیک نمود چه تاثیرات هر یک بر دیگری کاملاً به اثباط رسیده است. تاثیر قالب و یا هر محفظه نگاهدارنده در انجماد اولیه و تا و پوسته کاملاً شناخته شده است و در برخی از موارد کل انجماد در برخوردهای مذاب و قالب انجام می گیرد و قسمتهایی جزیی و درونی به سرد کنندگی شدیدی نیاز ندارند. در هر صورت حرارتی، تاو، و مقاومت به فرسایش و خورندگی در قالب ها از اهمیت ویژه ای برخور دارند. ولی در شمش های حقیقی عموماً سیستم سرد کنندگی ثانویه، همراه با سیستم اولیه " قالب " شرایط تکمیلی فرایند انجماد را حاصل می کنند.
با توجه به آنکه شمش ها ه عموماً محصول نیمه تمام تعریف شده اند و همواره پس از ریخته گری تحت عملیات مکانیکی نورد، پتکاری، فشار کاری ه مفتول کشی و. قرار می گیرند، در بسیاری از واحدهای تولیدی، روش کار به گونه ای است که شمش قبل از سرد شدن کامل به قسمت نورد که در ادامه واحد ریخته گری قرار دارد منتقل شده و تمام و یا قسمتی از تغییر شکل بر روی آن انجام می گیرد. کاربرد همیشگی شمش ها در تغییر شکل ها و بخصوص تغییر شکل و نورد های منجر به تهیه ورق، صفحه و تسمه باعث گردیده است که از نظر طراحی و تولیدی سعی شود که فاصله قسمت شمش ریزی و نورد کوتاه شده و حتی در هم ادغام شوند همین موضوع به طرح های مداوم ریزی در قالب های دورانی متحرک، تسمه ریزی و ورق ریزی مستقیم منجر گردیده که در همین فصل درباره آنها سخن گفته خواهد شد و در همین حال وجه تمایز کاربرد ریخته گری مداوم و یا مداوم ریزی با شمش ریزی مداوم  مشخص خواهد شد.

مکانیسم حرکت
بیرون کشی مداوم شمش یا صفحه از قالب، طرح ها و روش های گوناگونی را پدید آورده است. در انواع طرح های موجود و ماشین های مورد استفاده می توان به دو روش اساسی اشاره کرد که بر مبنای قالب ثابت و قالب متحرک طراحی شده اند. در قالب ثابت، بیرون کشی شمشال یا تختال، متضمن استفاده  از سیستم های هیدرولیکی، غلتکی و چرخ دنده  ای است در حالیکه در قالب متحرک، حرکت نسبی قالب و شمش، باعث می گردد که شمش یا صفحه در مراحل اولیه همراه با قالب و پس از زمان معین که به چرخه " Cycle " مربوط است توسط مکانیسم های دیگر بیرون کشیده شود.

مکانیسم جدا کردن و انتقال
در مداوم ریزی بر حسب طول شمشال یا تختال و یا تعیین زمان انجماد کامل قطعه، فضای اضافی برای حرکت محصول لزوم پیدا می کند. هر گاه حرکت مستقیم عمودی یا افقی باعث گسترش فضای طولی یا عمقی گردد، ممکن است تغییراتی را در جهت حرکت ایجاد نمایند. پس از آنکه طول لازم شمشال تعیین گردید، بریدن و جدا کردن، با وسایل مختلف برشی انجام گرفته و سپس محصول به قسمتهای دیگر انتقال می یابد. در تسمه ریزی و ورق ریزی، برش قطعه با طولی معین لزومی نداشته و عموماً " صفحات را " قرقره " نموده و برش و تعیین اندازه های مناسب در نورد انجام می گیرد.

تاریخچه تحولات در مداوم ریزی
مداوم ریزی رشته ای جدید در صنایع ریخته گری و ذوب محسوب می شود و آغاز تاریخ آن را عموماً " به زمان " هانری بسمر " Bessemer " و سال 1846 مربوط می سازند، در حایکه در این مورد اختلاف نظرهای جزیی نیز وجود دارد و برخی G.Sellers  در سال 1840 و عده ای  John Laing  در سال 1843 را پایه گذار صنایع مداوم ریزی محسوب داشته اند. مسلم آنکه بسمر در سال 1846، عقاید و اصول طرح را حداقل به مدت 30 سال بدون توجه بر کنار ماند، امروزه می توان مادر صنعت صفحه ریزی و تسمه ریزی و حتی شمش ریزی مداوم دانست که بدون نیاز به قالب معین و معمول، مستقیماً ورق یا تسمه را تولید می کند.
طرح بسمر بر اساس بار ریزی در بین دو غلطک آبگرد و بیرون کشی ورق یا تسمه قرار داشت. نکته مهم در طرح بسمر، ترکیب و تلفیق مناسب و توامی ریخته گری و نورد می باشد و بدینگونه بسمر در مقیاس کوچک تولیدی به تهیه ورق دست یافت که از نظر اقتصادی و تجهیزات تولیدی زمان نمی توانست مورد توجه قرار گیرد بسمر معتقد بود که روش نورد شیشه در حال خمیری می تواند بسهولت برای فلزات زود ذوب نظیر سرب و قلع به کار برد و آزمایشات خود را را بر این اساس شروع نمود و حدود 10 سال بعد موفق به تهیه ورق اهنی به طول یک متر گردید.
روش بسمر در سال 1872 بوسیله W.Wiknson و Ge.Taylor و در سال 1874 بوسیله Goodale J. با طرح ماشین تسمه ای و بارریزی در فاصله بین دو نوار فولادی تغییر گردید و در سال 1885 توسط Lyman  به بارریزی بین تسمه و غلطک    (فولادی)تبدیل یافت، در سال 1879 توسط Tasker روش جدیدی را که به جای تولید ورق و تسمه به تولید شمشال و تختال می انجامید پایه گذاری نمود که از آن به عنوان اولین نمونه های شمش ریزی حقیقی یاد می شود. در این روش مذاب در یک قالب باز با سیستم آ بگرد ریخته شده و با رریزی و بیرون کشی قطعه مداوماً انجام می گیرد. روش تاسکر توسط دیگران و از جمله Trots در قرن نوزدهم و توسط jonghouns و Rossiو kondic و walone در سالهای 1930 و 1950 تعقیب و اصلاحیه های یا تغییراتی بر آن مترتب گشت که امروزه تحت عنوان شمش ریزی مداوم و نیمه مداوم یکی از مهمترین روش های تولید شمش را در بر می گیرد.
در سال 1898 H.W.lash  روش جدید شمش ریزی مستقیم از کوره را ابداع نمود که توسط Eldred و بسیاری دیگر از پژوهشگران تعقیب گردید. این روش تحت عنوان شمش ریزی بسته یا افقی  Closed Mould c.c.‌ مورد استعمال متعدد یافته است. تاریخچه مختصر فوق نمایانگر  آن است که فقط تا سال 1900 تکنیک و روش های متفاوتی در مداوم ریزی پدید آمده است. و تکامل و گسترش تکنیک و روش آن هنوز ادامه دارد، نمایی از روش های متفاوت تلخیص شده است که در هر صورت مجموعه روش های موجود را می توان به صورت زیر دسته بندی نمود:

اول)مداوم ریزی در قالب های متحرک و دوار تسمه ریزی روشهای بسمر لیمال و.

دوم)مداوم در قالب های ثابت باز با سیستم آبگرد و عموماً خنک کنندگی ثانویه که شمش ریزی در قالب و یا به اختصار شمش ریزی مداوم نامیده می شود.

روش های تاسکر و تروتس  و.
سوم )مداوم ریزی در قالب های ثابت بسته که قالب در قسمت تحتان کوده  ذوب قرار گرفته است.

روشهای Atha. Eldred
چهارم)روش مستقیم با بیرون کشیدن ورق میله از پاتل مذاب ‍ روش Lash و.