سلام! من یک تامین کننده در تجارت فلزات هستم و سالهاست که با انواع فلزات سر و کار دارم. یک سوال که اغلب مطرح می شود این است که "فلزات چگونه از سنگ معدن استخراج می شوند؟" خوب، بیایید درست در آن شیرجه بزنیم.
ابتدا، سنگ معدن چیست؟ سنگ معدن سنگ هایی هستند که حاوی مقدار کافی فلز یا ترکیب فلزی خاص هستند تا ارزش استخراج فلز از آنها را داشته باشد. اگرچه همه سنگ ها سنگ معدن نیستند. برای مثال، فقط به این دلیل که در یک سنگ تصادفی مقدار کمی مس وجود دارد، به این معنی نیست که یک سنگ معدنی است. باید غلظت کافی داشته باشد.
چند روش مختلف برای استخراج فلزات از سنگ معدن وجود دارد و اینکه کدام یک از آنها به واکنش پذیری فلز بستگی دارد.
1. استخراج فلزات کمتر واکنش پذیر
بیایید با فلزات کمتر واکنش پذیر مانند مس، نقره و طلا شروع کنیم. این فلزات به قدری غیر فعال هستند که گاهی اوقات می توان آنها را به شکل خالص در طبیعت یافت. اما بیشتر اوقات، آنها هنوز در سنگ معدن هستند.
یکی از روش های رایج برای این فلزات استبرشته کردن. برشته کردن اساساً گرم کردن سنگ معدن در مجاورت هوا است. به عنوان مثال، اگر سنگ معدن سولفید مس داشته باشیم، وقتی آن را برشته می کنیم، واکنش زیر رخ می دهد:
2Cu2S + 3O2 → 2Cu2O + 2SO2
سپس، اکسید مس (I) را می توان بیشتر به فلز مس کاهش داد. ما می توانیم از کربن به عنوان یک عامل کاهنده استفاده کنیم. واکنش به این صورت است:
2CUCI + CRO CO → 4C. + COO
این یک راه ساده برای بدست آوردن مس از سنگ معدن آن است. هزاران سال است که مورد استفاده قرار میگیرد و هنوز هم مربوط به امروز است.
روش دیگر برای فلزات کمتر واکنش پذیر استالکترولیز. مثلاً در تصفیه مس از الکترولیز استفاده می کنیم. از مس ناخالص یک آند و از مس خالص یک کاتد می سازیم. الکترولیت معمولا محلول سولفات مس است. هنگامی که جریان الکتریکی از محلول عبور می کند، یون های مس از آند در محلول حل می شوند و سپس به صورت مس خالص روی کاتد رسوب می کنند. به این ترتیب، میتوانیم مس واقعاً باکیفیت به دست آوریم. می توانید درباره برخی از کاربردهای فلزی مانندمنبت فلزی یا آنلهکه ممکن است از مس با خلوص بالا استفاده کند.
2. استخراج فلزات نسبتاً واکنش پذیر
فلزاتی مانند روی، آهن و سرب در گروه واکنش پذیری متوسط قرار می گیرند. رایج ترین روش استخراج این فلزات می باشدکاهش با کربن.
بیایید آهن را به عنوان مثال در نظر بگیریم. آهن عمدتاً از سنگ معدن آن، هماتیت (Fe2O3) در کوره بلند استخراج می شود. ابتدا هماتیت با کک (که تقریباً کربن خالص است) و سنگ آهک (CaCO3) مخلوط می شود. هنگامی که در کوره بلند گرم می شود، واکنش های زیر رخ می دهد:
کک در هوای گرم می سوزد و دی اکسید کربن تولید می کند:
C + O2 → CO2
سپس، دی اکسید کربن با کک بیشتری واکنش می دهد و مونوکسید کربن تشکیل می دهد:
CO₂ + C → 2CO
مونوکسید کربن عامل کاهنده است. اکسید آهن (III) موجود در هماتیت را به فلز آهن کاهش می دهد:
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
سنگ آهک برای حذف ناخالصی ها وجود دارد. برای تشکیل اکسید کلسیم تجزیه می شود:
CaCO3 → CaO + CO2
سپس اکسید کلسیم با ناخالصی هایی مانند سیلیس واکنش می دهد و سرباره تشکیل می دهد که می تواند به راحتی حذف شود.
برای روی نیز از روش مشابهی استفاده می کنیم. مخلوط روی (ZnS) ابتدا برای تشکیل اکسید روی برشته می شود:
2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2
سپس، اکسید روی با کربن احیا می شود:
ZnO + C → Zn + CO
این فلز روی به ما می دهد. راایمپلنت All On Fourممکن است از برخی از این فلزات نسبتاً واکنش پذیر در ساختار خود استفاده کند.
3. استخراج فلزات بسیار واکنش پذیر
فلزاتی مانند آلومینیوم، سدیم و منیزیم بسیار واکنش پذیر هستند. ما نمیتوانیم از کربن برای کاهش اکسیدهای آنها استفاده کنیم، زیرا این فلزات نسبت به کربن تمایل بیشتری به اکسیژن دارند. بنابراین روش اصلی استخراج این فلزات می باشدالکترولیز ترکیبات مذاب.
بیایید در مورد آلومینیوم صحبت کنیم. آلومینیوم از بوکسیت (Al2O3) استخراج می شود. ابتدا بوکسیت خالص می شود تا اکسید آلومینیوم خالص بدست آید. سپس، اکسید آلومینیوم در کرایولیت مذاب (Na3AlF6) حل می شود. کرایولیت نقطه ذوب اکسید آلومینیوم را کاهش می دهد که باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود. هنگامی که جریان الکتریکی از مخلوط مذاب عبور می کند، فلز آلومینیوم در کاتد و گاز اکسیژن در آند تولید می شود:
در کاتد: Al³+3e-→ Al
در آند: 2O2- → O2 + 4e-
این فرآیند کاملاً انرژی - فشرده است، اما تنها راه عملی برای به دست آوردن آلومینیوم از سنگ معدن آن است.
سدیم با الکترولیز کلرید سدیم مذاب استخراج می شود. در سلول داونز، هنگامی که جریان الکتریکی از کلرید سدیم مذاب عبور می کند، فلز سدیم در کاتد و گاز کلر در آند تولید می شود:
در کاتد: Na⁺ + e⁻ → Na
در آند: 2Cl-→ Cl2 + 2e-
راپیوست دقیقممکن است برای قطعات دقیق خود به آلومینیوم با کیفیت یا سایر فلزات بسیار واکنش پذیر نیاز داشته باشد.
ملاحظات زیست محیطی
استخراج فلزات از سنگ معدن همه اش نور خورشید و رنگین کمان نیست. برخی از اثرات زیست محیطی جدی وجود دارد. به عنوان مثال، بو دادن سنگ معدن سولفید، گاز دی اکسید گوگرد را آزاد می کند که می تواند باعث باران اسیدی شود. استخراج سنگ معدن همچنین باعث جنگل زدایی، فرسایش خاک و تخریب زیستگاه می شود.
برای کاهش این تأثیرات، ما دائماً به دنبال راههای پایدارتر برای استخراج فلزات هستیم. بازیافت یک گزینه عالی است. بازیافت فلزاتی مانند آلومینیوم، مس و فولاد انرژی بسیار کمتری نسبت به استخراج آنها از سنگ معدن مصرف می کند. برای مثال، بازیافت آلومینیوم حدود 95 درصد انرژی کمتری نسبت به تولید آن از بوکسیت مصرف می کند.
کنترل کیفیت در استخراج فلزات
به عنوان یک تامین کننده فلز، کنترل کیفیت بسیار مهم است. پس از استخراج فلزات، باید مطمئن شویم که استانداردهای لازم را دارند. برای این کار از تکنیک های مختلفی استفاده می کنیم.
یکی از روش های رایج این استتجزیه و تحلیل شیمیایی. ما می توانیم از تکنیک هایی مانند طیف سنجی برای تعیین ترکیب دقیق فلز استفاده کنیم. این به ما کمک می کند مطمئن شویم که هیچ ناخالصی ناخواسته ای وجود ندارد.
ما همچنین خواص فیزیکی فلز را آزمایش می کنیم. به عنوان مثال، ما سختی، شکل پذیری و رسانایی را آزمایش می کنیم. این ویژگیها بسیار مهم هستند، به خصوص اگر فلز در کاربردهای خاصی مانند در مورد استفاده قرار گیردپیوست دقیقیاایمپلنت All On Four.
چرا فلزات خود را انتخاب کنیم؟
به عنوان یک تامین کننده فلز، ما چیزهای زیادی برای ارائه داریم. ما طیف گسترده ای از فلزات داریم، از فلزات کم واکنش مانند مس و طلا گرفته تا فلزات بسیار واکنش پذیر مانند آلومینیوم و سدیم. ما از آخرین تکنیک های استخراج و تصفیه برای اطمینان از بالاترین کیفیت استفاده می کنیم.
فلزات ما در انواع صنایع از ساخت و ساز گرفته تا الکترونیک استفاده می شود. چه برای یک پروژه تحقیقاتی به مقدار کمی فلز نیاز داشته باشید و چه برای یک فرآیند تولید در مقیاس بزرگ، ما می توانیم آن را تهیه کنیم.
اگر علاقه مند به خرید فلزات از ما هستید، مایلیم با شما گپ بزنیم. فقط تماس بگیرید، و ما می توانیم در مورد نیازهای خاص شما صحبت کنیم. ما می توانیم قیمت های رقابتی و خدمات عالی به مشتریان ارائه دهیم. بنابراین، برای تمام نیازهای فلزی خود با ما تماس بگیرید.
مراجع
- اتکینز، پی، و جونز، ال. (2016). اصول شیمیایی: جستجوی بینش. WH فریمن و شرکت.
- Ebbing، DD، & Gammon، SD (2017). شیمی عمومی. Cengage Learning.
- Housecroft، CE، & Sharpe، AG (2018). شیمی معدنی. پیرسون.