در مورد تولید فلز روی بیشتر بدانیم

فلز روی یکی از مهمترین و پرمصرف ترین فلزهای غیرآهنی و از فلزات سنگین است. به دلیل کاربردهای فراوانی که این فلز دارد و همچنین به دلیل مقاومت بالای آن در صورت ترکیب با فلز آهن، باعث شده که این فلز به یکی از پرمصرف ترین فلزات تبدیل شود. روی, عنصرِ فلزیِ براق به رنگ سفید مایل به آبی است. در دماهای معمولی به حالت شکننده و کریستالی است اما در دمای بین C°۱۵۰-۱۱۰ خاصیت چکش خواری و تورق دارد. روی, یک عنصر شیمیایی است با علامت اختصاری Zn که دارای عدد اتمی ۳۰ است. روی, فلزی است که بر اثر رطوبت هوا تیره رنگ می‌شود و در حین احتراق رنگ سبز براقی تولید می‌کند. روی بعد از آهن ، آلومینیوم و مس چهارمین فلز مورد استفاده در دنیا می‌باشد. از موارد کاربرد روی می‌توان استفاده در آلیاژهای مختلف و فولاد گالوانیزه را نام برد. روی, برای آبکاری فلزات استفاده میشود تا از زنگ زدگی آنها جلوگیری کند . این فلزدارای آلیاژهای زیادی می باشد. شامل: برنج، نقره نیکلی، برنز تجارتی، لحیم قلع، آلومینیوم لحیم شده است همچنین یکی از آلیاژهای روی زاماک است که در ساخت  دستگیره درب کاربرد دارد. روی به طور گسترده در صنعت خودرو سازی در Die Casting ها استفاده میشود. و به عنوان قسمتی از محتوای باطری ها مورد استفاده قرار میگیرد.

اکسیدِ روی به عنوان رنگ دانه های سفید در رنگهای آبی و همچنین به عنوان فعال کننده در صنعت Rubber استفاده میشود. روی با کیفیت بالا برای تولید قالب استفاده می شود که از این قالب گیری برای کاربردهای اتومبیل سازی و صنایع الکتریکی و سخت افزارها بهره برداری میشود. یک آلیاژ روی که پرزتال نامیده می شود شامل: ۷۸ درصد روی و ۲۲ درصد آلومینیوم است که بیشتر برای صنایع فولاد و پلاستیکهای قالب گیری, استفاده می شود. از این آلیاژ همچنین برای قالب گیری سرامیک و سیمان نیز استفاده می کنند. روی, همچنین برای آبکاریِ فلزاتی مثل آهن جهت جلوگیری از خوردگی استفاده می شود. اکسید روی عنصرِ مفید دنیای مدرن است. که به طور گسترده ای برای صنایع و ساخت رنگها، تولیدات لاستیک، وسایل آرایشی و صنایع داروسازی، پوشش کف، پلاستیک، چاپ پارچه، صابون سازی، ذخیره باتری ها، منسوجات، تجهیزات الکتریکی و دیگر تولیدات کاربرد دارد. لیتوفون ترکیبی از سولفید روی و سولفات باریم است که برای تولید مواد و رنگدانه ها مورد استفاده قرار می گیرد. سولفید روی در ساختِ صفحات روشن و تابناک، صفحات اشعه ایکس و تلویزیون و نورهای فلورسانس مورد استفاده قرار می گیرد. از ترکیبات کلر و کرومات روی برای ترکیبات مهم استفاده می شود. روی عنصر حیاتی برای رشد و نمو جانوران و گیاهان است. به عنوان Over The Counter Ointment به صورت لایه نازکی بر روی پوست بی حفاظ صورت و بینی استفاده میشود تا از کم شدن آب پوست جلوگیری کرده و در برابر آفتاب سوختگی در تابستان و بادزدگی در زمستان از پوست محافظت کند. استفاده از آن برای کودکان در هر مرحله از عوض کردن کهنه کودک توصیه شده زیرا از تحریکات پوستی جلوگیری میکند. کرلید روی به عنوان بوگیر و همچنین محافظ چوب نیز مورد استفاده قرار میگیرد. سولفید روی در رنگدانه های درخشان، برای تولید عقربه های ساعت و موارد دیگری که در تاریکی میدرخشد استفاده می شود . محلولهای ضد عفونی کننده ای که از Calamine ساخته شده و ترکیبی از Zn-Hydroxy-Carbonate و سیلیکات است برای درمان جوش های پوستی استفاده میشود. فلز روی شامل ویتامینهای مورد مصرف روزانه و مواد معدنی نیز میباشد و با توجه به فلزات دیگر این فلز دارای خاصیت ضد اکسیداسیون است که از پیری زودرس پوست و مفصل های بدن محافظت میکند. با بررسی خواص روی به این نتیجه رسیده اند که این عنصر میتواند به بهبودی بعد از عمل جراحی سرعت بخشد. Zinc Gluconate Glycine از قرصهای مکیدنی برای درمان سرما خوردگی و التهاب دهان و لوزه ها میباشد. روی, از عناصر ضروری زندگی انسان است که برای بقاء و زندگی انسان لازم است. کمبود روی در حیوانات موجب افزایش وزن میشود. روی در انسولین Zinc Finger Proteins و آنزیم هایی مانند Super Oxide Dismutase وجود دارد. روی بیست و سومین عنصر در پوسته زمین از نظر فراوانی میباشد. بسیاری از سنگهای معدنی سنگین استخراج شده حاوی ۱۰% آهن و ۴۰-۵۰% روی میباشند. منابع اصلی آن معدن سولفید – Zinc Blend زینکبلند یا اسفالریت زینکیت (اکسید روی)- Calamine کالامین (سیلیکات روی) و Smith sonite اسمیت سونیت (کربنات روی) می باشند. فلز روی سمی نیست اما حالتهایی به نام Zinc  Shakes و یا Zinc Chills وجود دارند که با استنشاق اکسید روی تازه و خالص تحریک میشوند.

روی در تولید و فعالیت آنزیم ها، همچنین در ایجاد پروتئین موثر است. کمبود روی باعث کوچک ماندن برگ های گیاه و کوتاه شدن فاصله میان گره ها میشود. واکنش خاک، بر قابل استفاده بودن روی برای گیاه، موثر می باشد. معمولاً در خاک های قلیایی، و در خاک های محتوی فسفر بیش از حد، روی غیر قابل استفاده می گردد. در خاک های شنی، به راحتی شسته شده و از زمین خارج می شود. برای رفع کمبود روی، سولفات روی را به خاک اضافه می کنند. هر چند که با شرایط خاک های ایران سولفات روی شدیداً تثبیت میشود و بازده آن کم است و بصورت Zn EDTA بازده بیشتری دارد. اکسید روی معروفترین ترکیبی است که به طور گسترده در ترکیبات روی مورد استفاده قرار میگیرد و به عنوان رنگ دانه سفید در رنگها استفاده میشود. همچنین در صنعت Rubber کاربرد داشته و به عنوان Opaque Sunscreen فروخته میشود.

دیگر ترکیبات روی به استفاده غیر صنعتی میرسند مانند: کلرید روی در بو گیر سولفیدِ روی در رنگهای شب تاب و متیلِ روی در آزمایشگاه شیمی آلی. یعنی تقریبا یک چهارم فرآورده های روی به صورت ترکیبات روی مورد مصرف قرار میگیرد. هـــدف در سالهای اولیه تولید روی, مصرف آن در کشور ما نیز سال به سال بیشتر می شد در صورتیکه بزرگترین معدن روی خاورمیانه در کشور ما قرار داشت اما تکنولوژی تولید این فلز را نداشتیم و کشورهای تولید کننده این تکنولوژی را به قیمت گزاف ارائه می دادند بنابراین خاک کنسانتره روی به خارج صادر می شد. و شمش روی از این کشورهای تولید کننده وارد می گردید و ارزش افزوده به تولید کننده می رسید. تا اینکه در سال ۱۳۷۰ اقدامات اساسی جهت کسب تکنولوژی استحصال روی توسط چندین شرکت از جمله کالسیمین در دستور کار قرار گرفت. حذف ناخالصی های این خاک مانند: Sio2، Co، Ni، Ca ,Fe ,Cl مشکلات خاصی در راه استحصال نهایی این فلز بود که با حمایت و همت کارشناسان داخلی اقدامات پایلوتی در زنجان آغاز شد و در اوایل سال ۱۳۷۲ نخستین ورقهای روی تولید شد و پایلوت زنجان به یک کارخانه نیمه صنعتی تبدیل گردید و توانست روزانه یک تن ورق روی تولید کند. این ظرفیت در سالهای بعدی بیشتر شد و علاوه بر کارخانه های ذوب و روی انگوران ، بندرعباس، قشم و… که در مجموعه شرکت کالسیمین فعال شدند, شرکتهای دیگری نیز در زنجان و دیگر شهر های ایران تاسیس شد. بطوریکه زنجان را به یک قطب صنعتی تولید روی تبدیل کرد. به طور کلی مراحل تولید فلز روی در این کارخانه به این شکل است که ابتدا در انبار کنسانتره، خوراک کارخانه که همان کنسانتره روی با عیار متوسط ۲۳% می باشد از طریق نوار نقاله وارد واحد شارژ کنسانتره و خط تولید می شود. برای تولید شمش لازم است که روی خالص باشد. برای بالا بردن عیار روی عملیات لیچینگ روی آن نجام میشود. طی این عملیات که مراحل مختلف آن در بخش های بعدی تشریح میشود، ناخالصی های کنسانتره شامل آهن (Fe)، کبالت (Co)، نیکل (Ni)، کادمیوم (Cd) و … از کنسانتره خارج و محلول روی رقیق برای الکترولیز به این واحد انتقال می یابد. سالن واحد الکترولیز شامل تعداد مشخصی Cell است که در هر Cell تعداد جفت هایی آند – کاتد وجود دارد . این آند – کاتد ها داخل محلول اسیدی از پرمنگنات قرار دارد. طی عملیات الکترولیز و در اثر واکنش های اکسیداسیون و احیا، یون های Zn+2 به صفحات کاتدی چسبیده و به تدریج تشکیل ورق هایی از روی را میدهند. بعداز تشکیل و جداسازی ورق ها که در اصطلاح به آن ورقه کنی میگویند، صفحات روی به واحد ریخته گری رفته و در کوره ذوب میشوند و مذابشان در قالب های شمش ریخته میشود تا تشکیل شمش را بدهد. مواد باطله که در هر بخش تولید شده در محل جمع آوری باطله دپو می شود.

۱- متدهای اصلی که در معادن بزرگ روی دنیا بکار

می روند عبارتند از:

۱-۱- اطاق و پایه

۱-۲- متد انبارداری

۱-۳- روش کرسی چینی به غیر

از معدودی از معادن روباز که در کشورهای استرالیا، برزیل، کانادا و ایران وجود دارند، روشهای استخراج روباز برای معادن روی, زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرند.

۱-۱- روش استخراج بصورت اطاق و پایه, شامل حفاری مواد معدنی (بصورت افقی و یا سطح شیب دار و ایجاد کارگاههایی بصورت اطاقکها و داشتن ستون هایی از کانه ی روی و یا سنگهای باطله جهت نگهداری سقف می باشد.

۱-۲- در متد انبارداری, مواد معدنی روی بصورت برشهای افقی شیب دار بطریق بالارو استخراج میشود و بعد از هر برش مقادیر کافی از سنگهای استخراج شده را از طریق شرکتها و یا نقاط کشش, بار نموده و بدین ترتیب فضای کافی بین توده هائی از مواد استخراج شده و سقف یا جبهه جدید کار را بوجود می آورند.

۱-۳- روشهای پر شونده و کرسی چینی را که بسیار پر هزینه میباشند، معمولاً برای استخراج مواد معدنی پرعیار سرب و روی و مس بکار می برند.عملیات استخراج مواد معدنی روی بترتیب شامل حفاری، آتشباری و جابجا نمودن مواد معدنی و سنگهای استخراج شده میباشد. لبه حفاری معمولاً دستگاههای حفاری ضربه ای و هوای فشرده میباشد و برای آتشباری از انواع مواد آتش زا استفاده می نمایند. در

کانسارهای افقی و جانشینی میتوان بوسیله دستگاه های حفاری جایز (با چرخهای رنجری ویا لاستیکی) چند جا را باهم حفاری نمود. بارگیری مواد معدنی استخراج شده بوسیله لودرها و یا بیلهای مکانیکی دیزلی و یا الکتریکی انجام می گیرد و فعلاً باربری نیز توسط واگنهای خاک کشی الکتریکی و دیزلی و یا لوکوموتیوهای هوای فشرده بعمل میآید. ولی در حال حاضر تمایل به استفاده از ماشین آلات کابل مانور با سرعت بالای چرخ لاستیکی که بتواند از فواصل زیادی بارگیری در اسکیپ ها را انجام دهد، زیاد شده است. ۲- کانه آرائی روی: برای کانه آرائی روی از روشهای مختلفی مانند جیک، میز،

هوی مدیا (مایع سنگین) و فلوتاسیون استفاده می نمایند و عوامل مربوطه انتخاب میشوند. هر کدام از روشهای کانه آرائی عبارتند از:

۲-۱- اندازه دانه های کانه ها در داخل ماده معدنی

۲-۲- همراه بودن کانه روی با سایر مواد معدنی فلزی و غیر فلزی

۲-۳- و چگونگی اکسیداسیون و یا تشکیل قشر نازک سطحی روی کانیها

۳- روشهای عمومی

برای فلوتاسیون: روش عمومی برای فلوتاسیون, مخلوط کانیهای سولفوره (پس از خورد کردن و تولید خوراک مناسب کارخانه کانه آرائی) عبارتند از: ۳-۱- فلوته کردن کانیهای سرب, مس و رسوب دادن کانیهای روی و آهن ۳-۲- تفکیک کنسانتره های سرب و مس از هم بوسیله روش فلوتاسیون ۳-۳- فعال نمودن آسفالریت (sz) و فلوته و جدا نمودن آن از آهن و سایر کانیها

۴- روشهای بالا بردن راندمان بدست آوردن کنسانتره با عیار بالا عبارتند از:

۴-۱- بکار بردن روشهای جدید کنترل

۴-۲- تغییرات در لوازم و ماشین آلات

فلوتاسیون و مصرفها در بعضی از کارخانجات فلوتاسیون با استفاده از آنالیز اشعه ایکس، اضافه نمودن داروها را به دوغاب مواد معدنی بطور اتوماتیک تنظیم نموده و نیز با کنترل مدار آسیابها و سیلکونها خوراک را با دانه بندی مشخص برای سلولها تهیه میکنند و نیز در سالهای اخیر حتی الامکان داروهای ارزان قیمت مورد استفاده قرار گرفته و در مورد میزان گانگهای کنسانتره روی، از قبیل تالک و ترکیبات کلسیم و منیزیم نیز پیشرفتهائی حاصل گردیده است.

۵- روشهای تولید روی

۵-۱- روش پیرومتالورژی در کارخانه های مربوطه به روش پیرومتالورژی عمل تقطیر روی به سه طریق انجام می گیرد

۵-۱-۱- قرع (retort) افقی ۵-۱-۲- قائم پیوسته ۵-۱-۳- قرع قائم الکتریکی پیوسته روش قرع افقی تقریباً منسوخ گردیده و امروزه فقط تعداد کمی از تولید روی جهانی (حدود ۲ درصد) با استفاده از آن تولید می شود. روئی که بوسیله تقطیر بدست می آید دارای ناخالصیهائی میباشد که ممکن است آنها را بوسیله تصفیه کاهش داده و عیار روی را بالا ببرند و تصفیه آن با استفاده از تقطیر مجدد در ستون های قائم بعمل می آید. عیار روی تصفیه شده حاصل حدود ۹۹/۹۹ درصد میباشد. علاوه بر روشهایی برای تولید روی, از کوره های بلند و کوره امپریال اسملتینگ (آی-اس-پی) نیز استفاده می نمایند و در این کوره ها کربن در مجاورت کانه سوخته و آنرا احیاء می کند و بخارات حاصل از تقطیر روی از کوره خارج و وارد کندانسورها شده و در آنها تبدیل به مایع می گردد.

۵-۲- روش ئیدرومتالورژی (الکترولیتی) در روش الکترولیتی مواد معدنی روی کلسینه در اسید  سولفوریک رقیق حل شده (Leaching) و محلول سولفات روی حاصل پس از صاف کردن به قسمت الکترولیز پمپ میشود و در آنجا روی در نتیجه عمل الکترولیز احیاء و در کاتد  لومینیومی رسوب می نماید و کاتدها را مرتباً از گانگهای مربوطه برداشته و روی آنها را کنده و سپس آن را در کوره هائی ذوب نموده و محصول حاصل را در قسمت ریخته گری به صورت شمش در می آورند. چون کنسانتره های روی که در کارخانه های الکترولیز مصرف می شود دارای مقداری سرب، نقره وطلا می باشد لذا پس از مدتی مواد و لجن

های مخازن الکترولیز از آنها غنی می شود که آنها را برای بازیابی سرب، نقره و طلا به کوره ذوب سرب حمل نموده و در آنجا فلزات مذکور را بازیابی مینمایند. خوراک هر دو روش کنسانتره های روی کلسینه شده میباشد.

۶- محصولات صنعتی و تجارتی روی روی تجارتی با اشکال و اندازه های مختلف تولید می شود که آنها را اصطلاحاً شمش می نامند که وزن آنها بطور نمونه حدود ۲۵ کیلوگرم است ولی ممکن است ۲۲۷ تا ۹۰۷ کیلوگرم نیز می باشند.

مشخصات تجاری هر شمش عبارتند از: درجه با عیار روی ومشخصات آن که روی شمش حک می شود. آلیاژهای ریخته گریِ روی، تعداد زیادی از آلیاژهای شمشِ روی می باشند که آلومینیوم و مس از عناصر آلیاژسازی اصلی آنها هستند و انواع این آلیاژها که مصارف وسیعی دارند محتوی ۵/۲ تا ۵/۴ درصد آلومینیوم و تا ۲۵ درصد مس و از ۰۲/۰ درصد تا ۰۸/۰ درصد منیزیم می باشند. آلومینیوم خواص میکانیکی مورد نظر را به آلیاژ می دهد و مس نیروی کشش، سختی و سایر خواص فیزیکی آن را اصلاح می نماید و منیزیم نیز باعث خنثی کردن خورندگی های ناشی از بعضی ناخالصیهای موجود در آن می شود. ۷- قیمت فروش و هزینه تولید فلز روی از سال ۱۹۵۸ تا سال ۱۹۷۳ قیمتهای فلز روی از ثبات نسبی برخوردار بوده است ولی از سال ۱۹۷۳ به بعد قیمت روی نیز مانند سایر فلزات سریعاً افزایش پیدا کرده و از مبلغ ۳۹۰ دلار هر تن در سال مذکور بحدود ۸۶۰ دلار در سال ۱۹۷۵ ترقی نموده و پس از آن از سال ۱۹۷۶ تا سال ۱۹۷۸ بعلت افزایش میزان روی و کاهش مصرف آن قیمتهای جهانی روی نیز نزول کرد و در فوریه سال ۱۹۷۸ به مبلغ ۶۴۰ دلار هر تن رسید ولی از آن تاریخ به بعد قیمتِ روی مجدداً سیر صعودی را طی نموده تا اینکه در سپتامبر سال ۱۹۸۱ بحداکثر خود یعنی۱۰۰ دلار در هر تن رسید سپس در دسامبر همان سال بعلت کاهش مصرف جهانی روی قیمتها دوباره تنزل نموده و در ماهِ می سال ۱۹۸۲ به ۷۵۰ دلار در هر تن رسید و از آن تاریخ به بعد مجدداً قیمت روی شروع به ترقی نموده تا اینکه در اوائل سال ۱۹۸۴ بالغ بر ۱۰۴۰ دلار گردید. علت افزایش موقتی قیمت روی در سال ۱۹۸۱ کمبود نسبی تأمین کنسانتره های آن بوده است و در سال ۱۹۸۲ که مشکل مذکور مرتفع گردید کانیهای روی نیز شروع به تنزل نمود و بعلاوه علت اصلی نزول قیمتها کاهش تولید اتومبیل و روکود فعالیتهای ساختمانی و سرمایه گذاری در نتیجه تنزل میزان مصرف روی در آمریکا و سایر کشورهای صنعتی دنیا بوده است بطوریکه در سال مذکور میزان کاهش مصرف روی آمریکا حدود ۱۷% میباشد. صنایع گالوانیزاسیون که بسرعت در حال رشد بوده است (در سال ۱۹۸۱ حدود ۴۴ درصد مصرف جهانی رو به این صنایع اختصاص است) در سال ۱۹۸۲ میزان مصرف آن بخصوص در کشور آمریکا پائین آمد که بعداً در اوایل سال ۱۹۸۲ دولت آمریکا قانون جدید را جهت تأمین بودجه مرمت راه ها برای بنزین مصرفی وضع نموده و در نتیجه کارهای جاده سازی رونق پیدا نموده و باعث افزایش مصرف, آلات صنایع مذکور درلوازم ساختن پلها و نرده های محافظ و غیره گردید. در مورد صنایع برنج و ریخته گری نیز که بترتیب حدود ۲۰% و ۱۶% تولید جهانی روی در این صنایع بکار می رود. بعلت کسادی فعالیت های صنایع اتومبیل سازی، در سال ۱۹۸۲ مصرف روی در این صنایع نیز نقصان پیدا کرد ولی براساس تصمیم دولت آمریکا سکه های یک سنتیِ روی میزان مصرف رویِ نوردیده را بالا برد. بطوریکه سکه های یک سنتی که ترکیب مس و روی بوده است تبدیل به سکه هائی با ترکیب ۵/۹۶ درصد روی و ۴/۲ درصد مس گردید و در نتیجه مصرف روی آمریکا در سال ۱۹۸۳ تقریباً دو برابر شد و احتمالاً میزان مصرف رویِ ضرابخانه این کشور در سال ۱۹۸۳ حدود ۵۱۰۰۰ تن بوده است. هزینه های مربوط به تولید کانه های روی به شکل و وضعیت قرار گرفتن کانسارهای روی و ترکیب کانیهای آنها بستگی دارد و عوامل مذکور در مورد تعیین روش استخراج، مکانیزه کردن معدن و میزان استخراج کانه دخالت داشته و درنتیجه در هزینه های استخراج و کانه آرائی اثر مستقیم دارد. ضمناً علاوه بر عیار کانه اصلی، فلزات فرعی همراه آن نیز در قیمت تمام شده فلز روی تولیدی تأثیر دارد. در سال ۱۹۷۹ مجموع هزینه های استخراج یک تن ماده معدنی روی ( با استفاده از روش اطاق و پایه) و هزینه های کانه آرائی آن در آمریکا حدود ۱۰ الی ۲۰ دلار بوده است. در مورادی که فلزات گرانبها نیز همراه کانه روی باشد. ممکن است هزینه های مذکور حتی تا ۴۰ دلار در هر تن نیز برسد. در معاملات کنسانتره های روی هزینه ذوب, تابع قیمت روی تغییر می نمایند و بستگی به مذاکره و توافق طرفین معامله دارد و در سال ۱۹۷۹ از ۱۲۰ دلار تا ۱۳۵ دلار تغییر می نمود و بر اساس مندرجات مجلات, مثل بولتین در سال ۱۹۸۲ هزینه ذوب مبلغ ۱۳۰دلار در هر تن در اوائل سال ۱۹۸۴ حدود ۱۶۰ الی ۱۷۰ دلار اعلام گردیده است.

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.