فلز روی چیست و چه خواصی دارد؟ - صفر تا صد مواد معدنی

فلز روی چیست ؟

فلز روی یکی از فلزات غیرآهنی، نرم و به رنگ سفید متمایل به آبی 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. روی یک عنصر فراوان محسوب شده و در رتبه بیست و چهارم فراوان ترین عناصر پوسته زمین قرار دارد. میزان فراوانی این فلز در طبیعت بسته به مکان و فصل تغییر می‌کند .روی عنصری بطور طبیعی وجود ندارد و معمولا در ذخایر معدنی همراه با سایر فلزات پایه مانند ورق مس و سرب یافت می شود. تاکنون نزدیک به 60 نوع کانی روی شناخته شده است. سولفور روی با نام اسفالریت یا بلاند (ZnS) مهمترین کانی به شمار می رود. از دیگر کانی‌های با اهمیت روی می‌توان به اسمیت زونیت ZnCO3، همی مورفیت Zn4Si2O7(OH) و زنسیت (ZnO) اشاره کرد. فلز روی سمی نیست اما حالتهایی به نام Zinc Shakes یا Zinc Chills وجود دارند که با استنشاق اکسید روی تازه و خالص تحریک می‌شوند که علائمی شامل تب، سردرد، خستگی، تنگی نفس، سرفه و طعم فلزی مشخص می شود که ظرف چند ساعت پس از مواجهه رخ می دهد.

تاریخچه فلز روی

آلیاژهایی که روی در آن ها قرار می‌گیرد، از قرن‌ها پیش استفاده می‌شده‌است. اشیاء رویی با ۸۷٪ روی در ترانسیلوانیا ما قبل تاریخ یافت شده‌اند.

استخراج و تصفیه روی نا خالص در ۱۰۰۰ سال پیش از میلاد مسیح در هند و چین صورت می‌گرفته‌است. در غرب نیز کشف فلز روی به ” آندریاس مارگراف ” آلمانی در سال ۱۷۴۶ بر می‌گردد.

شرح تولید برنج در اروپای غربی در کتاب‌های آلبرتوس مگنوس در سال ۱۲۸۴ به چشم می‌خورد. این فلز در قرن ۱۶ به میزان قابل توجه شناخته شد. ” آگریکولا ” در سال ۱۵۴۶ اعلام کرد که وقتی که سنگ معدن روی گداخته می‌شود فلز سفید می‌تواند منقبض شود و دیواره کوره را بتراشد. او در نوشته‌های خود به این مسئله نیز اشاره کرد که فلزی شبیه آن به نام Zincum درسیلسیا تولید می‌شده ‌است. پاراسلیوس اولین کسی در غرب بود که گفت Zincum فلزی جدید است که در مقایسه با فلزات دیگر خواص شیمیایی جداگانه‌ای دارد. نتیجه آن است که فلز روی زمانی شناخته شده که ” مارگراف ” کشفیاتش را شروع کرد و در حقیقت فلز روی دو سال زودتر توسط شیمیدان دیگری به نام ” آنتون ون سواب ” تجزیه شده و بدست آمده بود. اما تحقیقات ” مارگراف ” جامع تر بود و بخاطر تحقیقات این دو شخص آن‌ها به عنوان کاشفین روی شناخته می‌شوند. قبل از کشف تکنیک غوطه وری سولفید روی Calamine تنها منبع معدنی فلز روی بوده‌است.

تاریخچه فلز روی در ایران

معدن فیروزه نیشابور و مس قلعه زری است که از قدیمی‌ترین گزارش‌های مدون معدنی در ایران است که قدمت آن به ۴ تا ۵ هزار سال قبل از میلاد مسیح می‌رسد.

تمامی فعالیت‌های معادن سرب و روی تا قبل از جنگ جهانی دوم تقریبا به صورت باستانی انجام گرفته است. در دهه ۱۹۳۰ کارشناسان آلمانی شيوه معدن کاری جديد را به خصوص در زمینه معادن فلزی به ایران آوردند. معادن نخلك، سیاه کوه انارك، سرب بی‌بی شهربانو و چند معدن دیگر از جمله معادن سرب و روی فعال در این زمان بودند. معادن سرب و روی در سال هاي ۱۳۴۶ الی ۱۳۵۶ از رونق خوبی برخوردار بودند. اولین کارخانه تغلیظ سرب و روی به روش مدرن در سال ۱۳۴۰ با كمك يك شرکت فرانسوی در لكان استان مرکزی شروع به کار کرد. لازم به ذکر می‌باشد که تقریبا به مدت ۳۰ سال محصول معادن روی ایران بعد از فرآوری به صورت کنسانتره به خارج از کشور صادر می‌شده است. در سال ۱۳۷۱ اولین شمش روی در مقیاس پایلوت تولید گردید. چرا که بعد از جنگ تحميلی، با توجه به وجود معدن انگوران دیدگاه متخصصان داخلی به کسب تکنولوژی فلز روی معطوف گردید و در این مورد تحقیقات بسیاری در سطح کشوری جهت کسب تکنولوژی تولید شمش روی از کنسانتره و سنگ معدن انگوران انجام و منجر به تولید آن گردید.

از سال ۱۳۷۲ نیز تولید شمش روی در شرکت‌های متعددی که اکثراً در استان زنجان واقع هستند آغاز شده و تا به امروز مطابق با آخرین استانداردهای جهانی مشغول به تولید شمش روی با عیارهای متفاوت می‌باشند.

ویژگی‌ های عنصر روی

این فلز در درجه حرارت معمولی ترد و شکننده است و با ضربه‌ی چکش به راحتی می‌شکند. (قابلیت چکش خواری)
همچنین این ماده قابل نورد نیست.
قابل حل در اسیدها و بازها و غیرقابل حل در آب می‌باشد.
مانند فلزات دیگر به آرامی واکنش نشان می‌دهد. با اکسیژن و دیگر غیر فلزات ترکیب می‌شود.
با اسید رقیق واکنش نشان داده و گاز هیدروژن آزاد می‌کند.
حالت اکسیداسیون متداول این عنصر +2 می‌باشد.
الکتروشیمیایی قوی (باعث کاربرد آن در فرآیند گالوانیزه و باتری‌های قلیایی)
مقاومت کششی بالا
ظرفیت بالا برای عمل آوری سطح
نقطه ذوب و جوش پایین
مقاومت در برابر خوردگی
استحکام (استحکام کششی آن کمتر از نیمی از فولاد کربن است)
آلیاژ پذیری
انعطاف پذیری در 212 تا 302 درجه فارنهایت (در درجه حرارت‌های بالاتر به حالت شکننده تبدیل می‌شود).
خاصیت انعطاف‌پذیری در آلیاژهای روی، بیشتر از روی خالص است.
شکل پذیری
سختی کم روی خالص (آلیاژهای روی دارای مقاومت بیشتری هستند).
زمانیکه این فلز با 4% آلومینیوم آلیاژ شود، مقاومت تسلیم و سختی آن به اندازه زیادی افزایش می‌یابد .
خاصیت الکترونگاتیوی روی سبب استفاده وسیع آن در باتری‌های خشک شده است.
رسانایی متوسط

خواص فلز روی چیست

نام : روی| | zinc | Zn
عدد اتمی : 30
وزن اتمی 65.38
چگالی 7.133
نقطه ذوب 419.83 درجه سانتیگراد
درجه سختی بر حسب واحد موهس 2/5
دارای ظرفیت ۲ درگروهIIB جدول تناوب
دارای 4 ایزوتوپ پایدار طبیعی70 -68-66-64 Zn64 ) با48٫6٪ فراوانترین ایزوتوپ می‌باشد).
دارای 22 رادیو ایزوتوپ اکتیو Zn-65) با نیمه عمر 244٫26 روز و Zn-72 با نیمه عمر 46.5 ساعت پایدارترین و فراوانترین ایزوتوپ می‌باشند)
دیگر ایزوتوپ‌های رادیو اکتیو این عنصر نیمه عمرهای کمتر از 14 ساعت و بیشتر آن‌ها نیمه عمری کمتر از یک دقیقه دارند.
دارای ۴ حالت متا

منابع و معادن فلز روی

فلز روی در مناطق بسیاری در جهان یافت می شود و در بیش از ۵۰ کشور جهان معادن فلز روی وجود دارد. در طبیعت دو عنصر سرب و روی، اغلب همراه یکدیگرند. نزديك به ۷۰ درصد سرب معدنی از كانه‌های مخلوط سرب و روی که بطور معمول مقادیر روی در آن‌ها بیشتر از سرب است، توليد می‌شود.

کشورهای دارای بزرگترین منابع معدنی روی عبارتند از:

کشور چین
کشور استرالیا
کشور پرو
کشورهای اروپایی
کشور کانادا

ترکیبات فلز روی

اکسید روی: یکی از معروفترین ترکیبات فلز روی اکسید روی است که در صنایع مختلفی مانند لعاب، لاستیک، رنگ،پزشکی و بهداشت کاربرد دارد. برای مثال به عنوان رنگ‌دانه سفید در رنگ‌ها استفاده می‌شود. همچنین در استحکام ومقاومت لاستیک کاربرد داشته و همچنین به عنوان ضدآفتاب فیزیکی فروخته می‌شود. اکسید روی از روش های مختلفی به دست می‌آید که براساس روش تولید آن درجه خلوص و گریدهای متفاوتی دارد که شرکت باسط فرآور پویا با استفاده از روش تولید نوین و بهینه توانسته اکسید روی با درجه خلوص بالا و کیفیت عالی را تولید کند.

کلرید روی: از کلرید روی در بعضی صنایع پارچه سازی به عنوان ضدحریق استفاده می شود. الیاف ولکانیزه با خیساندن کاغذ در کلرید روی غلیظ ساخته می شود. از این ماده در تشخیص اثر انگشت استفاده می شود. در صنعت پزشکی، در درمان سرطان پوست موثر است.

سولفید روی: در رنگ‌های شب تاب و متیل روی در آزمایشگاه شیمی آلی. تقریباً یک چهارم فراورده‌های روی به صورت ترکیبات روی مورد مصرف قرار می‌گیرد.

فرآوری، استخراج و تولید فلز روی

۸۰ درصد معادن روی در زیرزمین، ۸ درصد به صورت روباز و مابقی به صورت ترکیبی از دو حالت روباز و زیرزمینی هستند. از لحاظ حجم تولید فلز روی، ۶۴ درصد از معادن زیرزمینی (پوشیده)، ۱۲ درصد معادن روباز و ۱۵ درصد از معادن ترکیبی به دست می‌آید.

در مورد سایر فلزات به ندرت تولید فلز از خاک به طور مستقیم انجام می‌شود، برای انجام فرآیند تغليظ، خاک معدنی خردایش شده و سپس جداسازی سایر فلزات انجام می‌شود، به صورت معمول کنسانتره روی با غلظت %۵۵، از کمی سرب، مس و آهن تشکیل می‌شود. فرآیند تغليظ اغلب در محل معدن انجام می‌شود تا هزینه‌های حمل و نقل به حداقل برسد.

مراحل استخراج فلز روی

قبل از استخراج فلز روی عملیات تشویه و زینترینگ جهت جداسازی گوگرد انجام می‌شود. سپس روی با استفاده از ایکی از سه روش زیر استخراج می‌شود.

روش پیرومتالوژی
روش هیدرومتالورژی
فرآیند تولید شمش روی از خاک روی
تولید روی از ضایعات و بازیافت آن

برای اطلاع از جزئیات بیشتر در این خصوص، می‌توانید مطلب “روش‌های تولید یا استخراج فلز روی” را مطالعه نمایید.

کاربردهای فلز روی

کاربردهای فلز روی سالانه حدود ۱۴ میلیون تن روی در جهان تولید می‌شود، بیش از نصف این مقدار در صنعت گالوانيزاسيون مصرف می‌شود. حدود 15 درصد در آلیاژهایی با پایه روی که بیشتر در صنایع ریخته گری (Die Casting) مورد استفاده قرار می‌گیرد و 10 درصد در تولید برنج و برنز مصرف می‌شود. مقدار قابل توجهی روی هم در روی نورد شده که شامل roofing ,gutter ,down pipe است مصرف می‌شود مابقی در ترکیباتی همانند اکسید روی و سولفات روی مصرف می شود، عرضه کنندگان دست اول، طیف گستردهی از مصارف روی را پوشش می دهند

اصلی ترین کاربردهای فلز روی عبارتند از:

صنایع ساختمانی
حمل و نقل
مصارف خوراکی
لوازم الکتریکی و الکترونیکی

کابردهای فلز روی و ورق فلز روی طور مفصل در مطلبی جداگانه تحت عنوان “کاربردهای فلز روی در صنایع مختلف” شرح داده شده است.

پیشنهاد می‌کنیم مطالب زیر را مطالعه نمایید: