عنصر قلع با علامت اختصاری Sn در گروه 14 جدول تناوبی قرار دارد. این عنصر در زبان لاتین به نام Stannum شهرت دارد و از نظر فراوانی 49 امین عنصر پوسته زمین است. قلع به صورت عنصر آزاد در طبیعت یافت نمی شود و تولید شمش قلع مرسوم است. نام سنگیکه از قلع استخراج می شود کاسیتریت است. کاسیتریت در واقع اکسید قلع می باشد.
از لحاظ تاریخچه قلع یکی از قدیمی ترین فلز شناخته شده توسط بشر است که همزمان با فلز برنز در ریخته گری استفاده می شد.
در دهه 1800 قلع یک ماده معمول در زندگی طبقه فرودست جامعه بود زیرا به راحتی می توانستند آهن و فولاد را قلع اندود کرده و برش دهند در سال 1870 قلع حتی در تولید اسباب بازی های کودکان، قهوه جوش و قاشق نیز استفاده می شده است.
10 کاربرد قلع چیست؟
- روکش : قلع یک ماده ضد زنگ و ضد فرسایش است و از این رو استفاده گسترده ای در پوشش فلزات دارد.
- صنایع کنسروسازی: فلز قلع کمترین خطر را برای انسان دارد و سمی نیست و از این رو در صنایع کنسروسازی جهت نگهداری مواد غذایی طولانی مدت از ان استفاده می گردد.
- کاتالیزور: برای سرعت بخشیدن به واکنش های شیمیایی از قلع استفاده می شود.
- ساخت آلیاژ: قلع در ساخت آلیاژهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرد مانند برنز، مفرغ، بابیت. و…
- لحیم کاری: فلز قلع یک فلز مناسب جهت لحیم کاری است به سرعت ذوب شده و قطعات را به هم متصل می کند. سیم های لحیم از 60 درصد قلع و 40 درصد سرب تشکیل شده اند.
- صنعت برق: این فلز کاربرد وسیعی در صنعت سیم و برق دارد.
- آهنربا: یکی از آلیاژهای مهم قلع نیوبیوم است که میدان مغناطیسی قابل توجهی ایجاد می کند. این ابررسانا قادر است با وزن چند کیلویی خود، میدان های مغناطیسی چند تنی ایجاد کنند.
- نساجی: در صنعت چاپ روی پارچه، کلرید قلع در تولید رنگ های چاپ استفاده می شود.
- شیشه سازی: نمک های قلع به عنوان ضد مه و یخ زدگی در شیشه ها استفاده می شوند.
- پلاستیک سازی: ترکیبات قلع در پلاستیک های پی وی سی استفاده می شود.
برای کاربرد های بیشتر به ادامه مطلب مراجعه فرمایید.
نحوه تولید شمش قلع از ابتدا تا تولید شمش چگونه است؟
مواد اولیه
مواد اولیه تولید شمش قلع سنگ معدنی است که کاسیتریت نام دارد و در واقع اکسید قلع می باشد. این ماده معدنی خالص نیست و اغلب با سنگ های معدنی دیگری نظیر سنگ آهک، سیلیس و نمک یافت می شود و برای خالص سازی قلع و تولید شمش قلع نیاز به انجام مراحلی می باشد که در کارخانه های فرآوری این مراحل انجام می پذیرد.
فرآیند استخراج
در معدن های روباز با استفاده از دستگاه ها و ماشین آلات سنگ معدنی کاسیتریت خرد می شود و به اندازه های بزرگ تا کلوخه تقسیم می گردند . معمولا ابعاد سنگ ها باید قابل کنترل باشند.
مواد معدنی ریزدانه معمولا به عنوان رسوبات سطحی شناخته می شوند و در آبرفت و رودخانه انباشته می شوند. معمولا ماسه سنگ های بستر رودخانه مقادیر زیادی قلع دارند که همراه با لایروبی استخراج آنها انجام می گیرد. سنگ های استخراج شده توسط بیل یا قرقره حمل می شوند.
سنگ معدن وارد سوله پاکسازی شده و در یک صفحه ذرات ریز و درشت آن جدا می شوند و در یک مخزن شناور مواد شیمیایی خاصی اضافه می گردد تا ذرات قلع بالا بیایید و توسط مواد مغناطیسی غربال شوند. در این حالت کنستانتره قلع تولید می شود که 70 تا 77 درصد وزنی قلع است.
فرایند اصلی تولید قلع
ذوب شدن: کنستانتره قلع وارد کوره می شود که همراه با زغال سنگ است. در این مرحله ممکن است اهک یا ماسه سنگ اضافه شود و واکنش های خاصی ایجاد شود.
دما در این مرحله تا حدود 1400 درجه می رسد. کربن موجود در کوره با دی اکسید کرب واکنش داده و مونواکسید کربن تولید می شود و مونواکسید با کاسیتریت واکنش داده و قلع خام و دی اکسید کربن تولید می گردد . قلع ممکن است با سباره واکنش دهد و به همین دلیل در کوره بعدی همراه با کربن پردازش مجدد می شود.
اهن و سنگ آهن سرباره های کوره را تشکیل می دهند و برای بازیافت قلع استفاده می شوند و به ماده سرسخت معروف هستند.
پالایش: در این مرحله قلع کوره دوم در نقطه ذوب کمتری قرار می گیرد و در یک سطح شیب دار پائین می رود این فرآیند انحلال است و بسیاری از مواد نظیر اهن، مس و انتیموان حذف می شود قلع مذاب در کتری قطبی با بخار، هوای فشرده یا قطب های چوب سبز هم زده می شود. به این فرآیند جوشاندن می گویند. چوب سبز به دلیل مرطوب بودن، بخار را همراه با هم زدن مکانیکی قطب ها تولید می کند.
از همین استفاده خام، اما مؤثر از میله های چوبی بود که کتری قطبی نام خود را گرفت. بیشتر ناخالصی‌های باقی‌مانده به سطح بالا می‌آیند تا یک کف ایجاد کنند که حذف می‌شود. قلع تصفیه شده اکنون حدود 99.8 درصد خالص است.
برای خالص سازی بیشتر قلع یک مرحله الکترولیت قلع به آن اضافه می شود. و توسط اند و کاتد و جریان الکتریکی خالص سازی قلع انجام می پذیرد. در این مرحله ناخالصی های سرب و بیسموت جدا می شوند. قلع از اند جدا شده و در کاتد رسوب می کند.
شمش قلع با پودر قلع چه تفاوتی دارد؟
شمش قلع دارای خلوص بالایی از قلع است. قیمت بالایی دارد و در سیم های مسی، آبکاری، قلع کاری و تولید آلیاژ استفاده می شود . به رنگ نقره ای براق بوده و انعطاف پذیر است.
پودر قلع برای دریچه ها و اینه ها استفاده می شد و امروزه کاربرد وسیعی برای تولید ورق قلع دارد که برای بسته بندی استفاده می شود.
سخن پایانی
فلز قلع یک فلز مهم است که از دیرباز مورد استفاده قرار می گرفته است. این فلز به صورت اکسید در طبیعت وجود دارد و برای تولید شمش ان نیاز به پالایش در کارخانه است. کاربردهای شمش قلع و پودر قلع متنوع است که در این مقاله به بررسی آنها پرداختیم.
