نقره – همه چیز درباره فلز نقره

نقره - همه چی درباره نقره

نقره (Ag) ، عنصر شیمیایی ، فلزی براق سفید رنگ که به دلیل زیبایی تزئینی و رسانایی الکتریکی ارزش به سزایی در بازار دارد . این فلز در گروه 11 (Ib) و دوره 5 جدول تناوبی ، بین مس (دوره 4) و طلا (دوره 6) قرار دارد و خواص فیزیکی و شیمیایی آن در حد متوسط ​​بین این دو فلز است.

فرمول نقره

 

ویژگی های عنصر نقره

عدد اتمی 47
وزن اتمی 107.868
نقطه ذوب 960.8 درجه سانتی گراد (1861.4 درجه فارنهایت)
نقطه جوش 2212 درجه سانتی گراد (4014 درجه فارنهایت)
وزن مخصوص 10.5 (20 درجه سانتی گراد [68 درجه فارنهایت])
حالت های اکسیداسیون +1, +2, +3
ساختار الکترونی [Kr] 4 10 5 1

 

خواص نقره، کاربردهای آن

نقره همراه با طلا و فلزات گروه پلاتین جزو یکی از فلزات گرانبها است . این عنصر به دلیل کمیابی نسبی، رنگ سفید درخشان، چکش خواری، شکل پذیری  و انعطاف بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون اتمسفر، از دیرباز در ساخت سکه ، زیور آلات و جواهرات نقره استفاده می شده است . این فلز دارای بالاترین رسانایی الکتریکی و حرارتی شناخته شده در بین تمام فلزات است و در ساخت مدارهای الکتریکی چاپی و به عنوان پوشش رسوب بخار برای تجهیزات الکترونیکی نیز استفاده می شود . همچنین با عناصری مانند نیکل یا پالادیوم برای استفاده در تماس های الکتریکی آلیاژ می شود.نقره نیز به عنوان یک کاتالیزور به دلیل توانایی منحصر به فرد خود در تبدیل اتیلن به اکسید اتیلن، که پیش ساز بسیاری از ترکیبات آلی است,کاربرد دارد. نقره یکی از عناصریست که کمترین واکنش شیمیایی را در بین عناصر انتقالی دارد.

ظرف چای با علامت سازنده CN، علامت مشخصه برای 1767-1768، لندن. در موزه ویکتوریا و آلبرت لندن.

 

زیورآلات و تزیینات نقره در مقبره های سلطنتی به 4000 سال قبل از میلاد مسیح برمی گردد. این احتمال وجود دارد که طلا و نقره تا 800 سال قبل از میلاد در تمام کشورهای بین رود سند و رود نیل به عنوان پول استفاده می شده است.

 

این فلز به طور گسترده در طبیعت توزیع شده است، اما مقدار کل آن در مقایسه با فلزات دیگر بسیار ناچیز است. این فلز به منزله 0.05 قسمت در میلیون از زمین پوسته است. عملاً تمام سولفیدهای سرب ، مس و روی حاوی مقداری عنصر Ag هستند. سنگ معدن نقره ممکن است حاوی مقادیری از نقره تا چندین هزار اونس تروی در هر تن آویردوپوآ یا حدود 10 درصد باشد.

برخلاف طلا، نقره در بسیاری از مواد معدنی طبیعی وجود دارد. برای نقره مهم ترین موضوع ذخیره چنین ترکیباتی به عنوان مواد معدنی تتراهدریت و argentite سولفید نقره می باشد. نقره 2 S معمولا شبیه دیگر سولفید ها از جمله سرب و مس، و همچنین چندین سولفید دیگر که برخی از آنها در بیشتر اوقات حاوی آنتیموان هستند نیز می باشد. این فلز به طور کلی در سنگ معدن سرب، سنگ معدن مس و آرسنید کبالت یافت می شود. درسنگ معدن و همچنین اغلب در طبیعت همراه با طلا قابل پیدا شدن است. و بیشتر به عنوان یک محصول جانبی از سنگ معدن استخراج شده و برای به دست آوردن فلزات دیگر فرآوری می شود. رسوبات نقره بومی (از نظر شیمیایی آزاد یا غیر ترکیبی) نیز از نظر تجاری مهم و ارزشمند هستند.

آرژانتیت

از آنجا که اکثر سنگ‌های معدنی حاوی نقره حاوی فلزات مهم سرب، مس یا روی یا ترکیبی از این سه هستند، بخش نقره‌ دار این سنگ‌ها اغلب به عنوان محصول جانبی تولید مس و سرب بازیافت می‌شود. سپس نقره خالص با ترکیبی از ذوب توسط آتش یا پالایش الکتریکی از بخش خام آن ها بازیابی می شود. درباره نحوه انجام فرآیند بازیابی و پالایش این فلز ، در همین مقاله خواهیم پرداخت.

جدول نقره
کشور تولید معدن 2016 (تن متریک)* درصد تولید معادن جهان ذخایر نشان داده شده 2016 (تن متریک)* درصد ذخایر نشان داده شده جهان**
مکزیک 5,600 20.7 37,000 6.5
پرو 4,100 15.2 120,000 21.1
چین 3,600 13.3 39,000 6.8
فلفل 1,500 5.6 77,000 13.5
استرالیا 1,400 5.2 89,000 15.6
لهستان 1,400 5.2 85,000 14.9
روسیه 1,400 5.2 20,000 3.5
بولیوی 1,300 4.8 22,000 3.9
ایالات متحده 1,100 4.1 25,000 4.4
کشورهای دیگر 5,400 20 57,000 10
کل جهان 27,000 100*** 570,000 100***

*تخمین زدن متریال

**شامل نقره قابل حصول از سنگ معدن فلزات پایه است

***جزئیات به دلیل گرد کردن به کل داده مقداری اضافه نشده است

منبع: وزارت کشور ایالات متحده، خلاصه کالاهای معدنی 2017

از لحاظ تاریخی، استفاده عموم مردم از نقره، پولی بوده است ، به شکل ذخایر شمش نقره و در سکه . با این حال، در دهه 1960، تقاضا برای مقاصد صنعتی، به ویژه صنعت عکاسی ، از کل تولید سالانه جهانی فراتر رفت. در اوایل قرن بیست و یکم، دوربین‌های دیجیتال جایگزین دوربین‌هایی شدند که از فیلم استفاده می‌کردند، اما تقاضا برای نقره از سایر بخش‌ها – مانند ظروف استرلینگ و آبکاری شده، زیور آلات، جواهرات، ضرب سکه، قطعات الکترونیکی و سلول‌های فتوولتائیک- همچنان مهم بود.

آلیاژهای نقره با مس سخت ‌تر، مقاوم تر و قابل ذوب ‌تر از نقره خالص هستند و برای جواهرات و سکه استفاده می‌شوند. نسبت در این آلیاژها بر حسب ظرافت بیان شده است ، که به معنی بخش هایی از نقره در هزار آلیاژ است .نقره استرلینگ دارای 92.5 درصد نقره و 7.5 درصد فلز دیگر، معمولاً مس است. یعنی دارای ظرافت 925 است. نقره جواهر آلیاژی است حاوی 80 درصد نقره و 20 درصد مس (800 ریز). طلای زردی که در جواهرات استفاده می شود از 53 درصد طلا، 25 درصد نقره و 22 درصد مس تشکیل شده است.از نقره در خانه ها به عنوان جوهرات,وسایل زینتی استفاده می شود.گاها برخی ها برای درمان از این فلز استفاده میکنند.

نقره طبیعی از مخلوطی از دو پایدار تشکیل شده است ایزوتوپ ها : نقره-107 (51.839 درصد) و نقره-109 (48.161 درصد). این فلز با هوای مرطوب یا اکسیژن خشک واکنش نمی دهد، اما به طور سطحی توسط ازن مرطوب اکسید می شود . در دمای اتاق به سرعت توسط گوگرد یا سولفید هیدروژن کدر می شود . اما در حالت مذاب، این عنصر می تواند تا 22 برابر حجم اکسیژن خود را حل کند. و در انجماد، بیشتر اکسیژن دفع می شود که این مورد به عنوان پدیده ای جالب شناخته می شود.

این را می توان با افزودن یک ماده اکسید کننده مانند زغال چوب به مذاب کنترل کرد. این عنصر به آسانی در اسید نیتریک و در اسید سولفوریک غلیظ داغ حل می شود. این فلز همچنین در اسیدهای اکسید کننده و در محلول های حاوی یون سیانید در حضور اکسیژن یا پراکسید حل می شود. انحلال در محلول های سیانید به تشکیل دی سیانوآرژانتات بسیار پایدار، [Ag(CN) 2 ]  ، یون نسبت داده می شود .

مانند مس، نقره دارای یک الکترون s  منفرد می باشد. در خارج از پوسته کامل است، اما علیرغم شباهت در ساختارهای الکترونیکی و انرژی های یونیزاسیون ، شباهت های نزدیک کمی بین نقره و مس وجود دارد.

ترکیبات نقره

برای ساخت این فلز، حالت اکسیداسیون بسیار مهم است که در تمام شیمی مقدار معمولی آن حالت +1 باشد، اگرچه حالت های +2 و +3 شناخته شده اند.

ترکیبات شامل کلرید نقره (AgCl)، برمید نقره (AgBr)، و یدید نقره (AGI). هر یک از این موارد در عکاسی بر فرض مثال کلرید نقره به عنوان ماده حساس به نور در کاغذهای چاپ عکاسی و همراه با برمید نقره در فیلم ها و صفحات خاص عمل می کند. همچنین در ساخت کاغذها و فیلم های عکاسی و همچنین در باروری ابرها برای باران سازی مصنوعی و در برخی از ضد عفونی کننده ها استفاده می شود . هر سه هالید از نیترات نقره (AgNO 3 ) مشتق شده اند که مهمترین نمک نقره معدنی است. علاوه بر این نمک ها، نیترات نقره نیز ماده اولیه برای تولید سیانید نقره مورد استفاده در آبکاری نقره است .

پالایش نقره چیست؟

پالایش این فلز معمولاً آخرین فرآیند در تولید نقره با خلوص بالا مناسب برای فروش در بازار است. اما این مورد نیاز به خلوص بالایی دارد و معمولاً باید حداقل خلوص 99.9 درصد و در بیشتر موارد خلوص 99.99 درصد و در برخی موارد 99.999 درصد خلوص بسته به مصرف نهایی داشته باشد.

پالایش نقره

این فلز را می توان به اشکال مختلف در این خلوص به فروش رساند، مانند میله، پودر، گرانول و مفتول – در بیشتر موارد شکل فیزیکی این فلز پس از فرآیند تصفیه این فلز تغییر خواهد کرد. با این حال، بسته به منبع نقره، مراحل مختلف پالایش نقره متفاوت خواهد بود. بنابراین، مهم است که ابتدا منابع را قبل از توصیف فرآیندهای پالایش نقره درک کنید.

میزان استخراج نقره

 

دو نوع اصلی در بخش پالایش را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

  1. استخراج شده – تولید اولیه نامیده می شود
  2. بازیافت شده – نقره ثانویه نامیده می شود
حتما بخوانید  ردیابی حیوانات گمشده با تگ شناسایی یا پلاک اسم

پالایش اولیه و ثانویه نقره

در حالی که روش های مختلف پردازش برای افزایش غلظت این فلز تا نقطه ای که بتوان آن را تصفیه کرد استفاده می شود، مرحله نهایی تصفیه ممکن است برای پردازش خوراک نقره از هر نوع منبع بسته به ترکیب سفارشی شود.

ابتدا باید بفهمیم پالایش نقره چیست. متفاوت از سایر فرآیندها مانند کلسینه کردن یا ذوب، در طول تصفیه، ترکیب شیمیایی فلز مبدا تغییر نمی کند و در بیشتر موارد ثابت می ماند، اما فرآیند تصفیه منجر به ایجاد یک فلز خالص تر می شود. معمولاً فرآیند پالایش با استفاده از فرآیندهای هیدرومتالورژیکی و میزان کمتر اما متداول از فرآیندهای پیرومتالورژیکی انجام می شود.

وقتی صحبت از تصفیه این فلز می شود، به فرآیند تصفیه صنعتی فلزات اشاره می کنیم. بسته به اینکه فلز اصلی مس، طلا، سرب یا روی باشد، تصمیم می گیریم که چگونه تصفیه شود و چه فرآیند متالورژی دقیقی اعمال شود.

پالایش نقره از کنسانتره فلزی

از کنسانتره مس

کنسانتره‌های سولفید مس ذوب می‌شوند و منجر به ایجاد مس برآمده (همانند یک قسمت تاول زده از بدن) می‌شود که حاوی تقریباً 97 تا 99 درصد نقره‌ای است که در کنسانتره اولیه وجود داشت. سپس مس (اصطلاحا) تاول ‌زده به ‌صورت الکترولیتی تصفیه می‌شود و لجن‌ها روی آند یا در پایین مخزن پالایش جمع می‌شوند.

این لجن ها حاوی ناخالصی های نامحلول مانند نقره هستند. لجن ها جمع آوری و ذوب می شوند و تمام فلزات به جز طلا، فلزات گروه پلاتین (PGMs) و نقره اکسید می شوند. فلزی که بازیافت می شود دوره نام دارد که معمولاً حاوی 0.5-5٪ طلا، 0.1-1٪ PGMs است. با تعادل به عنوان نقره فلز دوره به آند ریخته می شود و در محلول نیترات الکترولیز می شود تا این فلز با خلوص بالا به دست آید .

از کنسانتره و سنگ معدن طلا و نقره

شستشوی سیانید اغلب برای بازیابی طلا از سنگ معدن آن استفاده می شود. ذرات ریز طلا به راحتی در سیانید حل می شوند، معمولاً با استفاده از غلظت NaCN 0.02-0.05٪. اگر محتوای اکسیژن محلول به اندازه کافی زیاد نباشد، ممکن است هوادهی دهد که امکان بروز اشکال در پالایش را فراهم می کند.

4 طلا + 8 NaCN + O2 + 2 H2O → 4 NaAu(CN)2 + 4 NaOH

پس از حل شدن در سیانید، طلا باید از محلول سیانید باردار بازیابی شود. اغلب، از فرآیند رسوب روی مریل-کرو یا جذب طلا بر روی کربن فعال استفاده می شود.

مراحل فرآیند مریل کرو عبارتند از: حذف اکسیژن، اختلاط در پودر روی ریز و بازیابی رسوب طلا با فیلتراسیون.

افزودن روی منجر به تشکیل کمپلکس سیانید روی و فلز طلا می شود.

2 Au(CN) + Zn → 2 Au + Zn(CN)42-

اسید سولفوریک برای حل کردن هرگونه ناخالصی روی که با طلا رسوب کرده است استفاده می شود. مواد جامد طلای نهایی به شمش های دوره طلا ذوب می شوند.

این فلز نیز به راحتی با استفاده از سیانید شسته می شود و می توان آن را با همان روش هایی که برای بازیابی طلا به کار می رود، بازیابی کرد. با این حال، electrowinning ثابت کرده است که یک جایگزین اقتصادی حتی بیشتر است که در هنگام استفاده از فناوری emew. الکترووینینگ را می توان مستقیماً پس از شستشوی سیانید استفاده کرد که در نتیجه مراحل فرآیند کمتر و در نتیجه هزینه های عملیاتی کاهش می یابد.

از کنسانتره روی 

کنسانتره سولفید روی بو داده و با اسید سولفوریک شسته می شود. لیچ اسید سولفوریک اکثریت روی را در خود حل می کند و 5 تا 10 درصد را همراه با ناخالصی های طلا، سرب و نقره در مخازن باقی می گذارد. باقیمانده یا به کارخانه ذوب سرب فروخته می شود که در آن بازیابی این فلز به همان روشی که از کنسانتره سرب انجام می شود اتفاق می افتد یا به یک کوره بخار داده می شود.

کربن در کوره بخار به صورت پودر کک یا زغال سنگ، روی را به فلز تبدیل می کند که تبخیر شده و از گازها جدا می شود و کوره ها را به عنوان اکسید روی ناخالص می گذارد. بیش از 50 درصد نقره همراه با روی است. اکسید روی به یک کارخانه ذوب روی برگردانده می شود و در باقیمانده مواد , ترکیبی از سرب و نقره جمع آوری می شود که به یک کارخانه ذوب سرب فروخته می شود.

از کنسانتره سرب

کنسانتره های سولفید سرب بو داده و ذوب می شوند تا شمش سرب تشکیل شود. ناخالصی های مختلف از جمله آنتیموان، آرسنیک، نقره و قلع با فرآیندهای مختلف حذف می شوند. این فلز با فرآیند پارکز حذف می شود. در این روش استخراج مایع (حلال)، روی به مخلوط مذاب سرب/نقره اضافه می شود و به آرامی سرد می شود.

به دلیل نقطه ذوب بالا و وزن مخصوص پایین روی، قبل از سرب جامد می شود. نقره موجود در مخلوط در پوسته روی متمرکز می شود زیرا 3000 برابر بیشتر از سرب در روی حل می شود.

طلا همچنین با روی اضافه شده واکنش می دهد و این آلیاژ طلا- نقره- روی به راحتی از سرب مایع جدا می شود.  باقیمانده سرب-طلا-نقره توسط کاپولاسیون، فرآیند حرارت دادن به دمای بالا (> 800 درجه سانتیگراد) تحت شرایط شدید اکسید کننده برای حذف ناخالصی، بازسازی می شود.

ابتدا آنتیموان، آرسنیک و روی اکسیده و حذف می‌شوند و به دنبال آن سرب، با بیسموت، مس و تلوریم آخرین اکسیده‌ شده ها هستند و به ‌عنوان اضافات این سیستم به نام «لیتراژ مس» حذف می‌شوند.

آلیاژ طلا و نقره باقیمانده معمولاً دارای خلوص 99.9٪ است. برای جدا کردن طلا از نقره تصفیه شده، از فرآیندی به نام “جداسازی” استفاده می شود.

متداول‌ترین روش هضم آلیاژ با اسید نیتریک این است که در آن نقره حل می‌شود، طلای باقی‌مانده شسته می‌شود و این فلز از فرآیند شستشو به ‌صورت کلرید نقره با افزودن نمک رسوب می‌کند.

از ضایعات فلزی

تقریباً 55 درصد از این فلز مورد استفاده در جهان در سال 2019 برای ساخت صنعتی استفاده شده است که این شامل صنعت عکاسی نیز می شود. در آن زمان کمی بیش از 25 درصد این فلز در ساخت جواهرات و ظروف استفاده می شد.

نمودار تقاضا و بازیافت نقره

در صنعت عکاسی، این فلز را می توان از محلول های پردازش عکاسی مصرف شده از طریق روش های الکترولیتی بازیافت کرد.

ام در صنعت جواهرسازی، ضایعات جواهرات مرغوب را می توان دوباره آلیاژ کرد و این فلز را در محل بازیافت کرد. این فرآیند شامل جمع‌آوری گرد و غبار ریز است که هنگام صیقل دادن و آسیاب شدن فلزات گرانبها به وجود می‌آید که به عنوان « jewelry sweeps» شناخته می‌شود. گرد و غبار ذوب شده و برای به دست آوردن نقره خالص تصفیه می شود.

اغلب ضایعات این فلز با عیار پایین ارزش بسیار کمی دارند و برای فرآوری به کارخانه ذوب بازگردانده می شود. روش هایی که برای بازیافت طلا به کار می روند، مانند سیانیداسیون، معمولاً برای ضایعات مقرون به صرفه نیستند.

موارد مصرف 

اگرچه این فلز به مرور زمان کدر میشود ولی با این همه در صنعت طلاسازی جز محبوب ترین متریال ها میباشد که قیمت مناسبتری نسبت به طلا دارد. همچنین از این فلز برای ساخت ظروف دکوری ، گل ، آیینه و شمعدان ، آلیاژ های لحیم ، کنتاکت های الکتریکی و باتری ها نیز استفاده میشود.

 

عیار نقره چیست؟

این فلز هم مثل هر فلز دیگری داری خلوص میباشد ، شاید از خود بپرسید یعنی چه ؟ شناخته شده ترین فلز طلا در ایران طلای 18 عیار یا همان 750 است ، اگر عیار طلای خالص 1000 باشد این بدین معنیست که طلای 750 عیار دارای ناخالصیست ، این مورد در فلز نقره هم صدق میکند با این تفاوت که رایج ترین عیار نقره در ایران با عیار 925 شناخته میشود.

تفاوت نقره خالص و نقره 925

همانگونه که در بالا اشاره شد این فلز بافت نرمی دارد و با کوچکترین فشار روی سطح ، رد آن خواهد ماند به همین دلیل با ترکیب مقداری ناخاصلی این نرمی مقداری کم شده و آسیب پذیری آن کمتر خواهد شد.

اما این ترکیب معایب و مزایایی دارد  که به آن اشاره میکنیم :

مزایا

  1. افزایش مقاوت فلز
  2. آسیب پذیری کمتر
  3. کاهش قیمت

معایب

  1. کدر شدن به مرور زمان
  2. ترکیب بیش از حد ناخالصی توسط برخی سازندگان

 

سطع این فلز سفید براق است که شکل‌پذیر بوده  و نرم و چکش خوار است. در برابر اکسیداسیون مقاوم است اما در هوا وقتی ترکیب‌های گوگردی بر آن اثر بگذارد تیره می‌شود.این فلز در دمای ۹۶۱ ذوب میشود و در نقطه ذوب به شدت اکسیژن را جذب میکند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *