เฮ้! ฉันเป็นซัพพลายเออร์ในธุรกิจโลหะ และฉันได้ติดต่อกับโลหะทุกประเภทมาเป็นเวลานานแล้ว คำถามหนึ่งที่มักจะผุดขึ้นมาคือ "โลหะถูกสกัดจากแร่ได้อย่างไร" เอาล่ะ มาดำดิ่งลงไปในมันกันดีกว่า
ก่อนอื่น แร่คืออะไร? แร่เป็นหินที่มีโลหะเฉพาะหรือสารประกอบโลหะเพียงพอที่จะทำให้คุ้มค่าที่จะแยกโลหะออกจากแร่เหล่านั้น ไม่ใช่ว่าหินทั้งหมดจะเป็นแร่ ตัวอย่างเช่น เพียงเพราะมีทองแดงอยู่เล็กน้อยในหินสุ่มไม่ได้หมายความว่ามันเป็นแร่ จะต้องมีความเข้มข้นสูงเพียงพอ
มีวิธีการที่แตกต่างกันสองสามวิธีในการแยกโลหะออกจากแร่ และวิธีที่เราใช้นั้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของโลหะ
1. การสกัดโลหะที่มีปฏิกิริยาน้อย
เริ่มจากโลหะที่เกิดปฏิกิริยาน้อย เช่น ทองแดง เงิน และทองกันก่อน โลหะเหล่านี้ไม่มีปฏิกิริยามากจนบางครั้งสามารถพบได้ในรูปแบบบริสุทธิ์ในธรรมชาติ แต่โดยส่วนใหญ่แล้วพวกมันยังอยู่ในแร่
วิธีการหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปสำหรับโลหะเหล่านี้คือคั่ว- โดยพื้นฐานแล้วการคั่วคือการให้ความร้อนแก่แร่ในที่ที่มีอากาศ ตัวอย่างเช่น หากเรามีแร่คอปเปอร์ซัลไฟด์ เมื่อเราย่างมัน ปฏิกิริยาต่อไปนี้จะเกิดขึ้น:
2Cu₂S + 3O₂ → 2Cu₂O + 2SO₂
จากนั้นทองแดง (I) ออกไซด์สามารถรีดิวซ์เป็นโลหะทองแดงได้อีก เราสามารถใช้คาร์บอนเป็นตัวรีดิวซ์ได้ ปฏิกิริยาเป็นดังนี้:
2CUCI + CRO CO → 4C + ซีโอโอ
นี่เป็นวิธีง่ายๆ ในการรับทองแดงจากแร่ของมัน มีการใช้มานานหลายพันปีแล้ว และยังคงมีความเกี่ยวข้องมาจนถึงทุกวันนี้
อีกวิธีหนึ่งสำหรับโลหะที่มีปฏิกิริยาน้อยก็คือกระแสไฟฟ้า- ตัวอย่างเช่น ในการทำให้ทองแดงบริสุทธิ์ เราใช้กระแสไฟฟ้า เราสร้างแอโนดจากทองแดงที่ไม่บริสุทธิ์ และแคโทดจากทองแดงบริสุทธิ์ อิเล็กโทรไลต์มักเป็นสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสารละลาย ไอออนของทองแดงจากขั้วบวกจะละลายลงในสารละลาย และสะสมไว้บนแคโทดเป็นทองแดงบริสุทธิ์ ด้วยวิธีนี้เราจะได้ทองแดงคุณภาพสูงจริงๆ คุณสามารถหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้งานกับโลหะบางชนิดได้ เช่นการฝังโลหะหรือออนเลย์ซึ่งอาจใช้ทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง
2. การสกัดโลหะที่มีปฏิกิริยาปานกลาง
โลหะ เช่น สังกะสี เหล็ก และตะกั่ว จัดอยู่ในกลุ่มที่มีปฏิกิริยาปานกลาง วิธีการสกัดโลหะที่พบบ่อยที่สุดคือลดด้วยคาร์บอน-
ลองใช้เหล็กเป็นตัวอย่าง เหล็กส่วนใหญ่สกัดจากแร่ออกไซด์ (Fe₂O₃) ในเตาถลุงเหล็ก ขั้นแรก ออกไซด์จะผสมกับโค้ก (ซึ่งเกือบจะเป็นคาร์บอนบริสุทธิ์) และหินปูน (CaCO₃) เมื่อถูกความร้อนในเตาหลอมจะเกิดปฏิกิริยาต่อไปนี้:
โค้กเผาไหม้ในอากาศร้อนเพื่อผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์:
C + O₂ → CO₂
จากนั้นคาร์บอนไดออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับโค้กมากขึ้นจนเกิดเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์:
CO₂ + C → 2CO
คาร์บอนมอนอกไซด์เป็นตัวรีดิวซ์ จะลดเหล็ก (III) ออกไซด์ในออกไซด์ให้เป็นโลหะเหล็ก:
เฟ₂O₃ + 3CO → 2เฟ + 3CO₂
หินปูนมีไว้เพื่อขจัดสิ่งสกปรก มันสลายตัวเป็นแคลเซียมออกไซด์:
CaCO₃ → CaO + CO₂
จากนั้นแคลเซียมออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับสิ่งเจือปน เช่น ซิลิกา ทำให้เกิดตะกรันซึ่งสามารถกำจัดออกได้ง่าย
สำหรับสังกะสี เราก็ใช้วิธีที่คล้ายกันเช่นกัน ซิงค์เบลนด์ (ZnS) จะถูกคั่วครั้งแรกเพื่อสร้างซิงค์ออกไซด์:
2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂
จากนั้นซิงค์ออกไซด์จะลดลงด้วยคาร์บอน:
ZnO + C → Zn + CO
นี่ทำให้เรามีโลหะสังกะสี ที่การปลูกถ่ายออลออนโฟร์อาจใช้โลหะที่มีปฏิกิริยาปานกลางบางส่วนในโครงสร้าง
3. การสกัดโลหะที่มีปฏิกิริยาสูง
โลหะ เช่น อลูมิเนียม โซเดียม และแมกนีเซียม มีปฏิกิริยาสูง เราไม่สามารถใช้คาร์บอนเพื่อลดออกไซด์ได้ เนื่องจากโลหะเหล่านี้มีความสัมพันธ์กับออกซิเจนมากกว่าคาร์บอน ดังนั้นวิธีการหลักในการสกัดโลหะเหล่านี้ก็คืออิเล็กโทรไลซิสของสารประกอบหลอมเหลว-
มาพูดถึงอลูมิเนียมกันดีกว่า อลูมิเนียมถูกสกัดจากอะลูมิเนียม (Al₂O₃) ขั้นแรก อะลูมิเนียมออกไซด์จะถูกทำให้บริสุทธิ์เพื่อให้ได้อะลูมิเนียมออกไซด์บริสุทธิ์ จากนั้นอะลูมิเนียมออกไซด์จะถูกละลายในไครโอไลท์หลอมเหลว (Na₃AlF₆) ไครโอไลท์ช่วยลดจุดหลอมเหลวของอะลูมิเนียมออกไซด์ ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานได้มาก เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านส่วนผสมที่หลอมละลาย โลหะอะลูมิเนียมจะถูกสร้างขึ้นที่แคโทด และก๊าซออกซิเจนจะถูกสร้างขึ้นที่ขั้วบวก:
ที่แคโทด: Al³⁺ + 3e⁻ → Al
ที่ขั้วบวก: 2O²⁻ → O₂ + 4e⁻
กระบวนการนี้ค่อนข้างใช้พลังงานมาก แต่เป็นวิธีเดียวที่จะได้อะลูมิเนียมจากแร่ของมัน
โซเดียมถูกสกัดโดยอิเล็กโทรไลซิสของโซเดียมคลอไรด์หลอมเหลว ในเซลล์ Downs เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกส่งผ่านโซเดียมคลอไรด์หลอมเหลว โลหะโซเดียมจะถูกสร้างขึ้นที่แคโทด และก๊าซคลอรีนจะถูกสร้างขึ้นที่ขั้วบวก:
ที่แคโทด: Na⁺ + e⁻ → Na
ที่ขั้วบวก: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻
ที่สิ่งที่แนบมาอย่างแม่นยำอาจต้องใช้อะลูมิเนียมคุณภาพสูงหรือโลหะที่มีปฏิกิริยาสูงอื่นๆ สำหรับชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำ
ข้อพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อม
การแยกโลหะออกจากแร่ไม่ใช่เพียงแค่แสงแดดและสายรุ้งเท่านั้น มีผลกระทบร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อมบางประการ ตัวอย่างเช่น การย่างแร่ซัลไฟด์จะปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ซึ่งอาจทำให้เกิดฝนกรดได้ การทำเหมืองแร่ยังทำให้เกิดการตัดไม้ทำลายป่า การพังทลายของดิน และการทำลายถิ่นที่อยู่อาศัยอีกด้วย
เพื่อบรรเทาผลกระทบเหล่านี้ เราจึงมองหาวิธีสกัดโลหะที่ยั่งยืนมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง การรีไซเคิลเป็นทางเลือกหนึ่งที่ดี การรีไซเคิลโลหะ เช่น อลูมิเนียม ทองแดง และเหล็ก ใช้พลังงานน้อยกว่าการสกัดออกจากแร่มาก ตัวอย่างเช่น การรีไซเคิลอะลูมิเนียมใช้พลังงานน้อยกว่าการผลิตอะลูมิเนียมประมาณ 95%
การควบคุมคุณภาพในการสกัดโลหะ
ในฐานะซัพพลายเออร์โลหะ การควบคุมคุณภาพถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง หลังจากสกัดโลหะแล้ว เราต้องแน่ใจว่าเป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนด เราใช้เทคนิคต่าง ๆ สำหรับสิ่งนี้
วิธีการหนึ่งที่พบบ่อยคือการวิเคราะห์ทางเคมี- เราสามารถใช้เทคนิคเช่นสเปกโทรสโกปีเพื่อกำหนดองค์ประกอบที่แน่นอนของโลหะได้ สิ่งนี้ช่วยให้เรามั่นใจได้ว่าไม่มีสิ่งเจือปนที่ไม่พึงประสงค์
เรายังทดสอบคุณสมบัติทางกายภาพของโลหะด้วย ตัวอย่างเช่น เราทดสอบความแข็ง ความเหนียว และการนำไฟฟ้า คุณสมบัติเหล่านี้มีความสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีการใช้โลหะในการใช้งานเฉพาะอย่างเช่นในสิ่งที่แนบมาอย่างแม่นยำหรือการปลูกถ่ายออลออนโฟร์-
เหตุใดจึงเลือกโลหะของเรา
ในฐานะซัพพลายเออร์โลหะ เรามีข้อเสนอมากมาย เรามีโลหะหลายประเภท ตั้งแต่โลหะที่มีปฏิกิริยาน้อย เช่น ทองแดงและทอง ไปจนถึงโลหะที่มีปฏิกิริยาสูง เช่น อลูมิเนียมและโซเดียม เราใช้เทคนิคการสกัดและการทำให้บริสุทธิ์ล่าสุดเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพสูงสุด
โลหะของเราถูกใช้ในอุตสาหกรรมทุกประเภท ตั้งแต่การก่อสร้างไปจนถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ไม่ว่าคุณจะต้องการโลหะจำนวนเล็กน้อยสำหรับโครงการวิจัยหรือปริมาณมากสำหรับกระบวนการผลิตขนาดใหญ่ เราก็จัดหาให้ได้
หากคุณสนใจที่จะซื้อโลหะจากเรา เรายินดีที่จะพูดคุยกับคุณ เพียงติดต่อเรา แล้วเราจะหารือเกี่ยวกับความต้องการเฉพาะของคุณ เราสามารถเสนอราคาที่แข่งขันได้และการบริการลูกค้าที่ดีเยี่ยม ดังนั้น อย่าลังเลที่จะติดต่อเราสำหรับความต้องการด้านโลหะทั้งหมดของคุณ
อ้างอิง
- แอตกินส์, พี. และโจนส์, แอล. (2016) หลักการทางเคมี: การแสวงหาความเข้าใจ WH ฟรีแมนและบริษัท
- เอ็บบิง DD และแกมมอน SD (2017) เคมีทั่วไป. การเรียนรู้แบบ Cengage
- Housecroft, CE และ Sharpe, AG (2018) เคมีอนินทรีย์. เพียร์สัน.