أنواع المعادن - د / حسن أبوريشة - الصفحة 2

محمد حسن ضبعون · #1 04-11-2011, 04:10 PM

الخارصين هو الإسم العربي للزنك ,ويرجع هذا الإسمالى اصول لاتينية تعني الراسب الأبيض , ويحتمل ان يكون الإسم مشتقاً من الكلمةالألمانية ( Zinke) وتعني اسنان المشط حيث ان شكل الخام في فرن الصهر شبيه بذلك .كما انه قد يكون مشتقاً من الكلمة الفارسية ((Seng وتعني الحجر . وعلى الرغم من انقدماء اليونان والرومان عرفوا النحاس الأصفر قبل الميلاد الا انهم لم يتعرفوا علىفلز الخارصين . تأخر الحصول على فلز الخارصين زمناً طويلاً مقارنة مع النحاسوالرصاص والحديد التي تم انتاجها قبل الميلاد بالآف السنين , وذلك بسبب انخفاض درجةغليان الخارصين . حيث انه عند استخلاص الرصاص المختلط عادة مع اكسيد الخارصين فيفرن الصهر ( 1000درجة مئوية ) يغلي الخارصين ويتبخر من الفرن . انتج الخارصين فيالهند والصين في حوالي القرن الرابع عشر الميلادي وربما قبل ذلك حيث وجدت عملاتمعدنية في الصين في الفترة من 1368 الى 1644 م مكونة من 99% من الخارصين , و1% نحاس .كما وجدت في الهند بقايا عمليات صهر الخارصين دلت على وجوده في القرن الرابع عشرالميلادي .
في عام 1617م قام لوهنيس بدراسة عينات من الخارصين المستورد من الهندوالصين حيث لاحظ الفلز واطلق عليه اسم الزنك. وفي عام 1721م تمكن هنكل من تحضيرالخارصين من خام السميثسونيت (ZnCO3 ) الا انه لم يكشف عن الطريقة . وفي عام 1746متمكن في برلين مارجراف من انتاج الخارصين وذلك بتقطير خام السميثسونيت في وعاء مغلق , وقام بوصف اساسيات تحضيره بدقه. وبذلك يكون له السبق في وضع الأسس النظرية لإنتاجالخارصين .
يوجد الخارصين في القشرة الأرضية بتركيز يبلغ حوالي 65 جم / طن , ويعد العنصر رقم 24 من حيث انتشاره فيها . يوجد الخارصين على هيئة عدة خامات اهمها :
مخلوط الخارصين او السفاليرايت ZnS
لايوجد الزنك في الحالة الحرة وانما يوجد متحداً مع بعض العناصر الاخرى مثل
S,O2, Si,Fe,Mn مشكلاً خاماته والتي تحتوي على بعض الفلزات مثل الرصاص والذهبوالفضة والكادميوم .
تبدأعملية استخلاص الزنك بالمعالجه الأوليه ويتم فيها تكسيرالخام وطحنه , ثم تركيزة بواسطة التعويم حيث يفصل خام الزنك عن خامات العناصرالأخرى مثل الرصاص والنحاس . يلي ذلك تحميص الخام الموجود على شكل كبريتيد الزنكحيث انه في حالة استخدام طرق التعدين الحراري يجب اكسدة الخام اكسدة تامة بوجودكمية كافية من الأكسجين ليلامس دقائق الخام المراد تحميصة وفقاً للتفاعلالتالي:
ZnS+3/2O2----->ZnO+SO2
يسحب غازثاني اكسيد الكبريت منمنطقة التفاعل بسرعة للإستفادة منه في صناعة حامض الكبريتيك .
يتم تفاعل الأكسدةعند درجة حرارة اعلى من 800 درجة مئوية ليكون الناتج اكسيد الزنك فقط , اما عنداستخدام طريقة التعدين المائي فإن درجة حرارة أكسدة كبريتيد الزنك تصل الى 800 درجةمئوية او اقل حيث ينتج كبريتات الزنك كالتالي:
ZnS+2O2----->ZnSO4
بعد تحويل خامات الزنك الىالأكسيد (ZnO) بالطرق السابقة, يتم استخلاص الفلز بعدة طرق اهمها:
http://files.thanwya.com/do.php?id=7494

محمد حسن ضبعون · #2 04-11-2011, 04:14 PM

التعدين الحراري

توجد طرق متعددة للتعدين الحراري اهمها:

1.المعوجات

يتم فيها اختزال اكسيد الزنك المحمص بالفحم وفقاً للتفاعلالتالي:

ZnO+C=Zn+CO

حيث يتكون زنك في الحالة الغازية ويتم تكثيفه الى الحالة السائلةثم تنقيته.

مخطط استخلاص الزنك بالتعدين الحراري

يمكن انتاج الزنك في المعوجات بطريقتين هما:
أ‌-الإختزال فيالمعوجات الأفقية.
ب‌-الإختزال فى المعوجات العمودية.

2.الفرن العاصف
يعد تطوراً لانتاج الفلز مقارنة بطريقة المعوجات حيث تقل كميةالغازات الخارجه والمكونة من بخار الزنك وغاز اول اكسيد الكربون وغاز ثاني اكسيدالكربون فضلاً عن الحصول على كمية اكبر من الزنك من خاماته .

ZnO+CO----->Zn+CO2

التعدين المائي
تتميز هذه الطريقة بامكانية استعمال خامات تحتوي على كمية قليلة منالزنك, وبسهولة فصل الشوائب الفلزية في الخام , والحصول على زنك عالي النقاوة (99.998% زنك )
يتم الإستخلاص بهذه الطريقة وفقاً للخطوات التالية:
1- إذابةخام الزنك المكون من اكسيد وكبريتات الخارصين في حامض الكبريت حيث يذوب اكسيد الزنكوفقاً للمعادلة التالية:

ZnO+H2SO4----->ZnSO4+H2O
2- معالجة المحلول الناتج من الإذابة للتخلص من الحديد والذي يوجد بصورة رئيسية على شكل كبريتات الحديد الثنائية عن طريق الأكسدة والترسيب.
3- معالجة المحلول بهيدروكسيد الكالسيوم لمعادلة حامض الكبريت عن طريق الترسيب ايضاً بقية الشوائب يتم ترسيبها على شكل فلزات عند اضافة مسحوق الخارصين للمحلول .
4- تحلل كبريتات الزنك كهربائياً فيتحرر الزنك على المهبط حيث يصهر بعد ذلك في افران كهربائية .

يشتعل الزنك عندما يكون مسحوقاً عند تسخينه في الهواء الى 1000درجة مئوية معطياً لهباً ابيضاً .

يتفاعل الزنك مع الأحماض المعدنية ويتصاعد غاز الهيدروجين.

x2HCl+Zn------>ZnCl2+H2

ماعدا مع حامض النيتروجين الذي يؤدي الى تصاعد اكاسيد النيتروجين .
يتفاعل مع المحاليل القلوية محرراً غاز الهيدروجين .

Zn+2NaOH----->Na2ZnO2+H2

يعد الزنك عامل مختزل قوي خاصة عندما يكون مسحوقاً او على شكلحبيبات .
يعمل الهواء الرطب على اطفاء بريق الزنك من خلال اكسابه طبقة رقيقة مناكسيد الزنك الذي يمنع اكسدة الطبقة التالية .

استعمالات الزنك

جلفنة الحديد والصلب .
صناعة سبائك اللحام والطلاء .
تعدينالمساحيق .
صناعة بعض مركباته بنقاوة عالية مثل اكسيد الزنك .
انتاجالبطاريات المختلفة .