نقره و کاربرد آن از گذشته تا امروز

نقره و کاربرد آن از گذشته تا امروز

نقره و طلا برای هزاران سال به عنوان فلزات با ارزش شناخته می شدند. این دو، فلزاتی هستند که معمولاً با هم در طبیعت پیدا می شوند و اولین فلزات شناخته شده برای بشر هستند که در رسوبات شن های رودخانه ای یافت می شدند. این رسوبات گاهی می توانند باعث ایجاد آلیاژ الکتروم شوند که ترکیبی است از نقره و طلا و درصد وزنی نقره در این آلیاژ بین 18 تا 36 درصد می باشد. جداسازی نقره از این ترکیب تا قبل از میلاد مسیح شناخته نشده بود اما بهره برداری نقره از کانی هایی مانند سرارجیریت (AgCl) در آن زمان انجام می شد. نام لاتین نقره از واژه آنگلوساکسونی سیولفور مشتق شده و نماد شیمیایی آن (Ag) از واژه آرژنیوم که نام لاتین این فلز می باشد گرفته شده که خود از واژه یونانی آرگوس به معنی سفید یا درخشان مشتق شده است.

رنگ سفید نقره که سفید ترین فلز است و درخشندگی زیاد آن و همچنین سهولت نسبی که می توان با آن به آسانی کار کرد، برای انسان ها قابل توجه بوده است. علاوه بر کاربرد زیبایی آن، استفاده صنعتی نقره نیز باعث محبوبیت بیشتر این فلز شده است. نقره با اکسیژن جو واکنش نمی دهد اما بصورت ذوب شده می تواند تا 10 برابر درصد حجمی خود اکسیژن حل کند. همچنین این فلز با گوگرد نیز به آسانی واکنش می دهد و سطحی کدر بر روی آن ایجاد می شود.

نقره بسیار نرم، انعطاف پذیر و رسانا است. این فلز دارای بالاترین هدایت گرمایی و الکتریکی در بین دیگر عناصر می باشد. این فلز همچنین بیشترین بازتاب نور مرئی را بین فلزات دارد. رنگ آن سفید و بسیار درخشان است که گاهی اوقات به آن فلز سفید نیز گفته می شود.

نقره طبیعی از مخلوط شدن دو ایزوتوپ پایدار نقره 107 و نقره 109 تشکیل می شود. ترکیبات نقره با اهداف مختلف و برای کاربرد های متنوع، با عناصر مختلف ایجاد می شود. وجود دو ایزوتوپ نقره باعث گسترش دایره  واکنش آن با دیگر عناصر و افزایش کاربرد آن شده است.

نقره در حالت های مختلفی در معادن تشکیل می شود. علاوه بر واکنش با طلا، به عنوان فلز جانبی در کنار استخراج مس، روی ، سرب و زینک نیز بدست می آید.

فراوانی فلز نقره در پوسته زمین

فراوانی نقره در پوسته زمین مقدار 7.9×10-8 است و از این میان، کشور های آمریکای جنوبی مانند شیلی، برزیل، پرو از بزرگ ترین تولید کنندگان نقره در جهان هستند اما رتبه اول بزرگ ترین تولید کنندگان این فلز در دنیا کشور مکزیک  می باشد. از بین کشور های آسیایی، چین و روسیه نیز مقدار استخراج بالایی از این فلز دارند و در بین کشور های اروپایی، لهستان و نروژ مقدار قابل توجهی نقره بهره برداری می کند. استرالیا و آمریکا نیز از دیگر کشور های مطرح در استخراج نقره هستند. بیشترین مقدار نقره، به عنوان محصول فرعی استخراج دیگر عناصر مانند مس و زینک بدست می آید.

روش های استخراج نقره

عملیات استخراج و جداسازی فلز نقره با استفاده از روش های مختلف انجام می شود. با توجه به اینکه این فلز بصورت خالص و یا ترکیب با دیگر فلزات وجود دارد، شیوه های استخراج آن نیز متفاوت خواهد بود. در معادن نقره، پس از انجام مطالعات دقیق زمین شناسی و عملیات مهندسی اکتشاف و طی مراحل مختلف، مقدار عیار نقره، میزان هزینه های استخراج و بهره برداری، نوع ذخیره و ژئومتری سه بعدی آن، تناژ و عیار میانگین تخمین زده می شود و سپس بهترین روش استخراج نقره تعیین می گردد. در استخراج فلزات گران بها، دو روش برای دستیابی و بهره برداری فلز مورد نظر وجود دارد که شامل استخراج سطحی و زیرزمینی می شود.

روش استخراج روباز که معمولا در ابتدای فعالیت معدن اتخاذ می شود، برای ذخایری استفاده می شود که در سطح مناسبی نسبت به سطح زمین قرار دارند. در این روش، استخراج نقره از سطح با یک سیستم قطع کردن یک فضا بصورت لایه لایه شروع می شود. قطع هر لایه با مرکزیت یک حفره انجام می شود.

برای استخراج نقره در معادن، سنگ معدن با استفاده از تجهیزات و ماشین آلات صنعتی، استخراج می شود و سپس به قطعات کوچک تری تبدیل می گردد. این قطعات کوچک تر بصورت تپه های طولانی و با ارتفاع زیاد روی هم انباشته می شوند و آماده مراحل جداسازی از سنگ معدن می شوند. در معادنی که فلز نقره به عنوان محصول فرعی استخراج وجود دارد، انتخاب روش استخراج با توجه به فلزی که دارای  بیشترین درصد سنگ معدنی است، صورت می پذیرد.

با پیشرفت در بهره برداری از معدن، در صورتی که عمق مواد معدنی مورد نظر از سطح خاصی بیشتر شود، روش استخراج روباز دیگر صرفه اقتصادی ندارد و باید از روش استخراج زیرزمینی استفاده شود. در این روش بهره برداری، شبکه ای از تونل هایی عمیق و طولانی در امتداد ذخیره احداث می شود و سنگ معدن از اعماق زمین به سطح انتقال داده می شود.

پس از رسیدن سنگ معدن به سطح زمین، همانند روش قبلی، به تکه های کوچک تر تبدیل شده و بصورت تپه روی هم انباشته می شوند و آماده مراحل بعدی می شوند.

معادن نقره دارای سنگ هایی هستند که درصد زیادی از مواد تشکیل دهنده آن ها توسط نقره می باشد. این سنگ ها در حالت ایده آل 0.085 درصد نقره، 0.5 درصد سرب، 0.5 درصد مس و 0.3 عناصر مشابه دارند. تقریبا 25 درصد نقره از سنگ هایی بدست می آید که بدلیل وجود  نقره استخراج شدند و 75 درصد دیگر از سنگ هایی بنام سولفید ها که نقره مانند دیگر فلزات از قبیل سرب، روی، زینک، جزئی از ساختار اصلی تشکیل دهنده سنگ می باشد، استحصال می شود. این سنگ ها شامل گالن، اسفالریت و کلکوپیریت، پیریت و آرسنوپیریت می باشند.

روش دیگر بهره برداری استخراج فلزات گران بها مانند نقره در دهه 1350 کشف شد. این روش جدید که به "استخراج کف دریا" معروف است، به بهره برداری از تپه های کوچک کف اقیانوس که از فلزاتی همچون مس، نقره، منگنز و نیکل و بسیاری دیگر از عناصر فلزی دیگر تشکیل شدند، می پردازد. در حالی که این تکنولوژی جدید بصورت تضمینی معرفی شده است، اما استفاده از روش های معمول و سنتی، بیشتر مورد توجه است.

فرآوری نقره

از آنجایی که تمام سنگ های در بر گیرنده نقره سولفید ها هستند، جداسازی فلز از دیگر فلزات موجود در سنگ معدن توسط فرآیند شناور سازی انجام می شود. در بین ساختار های مولکولی دارای فلز نقره، سرب بیشترین و زینک کمترین مقدار نقره را در خود جای دادند.

فرآیند جداسازی برای هر یک از فلزات اصلی ساختار کریستالی متفاوت است.

جداسازی از مس: تصفیه و جدایش از سولفید مس توسط فرآیند "تاول زدن" که شامل تمرکز 97 تا 99 درصد مس می باشد، انجام می شود. در این فرآیند سنگ معدن پس از حل شدن در محلول نیترات، تحت جدایش الکتریکی قرار می گیرد و فلز نقره با درصد پایین در کف مخزن جمع می شود. در طی مراحل متعدد دیگر، درصد خلوص فلز نقره را در این انباشت افزایش می دهند. این درصد خلوص می تواند تا 99.99 درصد باشد.

جداسازی از سرب: برای ساخت شمش های سرب، فلزات مختلف را پس از حرارت و تصفیه جدا می کنند. نقره از سرب توسط فرآیند "پارک" جدا می شود که شامل اضافه کردن زینک به شمش سرب می باشد. زینک به سرعت با نقره و طلا واکنش می دهد و یک ترکیب پایدار ایجاد می کند که در سطح شمش شناور می شود. پس از جدایش ترکیب و جداسازی زینک از آن، نقره باقی مانده در ترکیب توسط فرآیند قالگری جدا می شود. طی این فرآیند که در دما و فشار بالا انجام می شود، سرب اکسید شده از ترکیب جدا می شود و طلا و نقره با درصد خلوص بالا بدست می آید.

جداسازی از زینک: سنگ های معدنی دارای زینک پس از حرارت دیدن، توسط اسید سولفوریک حل شده و از صافی عبور داده می شوند. هدف از این کار جدا کردن زینک از ترکیب دارای مقادیر نقره، طلا و سرب می باشد. سپس ترکیب باقی مانده تحت فرآیند "دود خاکستر" قرار می گیرد و نقره، طلا و سرب آن طی مراحل مختلف جدا می‌شود.

جداسازی از لوازم عکاسی: حدود 60 درصد کل نقره تولید شده در وسایل عکاسی استفاده می شود که می توان فلز نقره را از محلول ها و فیلم های عکاسی استفاده شده بازیافت کرد. نقره موجود در محلول ها توسط فرآیند های الکترولیتی و در فیلم ها پس از سوزانده شدن و توسط فرآیند تصفیه بوسیله شست و شو بدست می آید.

ترکیبات نقره

این فلز پس از فرآوری، به منظور استحکام بیشتر و همچنین موارد استفاده در صنعت، با فلزات دیگر همچون طلا، مس و پالادیوم با درصد های متفاوت مخلوط می شود و ترکیبات متفاوتی را تشکیل می دهد.

نقره به صورت خالص و یا به همراه فلزاتی مانند زینک، مس و سرب یافت می شود...