در این برگه قصد داریم با معرفی فلز و ویژگی های آن، به بررسی گرانترین و ارزانترین فلزات جهان بپردازیم. پس با ما همراه باشید.
فهرست مطالب
1- فلز چیست؟
2- خواص و ویژگی‌های فلزات
3- استخراج فلزات
4- گرانترین و ارزانترین فلزات جهان
1- فلز چیست؟
فلزها موادی هستند که از یک یا چند عنصر شیمیایی با خواص و ویژگی‌های خاص تشکیل شده‌اند و درصد زیادی از عناصر شیمیایی دنیا را شامل می شوند مانند فلزات سبک نظیر آلومینیوم، آهن، مس و فلزات سنگین مانند طلا، نقره و پلاتین.
همانطور که می دانید، عناصر در جدول تناوبی با شماره اتمی خود در ردیف‌ها و با توجه به ویژگی‌های شیمیایی خود در ستون‌ها قرار گرفته‌اند. در این جدول، عناصر شیمیایی را می‌توان به دسته فلزات و غیرفلزات تقسیم کرد.
اما در مورد تعداد فلزات در جدول تناوبی، باید گفت که بیش از 75% از عناصر شیمیایی جدول تناوبی، فلز هستند. به طور کلی، از عناصر 1 تا 92 (تا عنصر اورانیوم)، جزء 88 عنصر فلزی هستند. بنابراین، می‌توان گفت که حدود 88 فلز در جدول تناوبی وجود دارد. اما باید توجه داشت که این تعداد بسته به دیدگاه و تعریف فلز ممکن است کمی تغییر کند. لازم به ذکر است که این اعداد برای جدول تناوبی معمولی (که شامل 118 عنصر) صادق است. اما وجود اصلاحات و تغییرات در جدول تناوبی نیز امری ممکن است که در آن صورت تعداد فلزها قابل تغییر خواهد بود.
2- خواص و ویژگی‌های فلزات
معمولاً فلزات در شرایط استاندارد به صورت جامد و با خواصی مشخص پیدا می‌شوند. ویژگی‌های فلزات بسیار گسترده هستند که در ادامه به برخی از آن ها اشاره شده است:
- راندمان گرمایی بالا: فلزات قابلیت هدایت حرارت را دارند و به راحتی گرما را جذب می‌کنند. به همین دلیل معمولاً از آن‌ها در ساخت قطعات الکترونیکی استفاده‌می‌شود.
- راندمان الکتریکی بالا: فلزات توانایی هدایت برق را دارند و به دلیل این خاصیت، بسیاری از قطعات الکتریکی و الکترونیکی از فلزات ساخته‌می‌شوند.
- سختی: بسیاری از فلزات سخت و مقاوم هستند و به همین دلیل در ساخت قطعات مکانیکی و سازه‌های بزرگ استفاده می‌شوند.
- انعطاف‌پذیری: فلزات انعطاف‌پذیر هستند و می‌توان آن‌ها را به صورت مرغوب انبساط داد و به شکل‌های مختلف تبدیل کرد.
- قابلیت اکسیداسیون: فلزات به راحتی با اکسیژن واکنش دارند و به همین دلیل ممکن است زود دچار خوردگی و زنگ‌زدگی شوند.
- جرم مخصوص بالا: فلزات جرم مخصوص بالایی دارند، به همین دلیل برای ساخت قطعات نیاز به مقدار کمتری از آن‌ها است.
- قابلیت بافت و شکل‌دهی: فلزات بعد از گرم شدن قابلیت شکل‌پذیری بالایی دارند و می‌توان آن‌ها را به صورت صفحات و برش‌های مختلف تولید کرد.
- ذوب‌پذیری: فلزات به راحتی ذوب می‌شوند و می‌توان آن‌ها را به صورت مختلف به کار گرفت. به همین دلیل بسیاری از قطعات تزئینی از فلزات ساخته می‌شوند.
این ویژگی‌ها به دلیل ساختار داخلی فلزات است که شامل شبکه بلوری و مولکول‌های فلزی می‌باشد.
3- استخراج فلزات
روش های استخراج فلزات به عوامل مختلفی مانند نوع فلز، غلظت و ترکیبات آن در کانسار، سطح پایینی یا بالایی کانسار و هزینه های استخراج بستگی دارد. در ادامه به برخی از روش های استخراج فلزات پراهمیت خواهیم پرداخت:
1- استخراج فلزات با استفاده از متد های هیدرومتالورژی: در این روش، فلزات با استفاده از حلال های شیمیایی مثل اسیدها یا بازها در برابر حرارت و فشار قرار می گیرند و به راحتی از سنگ معدن جدا می شوند. برخی از نمونه های این روش شامل استخراج طلا با استفاده از سیانید، استخراج مس با استفاده از آب لیچینگ یا استخراج نیکل با استفاده از اسید سولفوریک هستند.
2- استخراج فلزات با استفاده از متد های پیروی: در این روش، فلزات با استفاده از فرآیندهای شیمیایی مثل تبخیر، تحت فشار قرار دادن، الکترولیز و… جدا می شوند. برخی از نمونه های این روش شامل استخراج آلومینیوم، سرب و روی با استفاده از فرآیند الکترولیز هستند.
3- استخراج فلزات به کمک متد های حرارتی: در این روش، سنگ معدن با استفاده از حرارت و در دمای بالا یا پایین (از جمله فرآیند اصلاح ذوب) پخت می شود تا فلزات مورد نظر جدا شوند. برخی از نمونه های این روش شامل استخراج آهن با استفاده از فرآیند کُکسینگ، استخراج آلومینیوم با استفاده از فرآیند بایر، و استخراج نیکل با استفاده از فرآیند فلش شدن می باشد.
4- بازیافت فلزات: در این روش فلزات با استفاده از مواد بازیافتی مانند لوازم الکترونیکی، خودروهای قدیمی، تجهیزات طبی و غیره به دست می‌آیند.
در کل، فلزات به دلیل ویژگی‌های خاص و کاربردهای گوناگون، در بسیاری از جوامع مورد استفاده قرار می‌گیرند و تحقیقات در زمینه بهبود روش‌های استخراج و پالایش فلزات همچنان ادامه دارد.
4- گرانترین و ارزانترین فلزات جهان
همانطور که اشاره‌شد فلزات انواع گوناگونی دارند که هریک به صورت خاص و از نقاط مختلف استخراج می‌شوند و با توجه به نحوه استخراج، دسترسی و همچنین فراوانی‌شان به دسته‌های مختلف تقسیم می‌شوند. در ادامه به بررسی گرانترین و ارزانترین فلزات و محل استخراج آن‌ها پرداخته شده‌است.
گرانترین فلزات جهان
عواملی نظیر کمبود فلز در طبیعت، روش استخراج و نحوه پالایش موجب شده‌است برخی از فلزات در این دسته قراربگیرند. در ادامه به برخی از گرانترین فلزهای جهان و کشورهای تولیدکننده آن‌ها اشاره شده‌است:
1- رودیوم (Rh): رودیوم از گرانترین فلزهای جهان با قیمتی حدود 12 هزار دلار برای هر اونس (28.35 گرم) است. رودیوم از کشورهایی مانند آفریقای جنوبی، روسیه و کانادا استخراج می‌شود.
2- پلاتین (Pt): پلاتین نیز با قیمتی حدود 950 دلار برای هر اونس در فهرست گرانترین فلزهای جهان قرار دارد. بعضی از کشورهای تولیدکننده پلاتین، شامل روسیه، آفریقای جنوبی، کانادا و کلمبیا هستند.
3- طلا (Au): طلا یکی از معروف‌ترین فلزهای گران قیمت جهان است. قیمت طلا در حال حاضر حدود 1,750 دلار برای هر اونس است. بعضی از کشورهای تولیدکننده طلا شامل چین، استرالیا، روسیه و آفریقای جنوبی هستند.
4- ایریدیوم (Ir): ایریدیوم نیز با قیمتی حدود 800 دلار برای هر اونس از جمله گرانترین فلزات جهان است. ایریدیوم به عنوان یک آلیاژ با پلاتین ترکیب می‌شود و بیشتر از کشورهایی مانند آفریقای جنوبی و روسیه تولید می‌شود.
5- رنیوم (Re): رنیوم با قیمتی حدود 280 دلار برای هر اونس در دسته گرانترین فلزات قرار دارد. رنیوم بیشتر در کشورهایی مانند چین، آمریکا و شیلی تولید می‌شود.
6- نیوبیوم (Nb): قیمت نیوبیوم حدود 40 دلار برای هر اونس است که جزو فلزات گران محسوب می‌شود. نیوبیوم بیشتر در کشورهایی مانند برزیل، کانادا و استرالیا تولید می‌شود.
در کل، گرانترین فلزات جهان شامل فلزاتی با محدودیت موجودیت در طبیعت هستند که به دلیل پالایش و استخراج سخت و هزینه‌بر در این دسته قرار گرفته اند.
ارزانترین فلزات جهان
فلزاتی ارزان قیمت هستند که برای مصارف صنعتی و دیگر کاربردها به کار می‌روند. در این دسته فلزاتی نظیر آهن، الماس، آلومینیوم، روی، نیکل، مس و تیتانیوم قرار دارند.
1- آهن: آهن یکی از ارزانترین فلزهای جهان است و در بسیاری از کشورها تولید می‌شود. از جمله کشورهای تولیدکننده ذخایر آهن می‌توان به روسیه، چین، هند، ایالات متحده، برزیل و استرالیا اشاره کرد.
2- الماس: در مورد الماس، کانادا به عنوان بزرگترین تولیدکننده الماس در جهان شناخته می‌شود. البته، بسیاری از الماس‌ها در سراسر جهان استخراج می‌شوند، اما نظیر ثروت طبیعی کانادا در زمینه الماس کمتر دیده می‌شود.
3- آلومینیوم: آلومینیوم که در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد، از بین فلزات پرمصرف جهان است. برزیل، چین، هند، روسیه و کشورهای اروپایی مانند فرانسه، آلمان و ایتالیا جزو بزرگترین تولیدکنندگان آلومینیوم در جهان هستند.
4- روی: روی نیز یکی از ارزانترین فلزهای جهان است که بیشتر در کشورهایی مانند چین، پرو، استرالیا، کشورهای اروپایی و هند تولید می‌شود.
5- نیکل: نیکل یکی دیگر از فلزات ارزان جهان است که بیشتر در کشورهایی مانند روسیه، کانادا، استرالیا و نیکاراگوئه تولید می‌شود.
6- مس: مس نیز یکی از فلزات ارزان است که در بسیاری از صنایع به کار می‌رود. تولید مس در کشورهایی مانند چین، آمریکا، شیلی، پرو و کنگو بزرگترین حجم را دارد.
7- تیتانیوم: تیتانیوم هم یکی از ارزانترین فلزهای جهان است و در کشورهایی مانند استرالیا، کانادا، آفریقای جنوبی و نروژ تولید می‌شود.
در کل، بسیاری از کشورها به عنوان تولیدکنندگان این فلزات شناخته می‌شوند و توزیع و صادرات این فلزات در سراسر جهان انجام می‌شود.