چگونه نقره را ذوب کنیم؟

نقره از دیرباز به دلیل درخشندگی فلزی سفیدش، قابلیت کارکرد آسان و مقاومت آن در برابر اثرات خورنده رطوبت و اکسیژن مورد توجه بوده است. درخشش فلز خالص به دلیل پیکربندی الکترونی آن است که منجر به انعکاس تمام تابش های الکترومغناطیسی با طول موج های بیشتر از 3000 آنگستروم می شود (3000 آنگستروم در محدوده فرابنفش است). بنابراین، تمام نور مرئی (یعنی نوری با طول موج بین 4000 تا 7000 آنگستروم) به طور موثر منعکس می شود و رنگ سفید را ایجاد می کند.

نقره (Ag)، در سیستم مکعبی  BCC متبلور می شود دمای ذوب نقره 962 درجه سانتیگراد (1764 درجه فارنهایت) و با چگالی 10.49 گرم بر سانتی متر مکعب، سبک ترین فلز گرانبها است. همچنین این فلز جز نجیب‌ترین فلزات گرانبهاست و به آسانی با بسیاری از معرف‌های رایج مانند اسید نیتریک و اسید سولفوریک واکنش نشان می‌دهد. فلز نقره را می توان از آلیاژهای طلای با خلوص کمتر از 30 درصد طلا با جوشاندن با اسید نیتریک با قدرت 30 درصد در فرآیندی به نام جداسازی حل کرد.

منابع اصلی نقره را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

در حالی که روش های مختلف پردازش برای تغلیظ نقره تا نقطه ای که بتوان آن را تصفیه کرد استفاده می شود، مرحله نهایی تصفیه ممکن است بسته به ترکیب منبع متفاوت باشد.

• نقره استخراج شده – نقره اولیه نامیده می شود

• نقره بازیافت شده – نقره ثانویه نامیده می شود

نقره چگونه تصفیه می شود؟

ابتدا باید بفهمیم پالایش نقره چیست؟ متفاوت از سایر فرآیندها مانند کلسینه کردن یا ذوب، در طول تصفیه، ترکیب شیمیایی فلز مبدا تغییر نمی‌کند و در بیشتر موارد ثابت می‌ماند، اما فرآیند تصفیه منجر به ایجاد یک فلز خالص‌تر می‌شود. معمولاً فرآیند پالایش با استفاده از فرآیندهای هیدرومتالورژیکی و به ندرت فرآیندهای پیرومتالورژیکی انجام می شود. نقره را می توان به اشکال مختلف در این خلوص به فروش رساند، مانند میله، پودر، گرانول و مفتول – در بیشتر موارد شکل فیزیکی نقره پس از فرآیند تصفیه نقره رخ می دهد. با این حال، بسته به منبع نقره، مراحل پالایش نقره مختلفی وجود دارد.

فرآیندهای اصلی مورد استفاده برای پالایش نقره

فرآیندهای متالورژی استخراجی خاصی که برای کنسانتره معدنی حاوی نقره اعمال می شود به این بستگی دارد که فلز پایه و اصلی کنسانتره مس، روی یا سرب باشد. سنگ‌های نقره‌دار به روش‌های روباز یا زیرزمینی استخراج و سپس خرد و آسیاب می‌شوند. از آنجایی که تقریباً همه سنگ‌ها سولفید هستند، در معرض جداسازی فلوتاسیون هستند که معمولاً غلظت 30 تا 40 برابر مقادیر معدنی به دست می‌آید. از سه نوع اصلی کانی سازی، کنسانتره سرب حاوی بیشترین نقره و کنسانتره روی کمترین است.

امروزه، فرآیند کاپولاسیون یا کوپلاسیون شامل حرارت دادن سنگ معدن خرد شده روی بستر متخلخل خاکستر استخوان یا ترکیبات منیزیایی تا مرحله ذوب شدن ادامه میابد. سرب و سایر ناخالصی ها در خاکستر استخوان جذب می شوند و نقره مذاب خارج می شود. نقره از سنگ معدن سرب در کوره‌های بزرگ استخراج می‌شود.

فلز نقره را می توان با استفاده از پالایش الکترولیتی نیز تصفیه کرد. هنگامی که نقره در سنگ معدن های حاوی مس یافت می شود، از روش پالایش الکترولیتی برای استخراج نقره به شکل خالص استفاده می شود. در این واکنش تک جابجایی، نیترات نقره، مس را حل می کند و بلورهای نقره عنصری تولید می کند.

سه فرآیند اصلی برای پالایش نقره وجود دارد:

1. پالایش پیرومتالورژیکی

شامل فرآیندهای ذوب برای جداسازی نقره خالص از سایر فلزات است. از نظر فنی، برخی از تکنیک‌های پیرومتالورژی، مراحل پیش تصفیه برای تغلیظ یا جداسازی نقره هستند و از نظر فنی پالایش نمی‌شوند. به منظور تولید نقره با خلوص بالا تقریباً در همه موارد از پالایش الکترولیتی استفاده می شود.

الف) کلسینه کردن، نقره (و برخی از فلزات دیگر) را با سوزاندن مواد فرار از جمله ترکیبات آلی غلیظ می کند.

ب) Roasting  یا تشویه می تواند ترکیب نقره را با تبدیل سولفید نقره به نقره طبیعی تغییر دهد. از آنجایی که ترکیب شیمیایی نقره را تغییر می‌دهد، ممکن است از نظر فنی یک تکنیک پالایشی نباشد، اما یک مرحله پردازش مهم در بسیاری از سنگ‌ها و کنسانتره‌های نقره‌دار است.

ج) فرآیند میلر شامل حذف نقره و فلزات پایه از طلا با پاشیدن گاز کلر برای تشکیل نمک های نقره و فلزات پایه است. کلرید نقره را می‌توان با تکنیک‌های ذوب با روی برای تشکیل نقره و کلرید روی تصفیه کرد یا می‌توان با افزودن هیدروکسید سدیم و احیای قند/دکستروز فرآوری کرد. باز هم، در حالی که این فرآیندها معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند، پیچیده هستند و شامل چندین مرحله هستند و به طور دقیق فرآیندهای پالایش را ندارند.

د) Fusion melting به سمت آلیاژ نقره و (Platinum Group Metals) pgms هدایت میکند، روی در سرباره حذف می شود و طلا و نقره با عیار بالا باقی می ماند که هنوز نیاز به تصفیه بیشتر دارند.

ه) کاپولاسیون با استفاده از سرب که در بوته اکسید شده و جذب می شود. این روش واقعاً فقط در تکنیک های سنجش آتش و فایراسی استفاده می شود و در مقیاس تجاری بزرگ برای تولید نقره استفاده نمی شود.

2. پالایش الکتریکی

شامل الکترولیز یک آند نقره در نیترات نقره، الکترولیت کم اسید برای تشکیل بلورهای نقره خالص روی کاتد است. این فرآیند می تواند چندین روز طول بکشد و فلزات گرانبها مانند طلا و پلاتین را می توان از لجن به جا مانده در هنگام حل شدن نقره و فلزات پایه در حمام الکترولیت جمع آوری کرد.

دو فرآیند اصلی پالایش الکتریکی سلول‌های Moebius و Balbach-Thum هستند، اگرچه تغییراتی در این طرح‌ها ایجاد شده است. در اکثر کارخانه‌هایی که از پالایش الکتریکی استفاده می‌کنند، سلول‌های Moebius استفاده می‌شوند، زیرا عموماً کارکردن و حذف نقره از سلول آسان‌تر است.

در هر دو نوع سلول، لازم است نقره ناخالص را به شکل آند ریخته و سپس در سلول پالایش الکتریکی پردازش کرد. مواد آند مصرف شده با فلزات گرانبهای مرتبط را می توان دوباره ریخته و تصفیه کرد.

الکترولیت معمولاً در حدود 100 گرم در لیتر نقره نگهداری می شود و هنگامی که ناخالصی های فلز پایه محلول مانند مس جمع می شوند، الکترولیت حذف می شود. الکترولیت تازه آماده می شود و به سلول ها اضافه می شود و الکترولیت مصرف شده حاوی نقره، مس و سایر ناخالصی ها برای بازیابی نقره و بازگرداندن آن به مرحله ذوب آند برای پالایش دوباره استفاده می شود. اگر ترکیب آند به دقت مدیریت شود، این فرآیند به طور کلی می تواند نقره با کیفیت بالا تولید کند.

3. Electrowinning

این فرایند بر تولید محصولات نقره خالص متمرکز است و شرایط برای این امر بهینه شده است.

ضایعات فلزی مورد استفاده در ذوب نقره

تقریباً 55 درصد از نقره مورد استفاده در جهان در سال 2019 برای ساخت قطعات صنعتی از ضایعات فلزی به کار رفته است، این مطلب شامل صنعت عکاسی نیز می شود. در گذشته کمی بیش از 25 درصد نقره در ساخت جواهرات و ظروف نقره استفاده می شد. در صنعت عکاسی، نقره را می توان از محلول های پردازش عکاسی مصرف شده از طریق روش های الکترولیتی بازیافت کرد.

در صنعت جواهرسازی، ضایعات جواهرات مرغوب را می توان دوباره آلیاژ کرد و نقره را در محل بازیافت کرد. این فرآیند شامل جمع آوری گرد و غبار ریز است که هنگام صیقل دادن و آسیاب شدن فلزات گرانبها به وجود می‌آید گرد و غبار ذوب شده و برای به دست آوردن نقره خالص تصفیه می شود.

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

فرایند فایر اسی برای نقره

تکنیک‌های سنجش آتش که برای طلا استفاده میشود، به همان اندازه برای نقره نیز قابل اجرا هستند. به منظور تعیین محتوای نقره یک مهره یا قطه در فایر اسی، ابتدا مهره را وزن کرده، سپس با اسید نیتریک با قدرت 35 درصد می جوشانند تا محتوای نقره آن حل شود و سپس دوباره وزن می شود. کاهش وزن محتوای نقره را مشخص می کند و باقیمانده حاوی طلا است. برای اطمینان از انحلال کامل نقره، محتوای نقره مهره باید حداقل 60 تا 70 درصد باشد. فرآیندی که به طور معمول در سنجش آتش سنگ معدن طلا به کار می رود، افزودن نقره قبل از همجوشی سنگ معدن است تا اطمینان حاصل شود که محتوای نقره مهره نهایی به اندازه کافی زیاد است تا حل شود. به این کار انکوارتاسیون می گویند و جداسازی نقره و طلا از طریق شستشو با اسید نیتریک به عنوان جداسازی نامیده می شود.

چگونه نقره را ذوب کنیم؟

به جای هدیه دادن یا فروش نقره قدیمی، می توانید آن را بازیافت کنید. ساده ترین راه برای بازیافت نقره این است که آن را ذوب کرده و به چیز دیگری تبدیل کنید. اگر بیشتر نقره‌های شما شامل مواردی است که در بازار چندان محبوب نیستند، می‌توانید آنها را ذوب کرده و به جواهرات، ظروف آشپزخانه و سایر اشیایی تبدیل کنید که نگهداری از آنها مفید است یا به راحتی می‌توان آنها را فروخت. تقریباً تمام اقلام نقره با فلزات دیگر ترکیب می شوند. نقره بازیافتی شامل نقره ای است که از سایر فلزاتی که با آن مخلوط می شود جدا می شود. سپس این نقره جدا شده ذوب شده و مجدداً برای ساخت سایر محصولات نقره استفاده می شود.

نقطه ذوب نقره شما به نوع آن بستگی دارد. رایج ترین انواع نقره و نقطه ذوب آنها به شرح زیر است:

• نقطه ذوب نقره 925 عیار – 890 درجه سانتیگراد
• نقطه ذوب نقره بریتانیا – 940 درجه سانتیگراد
• نقطه ذوب نقره 999 – 961 درجه سانتیگراد

جمع آوری لوازم ذوب کردن نقره

نقره رایج ترین فلز گرانبها است. در جواهرات، لوازم الکترونیکی، لوازم پزشکی و تعدادی از مصارف صنعتی استفاده می شود. تا پایان قرن نوزدهم، نقره نیز یک وسیله اصلی ارز در سراسر جهان بود. در نتیجه، نقره در دنیای ما فراوان است. به عنوان یک فلز گرانبها فراوان، امروزه مردم به دلایلی دوست دارند با آن کار کنند. با این حال، در حالی که نقره جذاب است و فلز خوبی برای مبتدیان است، اما ذوب کردن هر فلز کاری نسبتاً پیچیده است. خوشبختانه کسی که تجربه ای ندارد، با کمک اطلاعات و دانش افراد حرفه ای، تمرین، رعایت ایمنی و استفاده از لوازم ریخته گری مناسب، میتواند شروع به ذوب و ریخته گری نقره در خانه کند.

  بیشتر این اقلام را میتوانید از یک تامین کننده ریخته گری فلز و یا فروشگاه های تخصصی آنلاین خریداری کنید فروشگاه اینترنتی بیس مواد در زمینه تامین لوازم مورد نیاز برای ریخته گری فلزات گرانبها نیز فعالیت دارد.

مراحل ذوب نقره در کوره و با استفاده از روش هواگاز

استفاده از بوراکس در ذوب نقره

فرآیند بازیافت نقره با ذوب آن آغاز می شود. بهترین کار استفاده از ترکیب بوراکس است. با ابزار و تجهیزات ایمنی مناسب، هر کسی می تواند نقره را ذوب کرده و دوباره ریخته گری کنند. بوراکس متداول ترین ترکیب مورد استفاده در ذوب نقره است که به نرم شدن و حل شدن لایه اکسید شده از سنگ معدن نقره کمک می کند. از طریق این فرآیند، یک لایه فلزی تازه در معرض دید قرار می گیرد که به تغییر شکل نقره برای استفاده بیشتر کمک می کند. این کار بدون تأثیر بر خلوص فلز انجام می شود.

اکنون مخلوط بوراکس می آید. برای تهیه این ترکیب، بوراکس و پودر سودا را به میزان مساوی مخلوط میکنند در اکثر موارد بوره یا بوراکس به تنهایی نیز استفاده میشود. در حالی که نقره در حال ذوب و پختن است، مخلوط را به بوته اضافه کنید.

فردی که نقره را ذوب می کند ممکن است نیترات سدیم را نیز اضافه کند تا زمانی که فلز شروع به نمایان شدن کند. باید مراقب نیترات سدیم بود زیرا یک ماده شیمیایی بسیار قابل اشتعال است. استفاده نادرست از آن می تواند باعث انفجار شود.

تا زمانی که لایه فلزی شروع به نمایان شدن کند، باید اجازه داد تا نقره ذوب شود. پس از شروع به جوشیدن، حرارت را می توان متوقف کرد و از یک میله همزن گرافیتی برای خلاص شدن از شر سرباره از ماده مذاب استفاده کرد. سرباره شامل ناخالصی هایی است که همراه با نقره ذوب شده اند. مهم است که قبل از اقدام از شر آن خلاص شوید.

روش های مختلف کار با نقره

شایان ذکر است که در بیشتر موارد، تکه های ورق نقره را برای ایجاد جواهرات جدید به طور کامل ذوب نمی کنند. در عوض، قطعات کوچک نقره را به یکدیگر لحیم میکنند. به همین دلیل است ایده خوبی است که تصویر واضحی از برخی از اصطلاحات فنی مختلف مرتبط با گرم کردن فلز برای اهداف لحیم کاری بدست آورد. این به شما کمک می کند تا متوجه شوید هنگام گرم کردن نقره با یک مشعل دستی باید به چه علائمی توجه کنید. در ادامه فقط چند مورد از این اصطلاحاتآورده شده است که در طول فرآیند گرمایش نقره خود با آنها آشنا خواهید شد:

آنیل کردن

آنیل کردن زمانی است که به فلز حرارت داده می شود تا ساختار آن نرم شود. همانطور که با نقره کار می شود، ذرات فلز فشرده می شوند و شکل پذیری آن بسیار کمتر و کار با آن دشوارتر می شود. با بازپخت نقره (گرم کردن آن تا زمانی که به رنگ قرمز گیلاسی مات درآید) می توانید ساختار فلز را آرام کنید و کار با آن را یک بار دیگر آسان تر کنید.

لکه سرخ fire stain

لکه قرمزاکسید شدن محتوای مس موجود در نقره است و هنگامی که فلز گرم می شود رخ می دهد. این نوع لکه معمولاً یک سایه تیره کم رنگ روی سطح نقره است، بنابراین فقط با صاف کردن و کشش مکرر می توان آن را از بین برد. اگر لکه سرخ پاک نشود، زمانی که برای صیقل دادن قطعه خود می آیید ظاهر می شود.

خاموش یا سرد کردن

Quenching به فرآیند خنک کردن نقره پس از گرم شدن اشاره دارد. هنگامی که قطعه فلزی را از روی حرارت برداشتید، می توان آن را به سادگی با انداختن آن در یک کاسه آب خاموش کرد. کوئنچ معمولاً به دنبال فرآیند لحیم کاری یا بازپخت انجام می شود.

لحیم کاری

لحیم کاری زمانی است که دو قطعه فلز با استفاده از لحیم کاری، شار و حرارت دادن فلز با یک مشعل دستی به یکدیگر متصل می شوند. استفاده از لحیم کاری ضروری است زیرا دمای ذوب آن کمتر از نقره ای است که با آن کار می کنید.

لحیم نقره

لحیم نقره برای ایجاد پیوند بین دو قطعه یا انتهای نقره استرلینگ استفاده می شود. چهار نوع مختلف لحیم کاری نقره وجود دارد: سخت، متوسط، آسان و فوق آسان. هر نوع لحیم دارای دمای ذوب متفاوتی است، بنابراین می توانید لحیم کاری مناسب را برای هر مرحله از فرآیند لحیم کاری انتخاب کنید. ایده این است که هر نوع لحیم کاری باید به ترتیب با بالاترین دمای ذوب استفاده شود (سخت).

منابع

https://www.britannica.com/technology/silver-processing/The-metal-and-its-alloys

https://blog.emew.com/silver-refining

https://somethingborrowedpdx.com/how-to-melt-silver/

https://www.wikihow.com/Melt-Silver