مقالات تجارت آلیاژ مقالاتی از فلزات پرکاربرد
عنصر قلع با علامت اختصاری Sn در گروه 14 جدول تناوبی همراه با نافلزاتی چون کربن، سیلیسیم و ژرمانیوم قرار گرفته است این عنصر در زبان انگلیسی با نام Tin و در زبان لاتین به نام Stannum شهرت داد. فلز قلع 49 امین عنصر فراوان پوسته زمین بوده حدود 0/001% سهم پوسته زمین را به خود اختصاص داده است. فلز قلع عمدتا از ماده معدنی کاسی تریت (cassiterite) بدست می‌آید که که حاوی ترکیبات اکسیدی قلع می‌باشد.
تاریخچه فلز قلع
قلع از قدیمی ترین فلزات شناخته شده توسط بشر است. همچنین فلز برنز که به عنوان یکی از مهمترین آلیاژها در ریخته گری و متالورژی می‌باشد بر پایه عناصر مس و قلع است. کشف و استفاده از این فلز، به هزاران سال پیش برمی گردد. رونق تجارت قلع در دوران باستان بین معادن Cornwall و تمدن‌های مدیترانه وجود داشته است. شکل خالص قلع تقریبا تا 600 سال قبل از میلاد کاربرد نداشته است.
بیشتر بخوانید: مختصر در مورد فلزات، تاریخچه و ویژگی های آن
خواص شیمیایی
قلع از نظر مقاومت در برابر خوردگی، یک فلز میان رده بحساب می‌آید. اکسیدهای قلع به صورت دانه‌های سفید و ریز بوده و به آن نمک قلع گفته می‌شود. این فلز در برابر خوردگی توسط آب مقاوم بوده و اسیدها و بازهای ضعیف بر روی آن اثر نمی‌گذارند. قلع را می توان جلا داد و به عنوان لایه‌ای برای محافظت از سایر فلزات در مقابل خوردگی استفاده نمود.
خواص فیزیکی
قلع برخلاف دیگر فلزات، فلزی نرم ، ضعیف ،چکش خوار و قابل انعطاف و خم شدن است. که رنگ آن رنگی ما بین سفید و نقره ای است. این عنصر نسبت به عناصر فلزی دیگر و در بین عناصر گروه 14 نیز نقطه ذوب پایینی دارد و تنها در 232 درجه سانتیگراد ذوب می شود. در حالت عادی، قلع دارای دو ساختار آلوتروپ است:
- قلع بتا (β): به نام قلع سفید نیزشناخته می شود و بیشتر برای کاربردهای معمول استفاده می‌شود.
- قلع آلفا(α): که با نام قلع خاکستری معروف است کاربرد بسیار محدودتری نسبت به نوع β دارد.
آلیاژ های قلع
از آلیاژهای قلع می‌توان برنز، بابیت، پیوتر، مفرغ، آلیاژ ریخته گری شده تحت فشار، پیوتر، برنز فسفردار، فلز سفید و لحیم نرم را نام برد. برنز مهمترین آلیاژ قلع است که از مس و قلع تشکیل شده است. ترکیب قلع با مس باعث کاهش نقطه ذوب و بهبود انعکاس صوتی حاصل از ضربه می‌شود. آلیاژهای برنز که میزان قلع آنها کمتر از ۵ درصد است «گرید های ناقوسی» می‌نامند. وجود بیش از ۵ درصد قلع در ترکیب آلیاژی باعث افت شدید مقاومت به ضربه می‌گردد.
گریدهایی از برنز که در مجسمه سازی کاربرد دارند، ۹ تا ۱۰ درصد قلع دارند. برنز در صنعت کاربرد محدودی دارد و حتما باید عناصر کمکی به ساختار آن افزوده شود. مانند افزودن 6 درصد سرب به برنز در ساخت شیرآلات صنعتی
تولید قلع
فرایند تولید قلع از سنگ‌های معدنی طی دو مرحله انجام می‌شود. مرحله اول شامل تهیه کنسانتره‌ای متشکل از کانی‌های فلزی است. در این مرحله کانی‌های زائد جداسازی شده و دور ریخته می‌شوند که به فرایند تغلیظ معروف است. پس از تغلیظ، کنسانتره‌ای که بیشتر دارای ترکیبات اکسیدی است، برای احیا در کوره حرارت داده می‌شود. پس از این مرحله مذابی از قلع همراه با ناخالصی بدست می‌آید. در مرحله آخر با روش الکترولیز قلع خام به درجه خلوص 96.99 درصد تبدیل می‌شود.
ذخایر قلع در ایران و جهان
حدود 4 میلیون و 700 هزارتن از ذخایر قلع تخمین زده شده است که بیشترین آن متعلق به آسیا و علی الخصوص کشورهای آسیای شرقی است. چین با 23% بیشترین ذخایر معدنی و میزان تولید این فلز را در جهان دارد. پس از چین به ترتیب اندونزی، برزیل، استرالیا، بولیوی، روسیه و مالزی عمده ذخایر قلع در را به خود اختصاص داده‌اند.
امروزه بین 15 تا 19 درصد قلع از منابع بازیافتی و قراضه‌ها تامین می‌شود. در کشور ما نیز استخراج قلع در چند نقطه به لحاظ بهره وری از ذخایر قلع تاکنون شناسایی شده اند. در کشور ایران معادن معادن تربت حیدریه در خراسان، شاه کوه در شرق، معدن انجرد در آذربایجان شرقی معدن چاه پلنگی در نزدیکی اصفهان و تیژ تیژ در سنندج از جمله مناطقی هستند که دارای ذخایر قلع هستند.
کاربرد قلع
– روکش فلزات : مقاومت خوب این فلز نسبت به زنگ زدگی و فرسایش باعث شده تا از آن به عنوان روکش فلزات دیگر برای جلوگیری از زنگ زدگی استفاده شود.
– صنایع غذایی: سمیت پایین قلع باعث شده تا ظروف فلزی با روکش قلع برای نگهداری مواد غذایی استفاده فراوانی داشته باشند و کاربرد زیادی در پوشش‌کاری قطعات صنعتی مواد غذایی و صنعت کنسروسازی دارد.
– كاتالیزور
– ساخت آلیاژها
– ساخت آهنربا های ابررسانا
– لحیم کاری
– شیشه سازی: در شیشه های عایق در برابر مه و یخ زدگی و تابلو های شب نما از نمک قلع استفاده می گردد.
– صنعت برق: خاصیت لحیم‌کاری بسیار عالی فلز قلع باعث کاربرد آن در صنعت برق گردیده است.
– صنعت پلیمر
– پلاستیک سازی: کاربرد تجاری اصلی ترکیبات آلی قلع در تثبیت پلاستیک های pvc است.
– صنعت نساجی: مهم ترین ترکیب قلع، کرید این فلز یا ترکیب شیمیایی SnCL4 است. از این ترکیب در صنعت چاپ روی پارچه استفاده می شود که به عنوان یک عامل کاهنده و خورنده عمل می کند. هم چنین این فلز در تولید رنگ های چاپی نیز کاربرد دارد.
مضرات قلع بر روی سلامت انسان
اثرات قلع برای سلامت انسان در شرایط مختلف متفاوت است. اگر مقدار این فلز از حد مجاز بیشتر شود، سلامت انسان به خطر می‌اندازد. جذب قلع به مقدار زیاد از راه گوارش ایجاد استفراغ می‌کند. بطور کلی جذب گوارشی قلع بندرت اتفاق پیش می‌آید اما استنشاق گرد و غبار و دود فلزی این ترکیب باعث ایجاد برونشیت، سرفه و گلو درد می‌شود.
تماس مستقیم در طولانی مدت باعث جذب قلع توسط پوست شده که سوختگی‌های موضعی به شکل التهاب و تحریک ایجاد می‌نماید. بنابراین سعی کنید از مصرف بیش از حد غذاهای کنسروی یا خوردن مداوم غذا درون پوشش داده شده با قلع خودداری کنید. از دیگر اثرات قلع بر بدن می توان به ذخیره شدن آن در اندام های کلیه و کبد و دفع آن به مقدار جزئی از راه ادرار و صفرا، تعریق شدید، سر درد، تنگی نفس، آسیب کروموزرمی، سوزش چشم و پوست، دردهای شکمی و معده، مشکلات ادراری، آسیب مغزی، افسردگی، تضعیف سیستم ایمنی و کاهش سلولهای قرمز خون اشاره نمود.
علائم مسمومیت با قلع به شکل احساس طعم فلزی در دهان، افزایش بزاق، اسهال و استفراغ، اختلالات تنفسی و درد های عضلانی مشاهده می‌شود. فلز قلع جذب شده در آب برای جانداران آبزی نیز بسیار خطرناک بوده و باعث نابودی جلبک‌ها پلانکتون ها، قارچ‌ها و در ماهی‌ها منجر به اختلال در تولید مثل، رشد تخمک‌ها و رژیم غذایی آنها می‌شود.
