استخراج فلزات با اسید کلریدریک چگونه است
اسید کلریدریک چیست؟
اسید کلریدریک محلولی بی رنگ با بوی تند که از طبقه اسیدهای قوی باpH بین 0 تا 2 است و از دو عنصر هیدروژن و کلر تشکیل شده است. این ماده که به دلیل خنثی سازی عوامل قلیایی در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد، به طور طبیعی در سیستم گوارشی اغلب گونه های جانوری ای از جمله انسان وجود دارد.
اسید هیدروکلریک که با نام اسید موریاتیک و یا جوهر نمک نیز شناخته می شود، در اوایل قرن دهم طی انجام آزمایش توسط زکریای رازی کیمیاگر و پزشک ایرانی کشف شد. در آن زمان رازی به دنبال بدست آوردن نتایج دیگری از آزمایشات خود بود.
به همین دلیل به کشف اسید کلریدریک بسیار نزدیک شد اما، از مطالعه بر روی فرآورده های گازی حاصل از واکنش خود صرفه نظر کرد. طی گذر زمان پژوهشگران زیادی از آزمایش رازی الهام گرفتند و مطالعات بسیاری بر روی اسید کلریدریک انجام دادند.
بیشتر بخوانید: اسپکتروسکوپی جرمی
کاربرد اسید کلریدریک
تولید ترکیبات آلی
یکی از کاربردهای اسید کلریدریک در صنعت، تولید ترکیبات آلی مانند دی کلرواتان و وینیل کلرید است که به عنوان ماده اولیه تولید PVC در صنعت کاربرد زیادی دارد.
تولید ترکیبات معدنی(غیر آلی)
از جمله کاربردهای اسید کلریدریک مورد استفاده در صنعت می توان به تولید ترکیبات معدنی کلرید آهن (III) و پلی آلومینیوم کلراید(PAC) اشاره نمود. این ترکیبات در صنعت تصفیه فاضلاب و تولید کاغذ به عنوان عامل انعقاد و لخته‌سازی مورد استفاده قرار می گیرد.
نظافت استخرها
پاک کردن لکه های موجود بین درزهای کاشی و رسوبات آب با سایر مواد شوینده کار آسانی نیست، اما با استفاده از غلظت مناسبی از اسید کلریدریک، غلظت 1به 10 اسید و آب این کار به خوبی قابل انجام است.
بیشتر بخوانید: کاربردهای کروماتوگرافی در صنایع نفت و پتروشیمی
اسید کلریدریک در آزمایشگاه
اسید هیدروکلریک به دلیل حفظ غلظت در طول زمان، پایداری بالا، قیمت مناسب و در دسترس بودن به عنوان یک معرف اسیدی عالی شناخته شده است. اسید کلریدریک مناسب برای این حوزه اسید کلریدریک 37% است که با نام اسید کلریدریک گرید آزمایشگاهی شناخته می شود.
از کاربرهای آزمایشگاهی این ماده می توان ب تهیه گلوکز از نشاسته، معرف آزمایشگاهی، تنظیم اسیدیته(کنترل pH)، خنثی کردن محلول های قلیایی، کاتالیزور و تیتراسیون بازها را برشمرد.
از بین بردن لکه های فلزات
اگر چه اسید کلریدریک خاصیت خورندگی قوی دارد، با این وجود در صنعت برایاسیدشویی فلزات به کار برده می شود. نسبت اسید کلریدرک مورد استفاده در این کار9 قسمت آب و 1 قسمت اسیدمی باشد. این فرآیند در دماهای بالا انجام می گیرد و تمامی زنگ زدگی و آلودگی های موجود بر روی سطح فلزاتی همچون مس، آهن، برنج و سایر فلزات را از بین می برد.
بیشتر بخوانید: کاربردهای کروماتوگرافی در پزشکی قانونی
استخراج فلزات با اسید کلریدریک
یکی از کاربردهای مهم این ماده استخراج فلزات است. زمین از مواد معدنی و فلزات ارزشمندی تشکیل شده است که زندگی روزمره ما به آن هابستگی دارد. به همین دلیل استخراج این مواد از معادن می تواند باعث رونق چرخه اقتصاد یک کشور گردد.
استخراج مس با اسید کلریدریک
مس اولین فلزی بود که بوسیله انسان کشف شد. نداشتن پیوند با عناصر دیگر و خالص بودن، دلیل کشف مس در زمان قدیم بوده است، اما امروزه مس از کانی هایی که حاوی ترکیبات مس هستند بدست می آید. یکی از متدوال ترین روش های جداسازی یون های فلزی، استخراج با حلال است.
این روش با مخلوط کردن فاز آبی حاوی نمک فلزی با فلز آلی عامل استخراج انجام می گیرد. از مزیت استخراج فلزات با حلال می توان به تغییر آسان پارامترهای کنترل کننده استخراج، مانند pH محلول آبی و رقیق کننده اشاره کرد.
با این وجود به دلیل استفاده حلال های آلی در حجم های بالا که عموما سمی و یا اشتعال پذیرند، این روش با محیط زیست سازگار نیست. اسید کلریدریک یکی از حلال هایی است که در این روش مورد استفاده قرار می گیرد.
بیشتر بخوانید: کمومتریکس تجزیه ای
میزان حلالیت فلزات در این اسید به عواملی مانند بار یون، اندازه یون و تحرک یون بستگی دارد. به عنوان نمونه کانی معدنی کالکوپیریت که حاوی اتم های مس، گوگرد و آهن است، به طور طبیعی از معادن استخراج می شود. این کانی به دلیل تولید ترکیبات گازی گوگرددار، شرایط دمایی و فشار بالا در روش اکسیداسیون، آسیب زیادی به تجهیزات می رساند.
به همین دلیل برای استخراج فلزات ارزشمند موجود در کانی از اسید کلریدریک استفاده می شود. در طول انجام فرآیند پارامتر هایی مانند دما، غلظت اسید، عوامل اکسنده، نمک های محلول، زمان استخراج، فعالیت یون فلزی و میزان گاز کلر به طور مرتب مورد بررسی قرار می گیرد.
کانی کالکوپیریت
استخراج فلزات با حلال بجز برای سنگ های معدنی و کانی ها، بلکه برای دیگر محصولاتی که حاوی مقادیر مختلفی یون های فلزی هستند نیز بکار برده می شود. بهترین حلال های استخراج فلزات، اسیدها هستند و در بین تمامی اسیدها، اسید کلریدریک و اسید فسفوریک بازدهی بالایی دارند.
کانی معدنی کالکوپیریت، به طور طبیعی از معادن استخراج می شود. اتم های آهن، مس و گوگرد در ساختمان این کانی معدنی در مقادیر قابل توجهی یافت می شوند؛ بنابراین به عنوان یک منبع غنی از آهن و مس شناخته شده و جداسازی و استخراج آن از اهمیت زیادی برخوردار می باشد.
علم استخراج حلال، به ویژه استخراج با اسیدهایی نظیر اسید کلریدریک در این مورد نیز به صنعت یاری رسانده و موجب استحصال این فلزات از سنگ معدن می شود.
بیشتر بخوانید: شیمی تجزیه و صنایع فلزی
فلز مس در صنایع ریخته گری، تولید آلیاژها و ساخت قطعات الکترونیکی کاربرد فرآوانی دارد؛ فلز آهن نیز در ریخته گری و تولید انواع آلیاژها و همچنین فولاد مورد استفاده قرار می گیرد. اسید کلریدریک می تواند این دو فلز را تحت شرایط کنترل شده از سنگ معدن اصلی جدا نماید.
اگر کانی کالکوپیریت در معرض عوامل اکسید کننده بسیار قوی قرار داده شود، این ماده به ترکیبات سولفات مس، اکسید آهن III و گاز دی اکسید گوگرد تبدیل خواهد شد. در ابتدا به نظر می رسد این روش، کارآمد و مؤثر است اما با نگاهی دقیق تر متوجه خواهیم شد که از نظر تجهیزات و شرایط واکنش ها، محدودیت های زیادی برای این روش استخراج وجود دارد. تولید گاز سمی گوگرددار، اولین ایراد این روش می باشد.
اکسیداسیون کانی فوق باید در شرایط دمایی و فشار بسیار بالا انجام گیرد، بنابراین این شرایط می تواند به دستگاه های اتوکلاوها و تجهیزات آن آسیب وارد کند و از طرف دیگر، توزیع محصولات از نظر نسبت جرمی و مولی نیز مختل خواهد شد.
با توجه به مشکلات فوق، بهترین روش برای استخراج فلزات از کانی معدنی استفاده از اسیدی مانند اسید کلریدریک می باشد. در این روش از هیدروکلریک اسید با غلظت های مشخصی استفاده می شود. شرایط دمایی و حضور اکسنده ها نیز در طول استخراج، کنترل می شود.
میزان بازدهی استخراج فلز مس از کانی کالکوپیریت با استفاده از اسید کلریدریک، همزمان با افزایش غلظت اسید افزایش می یابد.
پارامترهایی که در طول جداسازی و استخراج فلزات با استفاده از اسید کلریدریک اهمیت دارند عبارتند از دما، میزان و غلظت اسید، زمان استخراج، حضور عوامل اکسنده، تأثیر نمک های محلول، حضور یون مشترک، فعالیت یون فلزی و حضور گاز کلر.
بیشتر بخوانید: شیمی تجزیه چیست؟
به عنوان سخن پایانی باید بیان نمود که استخراج فلزات نه تنها برای کانی ها و سنگ های معدنی، بلکه برای سایر محصولاتی که حاوی مقادیر مختلفی یون های فلزی هستند کاربرد دارد. اسیدها بهترین حلال های استخراج فاز مایع است. بازدهی اسید کلریدریک و اسید سولفوریک در مقایسه با سایر اسیدها بهتر بوده است.