طرح تولید کربنات استرانسیوم

کربنات استرانسیوم با فرمول شیمیایی SrCO3 یک پودر ریز و سفید است که خواص آن شبیه به کربنات کلسیم (آهک) است. کربنات استرانسیوم بی مزه و بی بوست و در آب خیلی کم حل می شود اما در اسیدها از جمله اسید هیدروکلریک حل می شود و دی اکسید کربن تشکیل می دهد. کربنات استرانسیوم در طبیعت به عنوان ماده معدنی استرانتیانیت وجود دارد که یکی از منابع اصلی بهره برداری از استرانسیوم است. استرانسیوم در گروه فلزات قلیایی خاکی قرار دارد و مانند کلسیم غیر سمی است. شباهت شیمیایی استرانسیوم و کلسیم این واقعیت را نشان می دهد که ایزوتوپ های رادیواکتیو استرانسیوم که در حادثه راکتور چرنوبیل شکل گرفته اند ، قادر به رسوب در استخوان ها و ایجاد سرطان هستند.(طرح تولید کربنات استرانسیوم)
کربنات استرانسیم از جمله موادی است که در ساخت آهنرباهای فریت که برای استخراج فریت استرانسیوم استفاده می شود، مورد استفاده قرار می گیرد. کاربرد اصلی این ترکیب شیمیایی تولید شیشه برای لامپها و لوله های کاتدی است که در تلویزیون های رنگی استفاده می شود. از آنجا که کربنات استرانسیم شعاع اتمی نسبتاً بزرگی دارد ، می تواند پرتوهای X تولید شده در لوله های کاتدی را جذب کند و همراه با دیگر مواد باعث حذف کامل پرتوهای X می شود.
پودر کربنات استرانسیوم در اندازه های نانومتری قابلیت اشتعال ندارد و به صورت مخلوط با هوا به صورت گرد و غبار تحت تاثیر منابع احتراقی نیز اشتعال زا نمی باشد بنابراین به هیچ عنوان احتمال انفجار گرد و غبار آن وجود ندارد.

مشخصات کربنات استرانسیم

نام: استرانسیوم | استرانسیم | Strontium
عدد اتمی: 38
جرم اتمی: 87.62
نقطه ذوب: C° 769
نقطه جوش: C° 1384
شعاع اتمی: Å ۲٫۴۵ – (pm) 215
شعاع کوانتومی: 191
شعاع یونی: 112 (+ 2E)
ظرفیت: 2
رنگ: سفید نقره‌ای
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: 2
انرژی یونیزاسیون: Kj/mol 549.5
شعاع یونی: Å 1٫12
الکترونگاتیوی: 0٫95
حالت اکسیداسیون:۲
دانسیته: 2.630
گرمای فروپاشی: Kj/mol 8.3
گرمای تبخیر: Kj/mol 144
مقاومت الکتریکی: Ohm m 0.000000131
گرمای ویژه: J/g Ko 0.3
دوره تناوبی:5
شماره سطح انرژی: 5
آنتالپی تصعید: 164 kJ/mol
تراکم 20 درجه سانتیگراد: 2.6 گرم / cm3
حرارت تبخیر (کیلوگرم / مول): 144
حلال های کربنات استرانسیم: کربنات استرانسیم به سختی در آب حل می شود ولی در صورتی که آب با دی اکسید کربن اشباع شود انحلال پذیری استرانسیم کربنات به شدت افزایش پیدا می کند.
کربنات استرانسیم پودری سفید یا خاکستری رنگ است که به دو صورت صنعتی و معدنی یافت می شود.این ترکیب شیمیایی که بدون بو و مزه است، واکنش پذیری بالایی با اسیدها دارد.
روش تولید مصنوعی کربنات استرانسیم به دو صورت است: یا با استفاده از سلستین (که همان سولفات استرانسیم است) و یا با استفاده از واکنش بین محلول نمک استرانسیم و محلول نمک کربنات

تاریخچه کربنات استرانسیوم

در سال 1790، ،crawfprd adaor کانی strontianite که الهام گرفته شده از شهر اسکاتلندی strontian نام نهاد. او متوجه شد که با سایر کانی ها باریم تفاوت دارند. ولی klaporth و hope توانستند در سال 1798، استرانسیوم را کشف کنند. فلز کامل خالص استرانسیوم برای نخستین با توسط Davy Humphrey Sir در سال 1808 با واکنش الکترولیز جدا شد و به دست آمد.

ویژگی های کربنات استرانسیوم

تولید اکسید سمی نیتروژن پس از سوختن
در صورت تماس این ماده با پوست و جشم باعث سوزش و التهاب و مشکلات تنفسی می گردد.
جهت تسریع سوختن مواد قابل احتراق کاربرد دارد

کاربردهای کربنات استرانسیوم

صنایع نظامی

در صنایع نظامی، ترکیبات مختلف استرانسیوم از قبیل نیترات استرانسیم پر اکسید و اگزالات برای ساخت منورها، مهمات ردیاب به کار می رود.
کربنات استرانسیوم در مهمات، تجهیزات نظامی، سیگنال های مخرب دریایی به کار می رود.

صنعت نفت

به عنوان جانشین باریت در گل حفاری برای چاه‌های نفت کاربرد دارد.

جواهرات

تیتانیت استرانسیم ماده نوری جالبی است که دارای شاخص انکسار بسیار بالایی است و پراکندگی نوری بالاتری نسبت به الماس دارد.
استرانسیم به عنوان جواهر نیز به کار می‌رود، اما خیلی نرم است.
سلستین دارای رنگ آبی مناسب برای کلکسیونرها می‌باشد.

ساخت تلویزیون‌

در ساخت تلویزیون‌های رنگی کربنات استرانسیم برای لامپ تصویر به کار می‌رود.
مهم‌ترین کاربرد استرانسیم برای تولید شیشه‌های رنگی تلویزیون است.
اکسید استرانسیم و اکسید باریم برای محافظت اشعه در شیشه تلویزیون استفاده می‌شود.

کاربردهای دیگر

کربنات استرانسیوم برای ساخت انواع خاصی از شیشه استفاده می شود و مواد پایه برای ساخت اکثر ترکیبات دیگر استونسیوم است.
دقیق ترین ساعت اتمی دنیا، با استفاده از اتم های استرانسیوم توسعه یافته است.
فسفات استرانسیم به منظور تهیه لامپ‌های فلوئورسانس استفاده میگردد.
تیتانات استرانسیوم در انواع جاذب های نوری کاربرد دارد.
کلرید استرانسیم در ساخت خمیر دندان برای دندان‌های حساس به کار میرود.
اکسید استرانسیوم به منظور بهبود کیفیت لعاب سفال استفاده میگردد.
ایزوتوپ های استرانسیوم با عمر طولانی که اشعه بتا از خود متصاعد می‌کند، در دستگاه‌های SNAP (به منظور قدرت کمکی هسته‌ای) به کار می‌رود.
به منظور تهیه ابریشم مصنوعی از ترکیبات استرانسیوم استفاده می‌شود.
مک‌های استرانسیم جهت ته‌نشینی سیلیس، آهن و منگنز از محلول‌های غلیظ شده کاربرد دارد.
کربنات استرانسیوم در وسایل هشداردهنده آتش نشانی، ساخت آهنربای سرامیک‌های فریت و سرب زدایی هنگام تولید الکترولیتی روی به کار می رود.
این دستگاه‌ها برای ساختن فضاپیماها، ایستگاه‌های هواشناسی، بویه‌های دریایی و جاهایی که منابع قدرت هسته‌ای – الکتریکی، دراز مدت، سبک وزن نیاز است، به کار می‌روند.
از استرانسیم برای تولید آهنربا و تصفیه روی استفاده می‌شود.
نمک قرمز رنگ فرار استرانسیم کربنات در تولید رنگ قرمز فشفشه‌ها و مواد آتش زا، چراغ ها، تولید لوازم الکتریکی، رسوب دهی سرب در حوضچه های الکترولیز روی و تهیه باتریهای اتمی به کار می روند و باعث تابش درخشان در فانوس دریایی می‌گردند.

منابع و استخراج استرانسیوم

استرانتیوم معمولا در طبیعت بوجود می‌آید و درصد بسیار کمی از تمام سنگها و صخره‌های آتشفشانی را به خود اختصاص می‌دهد. این عنصر به مقدار زیاد به شکل رسوبات ته‌نشین شده وجود دارد که سهولت در توسعه و استخراج معدن را ساده‌تر می‌کند. اما مقدار این ذخایر کم می باشد. با این حال کانی استرونتانیت مناسب تر است، زیرا استرانسیوم بیشتر به‌صورت کربنات استفاده می‌گردد. مقدار محلول آن در آب دریا همانند کلسیم کم بوده و بیشتر تمایل به تشکیل دادن کربنات و سولفات نامحلول دارد. برخی از سنگ های آهکی میتوانندحاوی مقادیر بالایی از استرانسیم باشند.عمده‌ترین کانی تجاری برای تولید استرانسیوم سلستین بوده که معمولاً به صورت روباز و به طریقه سنگ دستی استخراج می‌شود.

کد آیسیک مرتبط با صنعت تولید کربنات استرانسیوم

کد آیسیک مخفف International Standard Industrial Classification (سیستم بین المللی طبقه بندی استاندارد صنایع) است. کد گذاری به عنوان روش ساده و دقیق برای تعیین هویت کالا، قطعات، مدارک و اموال، سالها است که در سطح شرکت هاو زنجیره های تأمین مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به بررسی های انجام شده کد آیسیک کربنات استرانسیوم به شرح جدول ذیل می باشد

کد تعرفه گمرکی مرتبط با صنعت تولید کربنات استرانسیوم

تعرفه یا به عبارت دیگری (TARIFF) یک نوع معیار رقمی و یا عددی می باشد برای شناسی و تعیین جایگاه کالا در ترخیص کالا.
تعرفه گمرکی میزان حقوق ورودی قابل پرداخت برای ورود کالا می باشد.تعرفه گمرکی در بستر تاریخ مبتنی بر سیستم و روش های خاصی از قبیل اداره گمرک، آمار، حمل و نقل، بیمه و غیره طراحی و مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به بررسی های انجام شده کد تعرفه گمرکی کربنات استرانسیوم به شرح جدول ذیل می باشد

تجهیزات و مواد اولیه خط تولید کربنات استرانسیم

بررسی‌های اولیه نشان می‌دهد که فرایند فراوری کربنات استرانسیم از سنگ معدن به تجهیزات زیر نیازمند است:
سنگ شکن
آسیاب
سرند و دانه بندی
مخازن شستشو و اسید شوئی
میکسر
کوره با اتمسفر احیایی و کنترل اکسیژن
فیلتر بگ و غبارگیر
محفظه های لیچ و شستشو
فیلتر پرس
اسپری درایر
پرکن

همچنین مواد اولیه مورد نیاز

سنگ معدن سلستین
کک (ترکیبات کربنی)
اسید کلریدریک
کربنات سدیم

روش‌های تولید کربنات استرانسیم

در توليد کربنات استرانسيم دو روش زیر معمول می‌باشد:
الف) توليد مستقيم کربنات استرانسيم
ب) توليد کربنات استرانسيم به روش خاکستر سياه

الف) توليد مستقيم کربنات استرانسيم

ابتدا سنگ معدن سلستين را جهت حذف کربنات کلسيم و گچ موجود در آن توسط اسيد کلريدريک و سپس آب شسته، و آنگاه سولفات استرانسيم جامد تقريبًا خالص را در محلول سودا اش (کربنات سديم) وارد نموده، در تانکهاي مخصوصي ريخته و حرارت مي‌دهند، پس از گذشت مدت زمان لازم فاز محلول را از بقيه جامد جدا نموده و به تانک ديگر حاوي سودا اش انتقال داده و مجددًا حرارت داده و در نهايت دو فاز جامد حاوي رسوب کربنات استرانسيم ناخالص، و فاز مايع شامل کربنات سديم و سولفات سديم به دست مي‌آيد. پس از جدا سازي رسوب، باقيمانده آن را در اسيد کلريدريک حل نموده و محلول حاصل را که حاوي کلريد استرانسيم است به آن کربنات سديم افزوده و رسوب کربنات استرانسيم حاصل مي‌گردد. در اين روش توليد به ندرت خلوص محصول به ۹۵ درصد مي‌رسد. جهت بالاتر بردن خلوص، عمليات فوق ادامه يافته که مسلماً با بالا بردن تعداد مراحل شيميايي قيمت تمام شده محصول فوق العاده بالا خواهد رفت. لذا از اين روش توليد در مواردي که خلوص بالا نياز نباشد مي‌تواند همراه با توجيه اقتصادي مورد استفاده قرار گيرد.

ب) توليد کربنات استرانسيم به روش خاکستر سياه

توليد کربنات استرانسيم به روش خاکستر سياه است، در اين روش ابتدا سلستين را با کک در دماي بالا (حدود 1000 تا 1200 درجه سلسیوس) احياء نموده، که در نتيجه سولفات استرانسيم به سولفيد استرانسيم تبديل شده و با توجه به حلاليت بالاي اين سولفيد در آب گرم و هم چنين نامحلول ماندن بقيه مواد در آب، طي چند مرحله عمليات استخراج از جامد ۴ سولفيد سديم تبديل شده، جدا شده و با اضافه شدن دي اکسيد کربن به محلول حاوي سولفيد استرانسيم، کربنات استرانسيم حاصل مي‌گردد. اطلاعات ترموديناميکي گوياي اين مطلب است، که عامل موثر در عمل احياء و دستيابي به سولفيد سديم، منوکسيد کربن (CO) بوده و کربن تنها نقش کاتاليست مصرف شونده را ايفاء مي‌کند.

ذخایر استرانسيم در ایران و جهان

کشور ايران دارای ذخاير غني معدني می‌باشد که يکي از آنها معادن سنگ سلستين است. بر اساس برآورد به عمل آمده، ميزان قطعي اين ذخاير ۲ ميليون تن با عيار ۷۵ تا ۹۵ درصد سولفات استرانسيم است. کل ذخایر جهانی سلستین در حدود ۷ میلیون تن برآورد شده است. سولفات استرانسيم در صنعت مصرف چنداني ندارد، ولي به صورت کربنات استرانسيم کاربرد وسيعي از جمله در ساخت لامپ تلويزيون رنگي، صنايع پيرو تکنيک، سراميک سازي، رنگسازي، تصفيه روي و موارد ديگر دارد. در این مقاله به فرایند تولید کربنات استرانسیم پرداخته می‌شود.
فلز استرانسيم با توجه به کاربردهاي بسيار وسيع در صنايع به صورت سولفات استرانسيم در قالب سلستين يکي از منابع معدني عظيم ايران بوده که مقام سوم جهاني را داراست. سلستين به رنگ سفيد و ماخذ نام آن رنگ آبي بعضي از بلورهاي آن بوده و به همراه اين کاني، اغلب باريت ( BaSO۴ )، کلسیت (CaCO۳)، ژيپس ((CaSO۴ ، استرونيتانيت (SrCO۳)، سیلیس (SiO۲) و رس وجود دارد که تا چند سال اخیر عمدتًا به صورت همان سنگ معدن سلستين صادر مي‌شد.

جدول واحد های فعال تولید کربنات استرانسیوم

در جدول زیر تعداد و ظرفیت واحدهای تولید کننده کربنات استرانسیوم در کشور به تفکیک استان آمده است.

درصورت تمايل به اين مطلب امتياز دهيد: