فلز روی از قرن‌ها پیش مورد استفاده بوده است. وجود کالا‌های برنجی که به ۱۰۰۰-۱۴۰۰ سال پیش باز می‌گردند خود گواه استفاده از آن در قرن‌های گذشته است. یکی از فرآورده های  فلز روی، شمش روی است. شمش روی یکی از محصولات پر فروش و با ارزش است که طی مراحلی از جمله استخراج فلز روی، کنسانتره روی، دپو، نمونه برداری، تولید محلول روی و در نهایت شمش روی تولید می شود. قیمت شمش روی را در این لینک ببینید.

شمش روی

شمش روی از طریق تبلور ساختار کریستالی به شکل شش ضلعی فشرده یا hcp و از طریق انجماد مذاب روی در قالب هایی مخصوص ساخته می شود. فلز روی با عدد اتمی ۳۰ و نماد شیمیایی Zn جز عناصر گروه دوازدهم جدول تناوبی است. این فلز شکننده با رنگ ترکیبی نقره‌­ای و آبی، مشابه اولین فلز هم گروه خود یعنی عنصر منیزیم است. روی به طور فراوان در پوسته زمین یافت می‌شود و بعد از آهن، آلومینیوم و مس چهارمین فلز مورد استفاده در دنیا است، که کاربرد‌های صنعتی و زیستی فراوانی دارد.

شمش روی برای طیف وسیعی از کاربرد‌ها مناسب است که مهم ترین آن، بهبود مقاومت در برابر خوردگی است. در حقیقت بسیاری از شمش های روی تولید شده برای فرایند گالوانیزه کردن به کار می‌رود. به این صورت که یک فرایند ضد خوردگی در جهت محافظت از محصولات فولادی ایجاد می‌کند و از آن‌ها در برابر خوردگی و زنگ زدگی بیشتر محافظت می‌کند.

ویژگی‌ های شمش روی

این فلز به لحاظ خواص کاربردی از جمله واکنش‌پذیری با آهن، مقاومت در برابر خوردگی، خواص الکتروشیمیایی، نقطه ذوب پایین، استحکام، آلیاژپذیری، شکل‌پذیری، مقاومت کششی بالا و …، مصارف گوناگونی پیدا کرده است. زمانیکه این فلز با  ۴درصد آلومینیوم آلیاژ شود، استحکام تسلیم و سختی آن به اندازه زیادی افزایش می‌یابد. در ادامه به بررسی برخی از این ویژگی‌ها می‌پردازیم. آنالیز شیمیایی شمش روی را در این لینک مشاهده نمایید.

استحکام و مقاومت

روی یک فلز کم استحکام با خاصیت ارتجاعی کمتر از نصف فولاد کربنی ملایم است. شمش روی معمولاً در کاربرد‌های تحمل بار استفاده می‌شود. با این حال، قطعات مکانیکی ارزان را می‌توان از روی ریخته‌گری کرد.

سختی

روی خالص سختی کمی دارد و در اکثر موارد شکننده است، با این حال آلیاژ‌های روی در مقایسه با سایر آلیاژ‌های ریخته‌گری، در برابر ضربه بطور استثنایی ایمن ترو مقاوم‌تر هستند.

شکل‌ پذیری

روی در محدوده دمایی بین ۲۱۲ تا ۳۰۲ درجه فارنهایت، شکل‌پذیر و چکش خوار می‌شود اما با افزایش دما به حالت شکننده خود باز می‌گردد.

واکنش پذیری

روی دارای خواص الکتروشیمیایی قوی است، اگرچه در باتری‌های قلیایی و در طول فرآیند گالوانیزه به خوبی عمل می‌کند. شمش‌ها خاصیت ضد خوردگی قوی دارند و به خوبی با فلزات دیگر ترکیب می‌شوند.

کاربرد‌های شمش روی

بیش از نیمی ازکل درصد تولید سالانه شمش روی در فرآیند گالوانیزه استفاده می‌شود که از فولاد در برابر خوردگی محافظت کند. برای ساخت آلیاژ‌های ریخته‌گری از شمش روی استفاده می‌شود. همچنین در کار‌های عمرانی و ساختمانی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

شمش روی را می‌توان جهت تولید صفحات یا ورق‌های روی، نورد کرد. از این صفحات می‌توان در تولید وسایل زهکشی سقف و یا در پوشش ساختمان‌ها استفاده نمود.

از روی در تهیه آلیاژ‌هایی از برنج، نقره و نیکل نیز استفاده می‌شود. روی در قالب‌های ریخته‌گری و صنعت اتومبیل‌سازی نیز به کار می‌رود.

بخش بزرگ این فرآورده‌ها در گالوانیزه کردن فولاد، ورق‌های پوشش بام‌ها، مخازن ذخیره و غیره کاربرد دارند.

ورق‌های گالوانیزه به صورت کانال‌های هوا در سیستم‌های تهویه مطبوع و هواکش‌ها و سیستم‌های حرارتی نیز کاربرد دارند. از شمش روی برای تولید مواد شیمیایی و اکسید‌ها نیز استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از شمش روی

• نوعی آلیاژ تجاری با هزینه ذوب کم و هدر رفت کم فلز
• عدم حساسیت به درجات خنک‌سازی مختلف، امکان ریخته‌گری آن با فرآیند‌های مختلف را فراهم می‌سازد.
• قابلیت ریخته‌گری عالی شمش روی می‌تواند قابلیت تولید بخش‌های نازک و جزییات پیچیده از یک قطعه را فراهم سازد.
• انقباض اندک و تخلخل گاز کمتر
• قابلیت پرداخت عالی
• مقاومت خیلی خوب در برابر خوردگی
• ویژگی‌های ماشین کاری عالی

فرآیند تولید شمش روی

در مراحل نخست ابتدا خاک‌ها و سنگ‌های معدنی حاوی روی مثل اسفالریت خرد و شکسته می‌شوند. اگر این سنگ‌ها حاوی سرب باشند ابتدا باید سرب زدایی شوند. سپس این مواد در مخازن استیل با سولفوریک اسید و آب لیچینگ می‌شوند. طی فرآیند‌های شیمیایی مختلف، سولفات روی به دست می‌ ‌آید. پس این، فلز به آرامی با اسید‌ها واکنش می‌دهد. فلزاتی چون نیکل، کادمیوم، کبالت، آهن و … نیز در این محلول ایجاد شده حضور خواهند داشت. قبل از عملیات الکترولیز ابتدا باید یون‌های مزاحم دور شوند. وقتی عملیات جدا‌سازی یون‌های مزاحم صورت گرفت، وارد مرحله جداسازی فلز روی خواهیم شد. با مشخصات خاک روی در این لینک آشنا شوید.

جمع‌بندی

همانطور که گفته شد به دلیل مقاومت روی در برابر خوردگی، بیشترین موارد استفاده از شمش روی در فرآیند گالوانیزه کردن است. همچنین سایر خواص کاربردی از جمله نقطه ذوب پایین، استحکام، آلیاژپذیری، شکل‌پذیری، مقاومت کششی بالا و …، باعث شده است شمش روی مصارف گوناگونی پیدا کند.