رودیوم یک فلز کمیاب و گرانبها، به رنگ سفید براق، یکی از شش فلز گروه پلاتین است. دارای نماد شیمیاییRh در جدول مندلیف و عدد اتمی ۴۵ می باشد. رودیوم در معدن پودر قرمز رنگی است که پس از جدا کردن پلاتین و پالادیوم از سنگ معدن به دست می آید. رنگ قرمز اولیه موجب شد تا این فلز به گل رز فلزات نجیب و گرانبها معروف شود. رودیوم در زبان یونانی به معنی گل رز می باشد.معادن روریوم بسیار محدود و فرآیند استخراج آن بسیار پیچیده و دشوار می باشد. بنابراین کمیابی این فلز موجب شده تا از قیمت بالایی برخوردار باشد و گاهی قیمت رودیوم از طلا و پلاتین هم پیشی بگیرد.با توجه به کاربردها و مصارف رودیوم در صنایع مختلف می توان آن را به صورت شمش رودیوم، پودر رودیوم، ورق و سیم مفتول رودیوم، نمک رودیوم، نیترات رودیوم، کلرید رودیوم، سولفات رودیوم و آب رودیوم تهیه کرد.
بازیافت رودیوم
به دلیل کمیاب بودن فلز رودیوم بازیافت کردن آن از مواد ثانویه مورد توجه بوده است. با توجه به اینکه خرید فلز رودیوم برای ساخت وسایل و ابزار مختلفی استفاده می شود و کمیاب بودن و با ارزش بودن این فلز، موجب شده بازیافت وسایل راهی برای دستیابی دوباره به آن باشد.برای مثال مبدل‌های کاتالیزی در خودرو بیشترین سهم از رودیوم تولیدی در جهان را به خود اختصاص داده‌اند و در نتیجه بهترین گزینه برای بازیافت این فلز ارزشمند هستند.با بازیافت کاتالیزورهای ضایعاتی خودروها می توان به فلزهای گران قیمت و مهمی دست پیدا خواهیم کرد. از جمله فلزهای کاربردی و مهم در همۀ صنعت‌ها پلاتین پالادیوم و رودیوم می‌باشند که با بازیافت کردن صحیح مبدل کاتالیستی ضایعاتی انواع ماشین‌ها، امکان استخراج مجدد آن‌ها وجود دارد. همچنین میتوان از برخی قطعات در صنایع برق و الکترونیک ، سوزن‌های گرامافون، نمایشگرهایLCD، موتورهای توربینی، یاتاقان‌ها و ابزارهای پزشکی هم استفاده برای بازیافت دوباره رودیوم استفاده کرد.
مراحل بازیافت فلز رودیوم
با توجه به اینکه فلز رودیوم فلزی سخت، فرسایش ناپذیر،مقاوم در برابر اسیدها و نقطه ذوب بالا می باشد، بازیافت و جدا سازی آن هم کاری خطرناک است. در فرایند بازیافت رودیوم، به دلیل سمی بودن نمک این فلز مثل کلریدها خطرات و آسیب هلی جبران ناپذیری ممکن است به وجود آید. بنابراین تنها افراد متخصص با رعایت نکات ایمنی میتوانند در این حوزه فعالیت کنند.درفرآیند بازیافت فلز رودیوم از روش تیزابکاری و الکترولیز کردن استفاده می شود و موادی چون اسید سیتریک و تیزاب مرحله به مرحله مورد استفاده قرار میگیرد.در بازیافت جواهرات معمولا از روش شیمیایی او در ضایعات کاتالیست ها و ضایعات الکتریکی از روش قالکاری استفاده می شود. البته از روش شیمیایی در بازیافت ضایعات هم می شود استفاده کرد.
استخراج فلز رودیوم
ویلیام ولاستون شیمی دان انگلیسی در سال ۱۸۰۳ میلادی پس از کشف پالادیوم و درحال یافتن پلاتین به طور اتفاقی رودیوم را از تکه سنگی در معدن پلاتین آمریکای جنوبی کشف کرد و آن را نام گذاری کرد. رودیوم معمولا در سنگ های حاوی پلاتین و نیکل و سایر فلزات گروه پلاتین یافت می شود.برای استخراج و تولید این فلز، معمولا پلاتین پالادیوم و رودیوم که در کنار هم هستند دو مرحله را باید گذراند:
- تصفیۀ اولیۀ فلزات پایه
- تصفیۀ تکمیلی در پالایشگاه فلزات گرانبها است.
- دستیابی به این فلز گرانبها شامل شناورسازی یا فلوتاسیون، خردایش، ذوب و تبدیل نهایی (Final Conversion) ) است.
- همچنین شستشو در دمای پایین (Low Temperature Roasting) ) و فرآیند لیچینگ برم (اسید) قادرند حداکثر بازده را به ارمغان بیاورند. استفاده از فرایندها، عیار را به میزان 65 درصد برای رودیم و 85 درصد برای پلاتین بهبود می بخشد.
تولید رودیم به طور خلاصه شامل مراحل زیر است:
- ابتدا با فرایند رسوب دهی از سنگ معدن های PGM جدا می شوند.
- بی سولفات سدیم به باقیمانده اضافه شده و ذوب می شود. این مرحله منجر به تولید سولفات رودیوم می شود.
- فلز رودیم از سولفات رودیوم رسوب می کند.
- افزودن هیدروکسید سدیم باعث رسوب هیدروکسید رودیوم می شود.
- افزودن اسید کلریدریک به هیدروکسید رودیوم منجر به تولید H3RhCl6 (محلول اسید خالص رودیوم) می شود.
- اسید خالص رودیوم به نیتریت سدیم و کلرید آمونیوم اضافه می شود که دوباره باعث رسوب رودیوم می شود.
- رسوب رودیم در اسیدکلریدریک حل و سپس گرم شود. با حرارت دهی به ناخالصی ها، فلز خالص رودیم تولید می شود.
کشورهای اصلی صادرکننده فلز رودیوم
رودیم در دل طییعت ودر پوسته زمین وجود دارد؛ اما تنها ۰.۰۰۰۲ قسمت در میلیون را شامل می‌شود. همچنین شهاب‌سنگ‌های نیکل هم حاوی مقدار بسیار کمی از فلز رودیم هستند. این عنصر بیشتر در معادن پلاتین یافت می شود منابع اصلی این عنصر در آفریقای جنوبی، ماسه‌های رودخانه در کوه‌های اورال روسیه و در آمریکای شمالی قرار دارند. بنابراین تولیدکننده اصلی این فلز آفریقای جنوبی است. . روسیه دومین تولیدکننده مهم رودیوم استودر رتبه های بعدی آمریکای شمالی و جنوبی و کانادا قرار میگیرند.
روش های ذوب فلز رودیوم
نقطه ذوب ۱۹۶۴رودیوم درجه سانتی گراد می باشد که آن را در برابر حرارت بسیار بالا آسیب ناپذیر می کند. با توجه به نقطه ذوب بالایی که در این فلز وجود دارد نمیتوان آن را در کوره های معمولی ذوب کرد و باید از کوره های القایی که مخضوص ذوب رودیوم طراحی شده است و فرنکاس بالایی دارد استفاده کرد.کوره القایی به دلیل فرکانس بالایی که دارد می تواند رودیوم را به نقطه ذوب برساند. این القای امواج در سطح اتم، موجب می شود فلز کم کم گرم شود و تا حدی دما بالا برود که رودیوم ذوب شود.
کاربردهای فلز رودیوم
- مبدل های کاتالیست خودروها رودیوم به عنوان یک کاتالیست همراه با پلاتین و پالادیم در ساخت این قطعه خودرو برای کاهش گازهای سمی خروجی از اگزوز موتور استفاده می‌شود.
- ترموکوپل در کوره های صنعتی رودیوم درمقابل فرسایش واکنش شیمیایی و حرارت بالا مقاومت بسیار بالایی دارد.
- اتصال های الکتریکی ساخت آلیاژ پلاتین _ رودیومی برای تولید ورق، سیم و فویل
- ابکاری جواهرات، نفره و بدلیجات رودیوم میتواند مقاومت بالایی به جواهرات در برابر فرسایش و تیرگی بدهد.
- الکترودهای شمع‌های هواپیما
- بعضی از ابزارهای پزشکی و جراحی
- پوشش پشت آینه های گران بها
- ساخت نورافکن ها
- ساخت موتورهای توربینی مثل موتور جت
- ساخت Bushing برای تولید الیاف شیشه
