1 परिचय

एंटीमनी, एक महत्वपूर्ण अलौह धातु के रूप में, ज्वाला मंदक, मिश्र धातु, अर्धचालक और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालांकि, प्रकृति में एंटीमनी अयस्क अक्सर आर्सेनिक के साथ सह-अस्तित्व में होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कच्चे एंटीमनी में आर्सेनिक की उच्च मात्रा होती है जो एंटीमनी उत्पादों के प्रदर्शन और अनुप्रयोगों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। यह लेख कच्चे एंटीमनी शुद्धिकरण में आर्सेनिक हटाने के लिए विभिन्न तरीकों का व्यवस्थित रूप से परिचय देता है, जिसमें पाइरोमेटेलर्जिकल रिफाइनिंग, हाइड्रोमेटेलर्जिकल रिफाइनिंग और इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग शामिल हैं, उनके सिद्धांतों, प्रक्रिया प्रवाह, परिचालन स्थितियों और फायदे/नुकसान का विवरण दिया गया है।

2. आर्सेनिक निष्कासन के लिए पायरोमेटेलर्जिकल रिफाइनिंग

2.1 क्षारीय शोधन विधि

2.1.1 सिद्धांत

क्षारीय शोधन विधि आर्सेनिक और क्षार धातु यौगिकों के बीच प्रतिक्रिया के आधार पर आर्सेनिक को हटाती है जिससे आर्सेनेट बनते हैं। मुख्य प्रतिक्रिया समीकरण:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

2.1.2 प्रक्रिया प्रवाह

1. कच्चे माल की तैयारी: कच्चे एंटीमनी को 5-10 मिमी के कणों में पीस लें और सोडा ऐश (Na₂CO₃) के साथ 10:1 के द्रव्यमान अनुपात में मिलाएं
2. प्रगलन: प्रतिध्वनि भट्ठी में 850-950 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करें, 2-3 घंटे तक रखें
3. ऑक्सीकरण: संपीड़ित हवा (दबाव 0.2-0.3MPa), प्रवाह दर 2-3m³/(h·t) डालें
4. स्लैग निर्माण: ऑक्सीडेंट के रूप में साल्टपीटर (NaNO₃) की उचित मात्रा डालें, खुराक एंटीमनी के वजन का 3-5%
5. स्लैग हटाना: 30 मिनट तक बैठने के बाद, सतह से स्लैग हटा दें
6. दोहराएँ ऑपरेशन: उपरोक्त प्रक्रिया को 2-3 बार दोहराएं

2.1.3 प्रक्रिया पैरामीटर नियंत्रण

• तापमान नियंत्रण: इष्टतम तापमान 900±20°C
• क्षार की मात्रा: आर्सेनिक की मात्रा के अनुसार समायोजित करें, आमतौर पर एंटीमनी के वजन का 8-12%
• ऑक्सीकरण समय: प्रति ऑक्सीकरण चक्र 1-1.5 घंटे

2.1.4 आर्सेनिक निष्कासन दक्षता

आर्सेनिक की मात्रा को 2-5% से घटाकर 0.1-0.3% किया जा सकता है

2.2 ऑक्सीडेटिव वाष्पीकरण विधि

2.2.1 सिद्धांत

इस विशेषता का उपयोग करता है कि आर्सेनिक ऑक्साइड (As₂O₃) एंटीमनी ऑक्साइड की तुलना में अधिक अस्थिर है। As₂O₃ केवल 193°C पर अस्थिर होता है, जबकि Sb₂O₃ को 656°C की आवश्यकता होती है।

2.2.2 प्रक्रिया प्रवाह

1. ऑक्सीडेटिव प्रगलन: रोटरी भट्ठी में हवा के साथ 600-650 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करें
2. फ्लू गैस उपचार: वाष्पीकृत As₂O₃ को संघनित करें और पुनः प्राप्त करें
3. रिडक्शन स्मेल्टिंग: कोक के साथ 1200°C पर शेष सामग्री को कम करें
4. शोधन: आगे शुद्धिकरण के लिए थोड़ी मात्रा में सोडा ऐश मिलाएं

2.2.3 मुख्य पैरामीटर

• ऑक्सीजन सांद्रता: 21-28%
• निवास समय: 4-6 घंटे
• भट्ठा घूर्णन गति: 0.5-1r/min

3. आर्सेनिक निष्कासन के लिए हाइड्रोमेटेलर्जिकल रिफाइनिंग

3.1 क्षार सल्फाइड निक्षालन विधि

3.1.1 सिद्धांत

इस विशेषता का उपयोग किया जाता है कि आर्सेनिक सल्फाइड की घुलनशीलता एंटीमनी सल्फाइड की तुलना में क्षार सल्फाइड के घोल में अधिक होती है। मुख्य प्रतिक्रिया:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → अघुलनशील

3.1.2 प्रक्रिया प्रवाह

1. सल्फीकरण: अपरिष्कृत एंटीमनी पाउडर को सल्फर के साथ 1:0.3 द्रव्यमान अनुपात में मिलाएं, 500°C पर 1 घंटे के लिए सल्फाइड करें
2. निक्षालन: 2mol/L Na₂S घोल का उपयोग करें, द्रव-ठोस अनुपात 5:1, 80°C पर 2 घंटे तक हिलाएं
3. निस्पंदन: फिल्टर प्रेस के साथ फ़िल्टर, अवशेष कम आर्सेनिक एंटीमनी सांद्रता है
4. पुनर्जनन: Na₂S को पुनर्जीवित करने के लिए निस्यंद में H₂S डालें

3.1.3 प्रक्रिया की शर्तें

• Na₂S सांद्रता: 1.5-2.5mol/L
• निक्षालन पीएच: 12-13
• निक्षालन दक्षता: As>90%, Sb हानि<5%

3.2 अम्लीय ऑक्सीडेटिव निक्षालन विधि

3.2.1 सिद्धांत

चयनात्मक विघटन के लिए FeCl₃ या H₂O₂ जैसे ऑक्सीडेंट का उपयोग करके, अम्लीय परिस्थितियों में आर्सेनिक के आसान ऑक्सीकरण का उपयोग किया जाता है।

3.2.2 प्रक्रिया प्रवाह

1. निक्षालन: 1.5mol/L HCl विलयन में, 0.5mol/L FeCl₃ मिलाएं, द्रव-ठोस अनुपात 8:1
2. विभव नियंत्रण: ऑक्सीकरण विभव को 400-450mV (बनाम SHE) पर बनाए रखें
3. ठोस-द्रव पृथक्करण: वैक्यूम निस्पंदन, निस्पंदन को आर्सेनिक पुनर्प्राप्ति के लिए भेजें
4. धुलाई: फिल्टर अवशेषों को तनु हाइड्रोक्लोरिक एसिड से 3 बार धोएं

4. इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग विधि

4.1 सिद्धांत

एण्टीमनी (+0.212V) और आर्सेनिक (+0.234V) के बीच जमाव क्षमता में अंतर का उपयोग करता है।

4.2 प्रक्रिया प्रवाह

1. एनोड तैयारी: कच्चे एंटीमनी को 400×600×20 मिमी एनोड प्लेटों में ढालें
2. इलेक्ट्रोलाइट संरचना: Sb³⁺ 80g/L, HCl 120g/L, योजक (जिलेटिन) 0.5g/L
3. इलेक्ट्रोलिसिस की स्थितियाँ:
   • धारा घनत्व: 120-150A/m²
   • सेल वोल्टेज: 0.4-0.6V
   • तापमान: 30-35°C
   • इलेक्ट्रोड दूरी: 100 मिमी
4. चक्र: हर 7-10 दिन में सेल से निकालें

4.3 तकनीकी संकेतक

• कैथोड एंटीमनी शुद्धता: ≥99.85%
• आर्सेनिक निष्कासन दर: >95%
• वर्तमान दक्षता: 85-90%

5. उभरती आर्सेनिक निष्कासन प्रौद्योगिकियां

5.1 वैक्यूम आसवन

0.1-10Pa वैक्यूम के अंतर्गत, वाष्प दाब अंतर का उपयोग किया जाता है (As: 550°C पर 133Pa, Sb को 1000°C की आवश्यकता होती है)।

5.2 प्लाज्मा ऑक्सीकरण

चयनात्मक आर्सेनिक ऑक्सीकरण के लिए कम तापमान प्लाज्मा (5000-10000K) का उपयोग, कम प्रसंस्करण समय (10-30 मिनट), कम ऊर्जा खपत।

6. प्रक्रिया तुलना और चयन अनुशंसाएँ

चयन अनुशंसाएँ:

• उच्च आर्सेनिक फ़ीड (As>3%): क्षार सल्फाइड निक्षालन को प्राथमिकता दें
• मध्यम आर्सेनिक (0.5-3%): क्षारीय शोधन या इलेक्ट्रोलिसिस
• कम आर्सेनिक उच्च शुद्धता की आवश्यकताएँ: इलेक्ट्रोलाइटिक शोधन की सिफारिश की गई

7. निष्कर्ष

कच्चे एंटीमनी से आर्सेनिक हटाने के लिए कच्चे माल की विशेषताओं, उत्पाद की आवश्यकताओं और अर्थशास्त्र पर व्यापक विचार करने की आवश्यकता होती है। पारंपरिक पाइरोमेटेलर्जिकल विधियों में बड़ी क्षमता होती है लेकिन पर्यावरण पर काफी दबाव होता है; हाइड्रोमेटेलर्जिकल विधियों में प्रदूषण कम होता है लेकिन प्रक्रिया लंबी होती है; इलेक्ट्रोलाइटिक विधियाँ उच्च शुद्धता उत्पन्न करती हैं लेकिन अधिक ऊर्जा की खपत करती हैं। भविष्य के विकास की दिशाएँ इस प्रकार हैं:

1. कुशल मिश्रित योजकों का विकास करना
2. बहु-चरणीय संयुक्त प्रक्रियाओं का अनुकूलन
3. आर्सेनिक संसाधन उपयोग में सुधार
4. ऊर्जा खपत और प्रदूषण उत्सर्जन में कमी