१. परिचय

एक महत्त्वाचा नॉन-फेरस धातू म्हणून, अँटिमनी ज्वालारोधक, मिश्रधातू, अर्धवाहक आणि इतर क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरला जातो. तथापि, निसर्गात अँटिमनी धातू बहुतेकदा आर्सेनिकसह एकत्र असतात, ज्यामुळे क्रूड अँटिमनीमध्ये आर्सेनिकचे प्रमाण जास्त असते जे अँटिमनी उत्पादनांच्या कामगिरीवर आणि वापरावर लक्षणीय परिणाम करते. हा लेख क्रूड अँटिमनी शुद्धीकरणात आर्सेनिक काढून टाकण्यासाठी विविध पद्धती पद्धतशीरपणे सादर करतो, ज्यामध्ये पायरोमेटालर्जिकल रिफायनिंग, हायड्रोमेटालर्जिकल रिफायनिंग आणि इलेक्ट्रोलाइटिक रिफायनिंग यांचा समावेश आहे, त्यांची तत्त्वे, प्रक्रिया प्रवाह, ऑपरेटिंग परिस्थिती आणि फायदे/तोटे तपशीलवार वर्णन केले आहेत.

२. आर्सेनिक काढून टाकण्यासाठी पायरोमेटालर्जिकल रिफायनिंग

२.१ अल्कलाइन रिफायनिंग पद्धत

२.१.१ तत्व

आर्सेनिक आणि अल्कली धातू संयुगांमधील अभिक्रियेनुसार आर्सेनिक शुद्धीकरण पद्धत आर्सेनिक काढून टाकते ज्यामुळे आर्सेनेट्स तयार होतात. मुख्य प्रतिक्रिया समीकरणे:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

२.१.२ प्रक्रिया प्रवाह

1. कच्च्या मालाची तयारी: कच्च्या अँटीमोनीला ५-१० मिमी कणांमध्ये क्रश करा आणि सोडा राख (Na₂CO₃) मध्ये १०:१ च्या वस्तुमान प्रमाणात मिसळा.
2. वितळवणे: प्रतिध्वनी भट्टीत ८५०-९५०°C पर्यंत गरम करा, २-३ तास ​​धरून ठेवा.
3. ऑक्सिडेशन: संकुचित हवा (दाब ०.२-०.३MPa), प्रवाह दर २-३m³/(h·t) द्या.
4. स्लॅग निर्मिती: ऑक्सिडंट म्हणून योग्य प्रमाणात सॉल्टपीटर (NaNO₃) घाला, अँटीमोनी वजनाच्या 3-5% डोस द्या.
5. स्लॅग काढणे: ३० मिनिटे स्थिर झाल्यानंतर, पृष्ठभागावरील स्लॅग काढा.
6. पुन्हा करा: वरील प्रक्रिया २-३ वेळा पुन्हा करा.

२.१.३ प्रक्रिया पॅरामीटर नियंत्रण

• तापमान नियंत्रण: इष्टतम तापमान 900±20°C
• अल्कली डोस: आर्सेनिकच्या प्रमाणानुसार समायोजित करा, सामान्यतः अँटीमोनी वजनाच्या 8-12%.
• ऑक्सिडेशन वेळ: प्रति ऑक्सिडेशन चक्र १-१.५ तास

२.१.४ आर्सेनिक काढून टाकण्याची कार्यक्षमता

आर्सेनिकचे प्रमाण २-५% वरून ०.१-०.३% पर्यंत कमी करू शकते

२.२ ऑक्सिडेटिव्ह अस्थिरता पद्धत

२.२.१ तत्व

आर्सेनिक ऑक्साईड (As₂O₃) हा अँटीमनी ऑक्साईडपेक्षा जास्त अस्थिर असतो या वैशिष्ट्याचा वापर करते. As₂O₃ फक्त १९३°C वर अस्थिर होते, तर Sb₂O₃ ला ६५६°C आवश्यक असते.

२.२.२ प्रक्रिया प्रवाह

1. ऑक्सिडेटिव्ह वितळणे: रोटरी भट्टीमध्ये हवेच्या प्रवेशासह 600-650°C पर्यंत गरम करणे
2. फ्लू गॅस ट्रीटमेंट: अस्थिर As₂O₃ ला घनरूप करा आणि पुनर्प्राप्त करा
3. रिडक्शन स्मेल्टिंग: कोकसह १२००°C वर उर्वरित पदार्थ कमी करा
4. शुद्धीकरण: पुढील शुद्धीकरणासाठी थोड्या प्रमाणात सोडा राख घाला.

२.२.३ प्रमुख पॅरामीटर्स

• ऑक्सिजनची एकाग्रता: २१-२८%
• राहण्याची वेळ: ४-६ तास
• भट्टी फिरवण्याची गती: ०.५-१ आर/मिनिट

३. आर्सेनिक काढून टाकण्यासाठी हायड्रोमेटालर्जिकल रिफायनिंग

३.१ अल्कली सल्फाइड लीचिंग पद्धत

३.१.१ तत्व

अल्कली सल्फाइड द्रावणात आर्सेनिक सल्फाइडची विद्राव्यता अँटीमोनी सल्फाइडपेक्षा जास्त असते या वैशिष्ट्याचा वापर करते. मुख्य प्रतिक्रिया:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → अघुलनशील

३.१.२ प्रक्रिया प्रवाह

1. सल्फिडेशन: १:०.३ वस्तुमानाच्या प्रमाणात सल्फरमध्ये क्रूड अँटीमोनी पावडर मिसळा, ५००°C वर १ तासासाठी सल्फाइड करा.
2. लीचिंग: २ मोल/लिटर Na₂S द्रावण वापरा, द्रव-घन प्रमाण ५:१, ८०°C वर २ तास ढवळत रहा.
3. गाळणे: फिल्टर प्रेसने गाळणे, अवशेष कमी आर्सेनिक अँटीमनी कॉन्सन्ट्रेट आहे.
4. पुनर्जन्म: Na₂S पुन्हा निर्माण करण्यासाठी H₂S फिल्टरमध्ये समाविष्ट करा.

३.१.३ प्रक्रिया अटी

• Na₂S एकाग्रता: 1.5-2.5mol/L
• लीचिंग पीएच: १२-१३
• लीचिंग कार्यक्षमता: As>90%, Sb नुकसान<5%

३.२ आम्लयुक्त ऑक्सिडेटिव्ह लीचिंग पद्धत

३.२.१ तत्व

आम्लयुक्त परिस्थितीत आर्सेनिकचे सोपे ऑक्सिडेशन वापरते, निवडक विघटनासाठी FeCl₃ किंवा H₂O₂ सारख्या ऑक्सिडंट्सचा वापर करते.

३.२.२ प्रक्रिया प्रवाह

1. लीचिंग: १.५ मोल/लिटर एचसीएल द्रावणात, ०.५ मोल/लिटर FeCl₃ घाला, द्रव-घन प्रमाण ८:१
2. संभाव्य नियंत्रण: ऑक्सिडेशन क्षमता ४००-४५०mV (वि.SHE) वर ठेवा.
3. घन-द्रव पृथक्करण: व्हॅक्यूम गाळणे, आर्सेनिक पुनर्प्राप्तीसाठी गाळणे पाठवा.
4. धुणे: फिल्टरचे अवशेष पातळ हायड्रोक्लोरिक आम्लाने ३ वेळा धुवा.

४. इलेक्ट्रोलाइटिक रिफायनिंग पद्धत

४.१ तत्व

अँटीमनी (+0.212V) आणि आर्सेनिक (+0.234V) मधील निक्षेपण क्षमतांमधील फरकाचा वापर करते.

४.२ प्रक्रिया प्रवाह

1. एनोड तयार करणे: ४००×६००×२० मिमी एनोड प्लेट्समध्ये क्रूड अँटीमनी टाका.
2. इलेक्ट्रोलाइट रचना: Sb³⁺ 80g/L, HCl 120g/L, अॅडिटीव्ह (जिलेटिन) 0.5g/L
3. इलेक्ट्रोलिसिसच्या अटी:
   • वर्तमान घनता: १२०-१५०A/चौकोनी मीटर
   • सेल व्होल्टेज: ०.४-०.६ व्ही
   • तापमान: ३०-३५°C
   • इलेक्ट्रोड अंतर: १०० मिमी
4. सायकल: दर ७-१० दिवसांनी पेशीमधून काढून टाका

४.३ तांत्रिक निर्देशक

• कॅथोड अँटीमोनी शुद्धता: ≥99.85%
• आर्सेनिक काढून टाकण्याचा दर: >९५%
• सध्याची कार्यक्षमता: ८५-९०%

५. आर्सेनिक काढून टाकण्याचे उदयोन्मुख तंत्रज्ञान

५.१ व्हॅक्यूम डिस्टिलेशन

०.१-१०Pa च्या खाली, व्हॅक्यूममध्ये बाष्प दाब फरक वापरला जातो (जसे: ५५०°C वर १३३Pa, Sb ला १०००°C आवश्यक आहे).

५.२ प्लाझ्मा ऑक्सिडेशन

निवडक आर्सेनिक ऑक्सिडेशनसाठी कमी-तापमानाचा प्लाझ्मा (५०००-१०००० के) वापरतो, कमी प्रक्रिया वेळ (१०-३० मिनिटे), कमी ऊर्जा वापरतो.

६. प्रक्रिया तुलना आणि निवड शिफारसी

निवड शिफारसी:

• उच्च-आर्सेनिक खाद्य (As> 3%): अल्कली सल्फाइड लीचिंग पसंत करा
• मध्यम आर्सेनिक (०.५-३%): अल्कधर्मी शुद्धीकरण किंवा इलेक्ट्रोलिसिस
• कमी-आर्सेनिक उच्च-शुद्धता आवश्यकता: इलेक्ट्रोलाइटिक रिफायनिंगची शिफारस केली जाते

७. निष्कर्ष

कच्च्या अँटिमोनीमधून आर्सेनिक काढून टाकण्यासाठी कच्च्या मालाची वैशिष्ट्ये, उत्पादन आवश्यकता आणि अर्थशास्त्र यांचा व्यापक विचार करणे आवश्यक आहे. पारंपारिक पायरोमेटालर्जिकल पद्धतींमध्ये मोठी क्षमता असते परंतु पर्यावरणीय दबाव लक्षणीय असतो; हायड्रोमेटालर्जिकल पद्धतींमध्ये प्रदूषण कमी असते परंतु प्रक्रिया जास्त असतात; इलेक्ट्रोलाइटिक पद्धती उच्च शुद्धता निर्माण करतात परंतु अधिक ऊर्जा वापरतात. भविष्यातील विकास दिशानिर्देशांमध्ये हे समाविष्ट आहे:

1. कार्यक्षम संमिश्र पदार्थ विकसित करणे
2. बहु-चरणीय एकत्रित प्रक्रियांचे ऑप्टिमायझेशन
3. आर्सेनिक संसाधनांचा वापर सुधारणे
4. ऊर्जेचा वापर आणि प्रदूषण उत्सर्जन कमी करणे