૧. પરિચય

એન્ટિમોની, એક મહત્વપૂર્ણ નોન-ફેરસ ધાતુ તરીકે, જ્યોત પ્રતિરોધકો, એલોય, સેમિકન્ડક્ટર અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. જોકે, પ્રકૃતિમાં એન્ટિમોની ઓર ઘણીવાર આર્સેનિક સાથે સહઅસ્તિત્વ ધરાવે છે, જેના પરિણામે ક્રૂડ એન્ટિમોનીમાં આર્સેનિકનું પ્રમાણ વધુ હોય છે જે એન્ટિમોની ઉત્પાદનોના પ્રદર્શન અને ઉપયોગોને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે. આ લેખ ક્રૂડ એન્ટિમોની શુદ્ધિકરણમાં આર્સેનિક દૂર કરવા માટેની વિવિધ પદ્ધતિઓનો વ્યવસ્થિત રીતે પરિચય આપે છે, જેમાં પાયરોમેટાલર્જિકલ રિફાઇનિંગ, હાઇડ્રોમેટાલર્જિકલ રિફાઇનિંગ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક રિફાઇનિંગનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં તેમના સિદ્ધાંતો, પ્રક્રિયા પ્રવાહો, કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓ અને ફાયદા/ગેરફાયદાઓનું વિગતવાર વર્ણન કરવામાં આવ્યું છે.

2. આર્સેનિક દૂર કરવા માટે પાયરોમેટલર્જિકલ રિફાઇનિંગ

૨.૧ આલ્કલાઇન રિફાઇનિંગ પદ્ધતિ

૨.૧.૧ સિદ્ધાંત

આર્સેનિક અને આલ્કલી ધાતુના સંયોજનો વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાના આધારે આલ્કલાઇન રિફાઇનિંગ પદ્ધતિ આર્સેનિકને દૂર કરે છે જેથી આર્સેનેટ બને છે. મુખ્ય પ્રતિક્રિયા સમીકરણો:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

૨.૧.૨ પ્રક્રિયા પ્રવાહ

1. કાચા માલની તૈયારી: ક્રૂડ એન્ટિમોનીને 5-10 મીમી કણોમાં ક્રશ કરો અને 10:1 ના દળ ગુણોત્તરમાં સોડા એશ (Na₂CO₃) સાથે ભેળવો.
2. સ્મેલ્ટિંગ: 850-950°C પર રેવર્બેરેટરી ભઠ્ઠીમાં ગરમ ​​કરો, 2-3 કલાક સુધી રાખો.
3. ઓક્સિડેશન: સંકુચિત હવા દાખલ કરો (દબાણ 0.2-0.3MPa), પ્રવાહ દર 2-3m³/(h·t)
4. સ્લેગ રચના: ઓક્સિડન્ટ તરીકે યોગ્ય માત્રામાં સોલ્ટપીટર (NaNO₃) ઉમેરો, એન્ટિમોની વજનના 3-5% ડોઝ
5. સ્લેગ દૂર કરવું: 30 મિનિટ સુધી સ્થિર થયા પછી, સપાટી પરના સ્લેગને દૂર કરો.
6. પુનરાવર્તન કામગીરી: ઉપરોક્ત પ્રક્રિયાને 2-3 વાર પુનરાવર્તન કરો.

૨.૧.૩ પ્રક્રિયા પરિમાણ નિયંત્રણ

• તાપમાન નિયંત્રણ: શ્રેષ્ઠ તાપમાન 900±20°C
• આલ્કલી ડોઝ: આર્સેનિક સામગ્રી અનુસાર ગોઠવો, સામાન્ય રીતે એન્ટિમોની વજનના 8-12%
• ઓક્સિડેશન સમય: ઓક્સિડેશન ચક્ર દીઠ 1-1.5 કલાક

૨.૧.૪ આર્સેનિક દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા

આર્સેનિકનું પ્રમાણ 2-5% થી ઘટાડીને 0.1-0.3% કરી શકે છે

૨.૨ ઓક્સિડેટીવ વોલેટિલાઇઝેશન પદ્ધતિ

૨.૨.૧ સિદ્ધાંત

આર્સેનિક ઓક્સાઇડ (As₂O₃) એન્ટિમોની ઓક્સાઇડ કરતાં વધુ અસ્થિર છે તે લાક્ષણિકતાનો ઉપયોગ કરે છે. As₂O₃ માત્ર 193°C પર અસ્થિર થાય છે, જ્યારે Sb₂O₃ ને 656°C ની જરૂર પડે છે.

૨.૨.૨ પ્રક્રિયા પ્રવાહ

1. ઓક્સિડેટીવ સ્મેલ્ટિંગ: હવા દાખલ કરીને રોટરી ભઠ્ઠામાં 600-650°C સુધી ગરમ કરો
2. ફ્લુ ગેસ ટ્રીટમેન્ટ: વાયુયુક્ત As₂O₃ ને ઘટ્ટ કરો અને પુનઃપ્રાપ્ત કરો
3. ઘટાડો ગંધ: કોક સાથે 1200°C પર બાકી રહેલા પદાર્થોને ઘટાડો
4. શુદ્ધિકરણ: વધુ શુદ્ધિકરણ માટે થોડી માત્રામાં સોડા એશ ઉમેરો.

૨.૨.૩ મુખ્ય પરિમાણો

• ઓક્સિજન સાંદ્રતા: 21-28%
• રહેવાનો સમય: ૪-૬ કલાક
• ભઠ્ઠાના પરિભ્રમણની ગતિ: 0.5-1r/મિનિટ

3. આર્સેનિક દૂર કરવા માટે હાઇડ્રોમેટલર્જિકલ રિફાઇનિંગ

૩.૧ આલ્કલી સલ્ફાઇડ લીચિંગ પદ્ધતિ

૩.૧.૧ સિદ્ધાંત

આર્સેનિક સલ્ફાઇડમાં એન્ટિમોની સલ્ફાઇડ કરતાં આલ્કલી સલ્ફાઇડ દ્રાવણમાં વધુ દ્રાવ્યતા હોય છે તે લાક્ષણિકતાનો ઉપયોગ કરે છે. મુખ્ય પ્રતિક્રિયા:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → અદ્રાવ્ય

૩.૧.૨ પ્રક્રિયા પ્રવાહ

1. સલ્ફિડેશન: ૧:૦.૩ માસ રેશિયો પર ક્રૂડ એન્ટિમોની પાવડરને સલ્ફર સાથે ભેળવીને, ૫૦૦°C પર ૧ કલાક માટે સલ્ફાઇડાઇઝ કરો.
2. લીચિંગ: 2mol/L Na₂S દ્રાવણનો ઉપયોગ કરો, પ્રવાહી-ઘન ગુણોત્તર 5:1, 80°C પર 2 કલાક માટે હલાવો.
3. ગાળણ: ફિલ્ટર પ્રેસ વડે ગાળણ કરો, અવશેષ ઓછા આર્સેનિક એન્ટિમોની કોન્સન્ટ્રેટ છે.
4. પુનર્જીવન: Na₂S ને પુનર્જીવિત કરવા માટે H₂S ને ફિલ્ટરેટમાં દાખલ કરો.

૩.૧.૩ પ્રક્રિયાની શરતો

• Na₂S સાંદ્રતા: 1.5-2.5mol/L
• લીચિંગ પીએચ: ૧૨-૧૩
• લીચિંગ કાર્યક્ષમતા: As>90%, Sb નુકશાન<5%

૩.૨ એસિડિક ઓક્સિડેટીવ લીચિંગ પદ્ધતિ

૩.૨.૧ સિદ્ધાંત

એસિડિક પરિસ્થિતિઓમાં આર્સેનિકના સરળ ઓક્સિડેશનનો ઉપયોગ કરે છે, પસંદગીયુક્ત વિસર્જન માટે FeCl₃ અથવા H₂O₂ જેવા ઓક્સિડન્ટનો ઉપયોગ કરે છે.

૩.૨.૨ પ્રક્રિયા પ્રવાહ

1. લીચિંગ: 1.5mol/L HCl દ્રાવણમાં, 0.5mol/L FeCl₃ ઉમેરો, પ્રવાહી-ઘન ગુણોત્તર 8:1
2. સંભવિત નિયંત્રણ: 400-450mV (વિરુદ્ધ SHE) પર ઓક્સિડેશન સંભવિત જાળવી રાખો.
3. ઘન-પ્રવાહી વિભાજન: વેક્યુમ ગાળણક્રિયા, આર્સેનિક પુનઃપ્રાપ્તિ માટે ગાળણક્રિયા મોકલો
4. ધોવા: ફિલ્ટર અવશેષોને 3 વખત પાતળા હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડથી ધોઈ લો.

4. ઇલેક્ટ્રોલિટીક રિફાઇનિંગ પદ્ધતિ

૪.૧ સિદ્ધાંત

એન્ટિમોની (+0.212V) અને આર્સેનિક (+0.234V) વચ્ચેના ડિપોઝિશન પોટેન્શિયલમાં તફાવતનો ઉપયોગ કરે છે.

૪.૨ પ્રક્રિયા પ્રવાહ

1. એનોડ તૈયારી: 400×600×20mm એનોડ પ્લેટોમાં ક્રૂડ એન્ટિમોની નાખો
2. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ રચના: Sb³⁺ 80g/L, HCl 120g/L, ઉમેરણ (જિલેટીન) 0.5g/L
3. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણની સ્થિતિઓ:
   • વર્તમાન ઘનતા: ૧૨૦-૧૫૦A/m²
   • સેલ વોલ્ટેજ: 0.4-0.6V
   • તાપમાન: ૩૦-૩૫° સે
   • ઇલેક્ટ્રોડ અંતર: 100 મીમી
4. ચક્ર: દર 7-10 દિવસે કોષમાંથી દૂર કરો

૪.૩ ટેકનિકલ સૂચકાંકો

• કેથોડ એન્ટિમોની શુદ્ધતા: ≥99.85%
• આર્સેનિક દૂર કરવાનો દર: >95%
• વર્તમાન કાર્યક્ષમતા: 85-90%

૫. ઉભરતી આર્સેનિક દૂર કરવાની ટેકનોલોજીઓ

૫.૧ વેક્યુમ ડિસ્ટિલેશન

0.1-10Pa શૂન્યાવકાશ હેઠળ, બાષ્પ દબાણ તફાવતનો ઉપયોગ કરે છે (જેમ કે: 550°C પર 133Pa, Sb ને 1000°C ની જરૂર છે).

૫.૨ પ્લાઝ્મા ઓક્સિડેશન

પસંદગીયુક્ત આર્સેનિક ઓક્સિડેશન, ટૂંકા પ્રક્રિયા સમય (10-30 મિનિટ), ઓછી ઉર્જા વપરાશ માટે ઓછા તાપમાનવાળા પ્લાઝ્મા (5000-10000K) નો ઉપયોગ કરે છે.

6. પ્રક્રિયા સરખામણી અને પસંદગી ભલામણો

પસંદગી ભલામણો:

• ઉચ્ચ-આર્સેનિક ફીડ (As> 3%): આલ્કલી સલ્ફાઇડ લીચિંગ પસંદ કરો
• મધ્યમ આર્સેનિક (0.5-3%): આલ્કલાઇન રિફાઇનિંગ અથવા ઇલેક્ટ્રોલિસિસ
• ઓછી આર્સેનિક ઉચ્ચ શુદ્ધતા આવશ્યકતાઓ: ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક રિફાઇનિંગની ભલામણ કરવામાં આવે છે

7. નિષ્કર્ષ

ક્રૂડ એન્ટિમોનીમાંથી આર્સેનિક દૂર કરવા માટે કાચા માલની લાક્ષણિકતાઓ, ઉત્પાદન જરૂરિયાતો અને અર્થશાસ્ત્રનો વ્યાપક વિચાર કરવો જરૂરી છે. પરંપરાગત પાયરોમેટાલર્જિકલ પદ્ધતિઓમાં મોટી ક્ષમતા હોય છે પરંતુ નોંધપાત્ર પર્યાવરણીય દબાણ હોય છે; હાઇડ્રોમેટાલર્જિકલ પદ્ધતિઓમાં ઓછું પ્રદૂષણ હોય છે પરંતુ લાંબી પ્રક્રિયાઓ હોય છે; ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક પદ્ધતિઓ ઉચ્ચ શુદ્ધતા ઉત્પન્ન કરે છે પરંતુ વધુ ઊર્જા વાપરે છે. ભવિષ્યના વિકાસ દિશાઓમાં શામેલ છે:

1. કાર્યક્ષમ સંયુક્ત ઉમેરણો વિકસાવવી
2. બહુ-તબક્કાની સંયુક્ત પ્રક્રિયાઓને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવી
3. આર્સેનિક સંસાધનના ઉપયોગમાં સુધારો
4. ઊર્જા વપરાશ અને પ્રદૂષણ ઉત્સર્જન ઘટાડવું