परिचय

एन्टिमोनी, एक महत्त्वपूर्ण अलौह धातुको रूपमा, ज्वाला प्रतिरोधक, मिश्र धातु, अर्धचालक र अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यद्यपि, प्रकृतिमा एन्टिमोनी अयस्कहरू प्रायः आर्सेनिकसँग सहअस्तित्वमा रहन्छन्, जसले गर्दा कच्चा एन्टिमोनीमा उच्च आर्सेनिक सामग्री हुन्छ जसले एन्टिमोनी उत्पादनहरूको प्रदर्शन र प्रयोगलाई महत्त्वपूर्ण रूपमा असर गर्छ। यस लेखले कच्चा एन्टिमोनी शुद्धीकरणमा आर्सेनिक हटाउनका लागि विभिन्न विधिहरू व्यवस्थित रूपमा प्रस्तुत गर्दछ, जसमा पाइरोमेटालर्जिकल रिफाइनिङ, हाइड्रोमेटालर्जिकल रिफाइनिङ, र इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिङ समावेश छन्, तिनीहरूका सिद्धान्तहरू, प्रक्रिया प्रवाहहरू, सञ्चालन अवस्थाहरू, र फाइदाहरू/बेफाइदाहरू विस्तृत रूपमा वर्णन गर्दछ।

२. आर्सेनिक हटाउनको लागि पाइरोमेटालर्जिकल रिफाइनिङ

२.१ क्षारीय परिष्करण विधि

२.१.१ सिद्धान्त

क्षारीय परिष्करण विधिले आर्सेनिक र क्षारीय धातु यौगिकहरू बीचको प्रतिक्रियाको आधारमा आर्सेनिक हटाउँछ जसले आर्सेनेट बनाउँछ। मुख्य प्रतिक्रिया समीकरणहरू:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

२.१.२ प्रक्रिया प्रवाह

1. कच्चा पदार्थको तयारी: कच्चा एन्टिमोनीलाई ५-१० मिमी कणहरूमा कुचल्नुहोस् र १०:१ को द्रव्यमान अनुपातमा सोडा खरानी (Na₂CO₃) सँग मिसाउनुहोस्।
2. पग्लने: प्रतिध्वनि भट्टीमा ८५०-९५० डिग्री सेल्सियसमा तताउनुहोस्, २-३ घण्टासम्म राख्नुहोस्।
3. अक्सिडेशन: संकुचित हावा (दबाव ०.२-०.३MPa), प्रवाह दर २-३m³/(h·t) प्रविष्ट गर्नुहोस्।
4. स्ल्याग गठन: अक्सिडेन्टको रूपमा उपयुक्त मात्रामा साल्टपिटर (NaNO₃) थप्नुहोस्, एन्टिमोनी तौलको ३-५% खुराक दिनुहोस्।
5. स्ल्याग हटाउने: ३० मिनेटसम्म स्थिर भएपछि, सतहको स्ल्याग हटाउनुहोस्।
6. दोहोर्याउनुहोस्: माथिको प्रक्रिया २-३ पटक दोहोर्याउनुहोस्।

२.१.३ प्रक्रिया प्यारामिटर नियन्त्रण

• तापक्रम नियन्त्रण: इष्टतम तापक्रम ९००±२०°C
• क्षारको मात्रा: आर्सेनिकको मात्रा अनुसार समायोजन गर्नुहोस्, सामान्यतया एन्टिमोनी तौलको ८-१२%
• अक्सीकरण समय: प्रति अक्सीकरण चक्र १-१.५ घण्टा

२.१.४ आर्सेनिक हटाउने दक्षता

आर्सेनिकको मात्रा २-५% बाट ०.१-०.३% सम्म घटाउन सक्छ

२.२ अक्सिडेटिभ वाष्पीकरण विधि

२.२.१ सिद्धान्त

आर्सेनिक अक्साइड (As₂O₃) एन्टिमोनी अक्साइड भन्दा बढी वाष्पशील हुन्छ भन्ने विशेषता प्रयोग गर्दछ। As₂O₃ केवल १९३°C मा वाष्पशील हुन्छ, जबकि Sb₂O₃ लाई ६५६°C चाहिन्छ।

२.२.२ प्रक्रिया प्रवाह

1. अक्सिडेटिभ गलाउने: हावाको परिचय दिएर रोटरी भट्टीमा ६००-६५० डिग्री सेल्सियसमा तताउने
2. फ्लू ग्यास उपचार: वाष्पशील As₂O₃ लाई गाढा बनाउनुहोस् र पुन: प्राप्ति गर्नुहोस्
3. घटाउने पग्लने: कोकको साथ १२०० डिग्री सेल्सियसमा बाँकी रहेको सामग्री घटाउनुहोस्
4. प्रशोधन: थप शुद्धीकरणको लागि थोरै मात्रामा सोडा खरानी थप्नुहोस्।

२.२.३ प्रमुख प्यारामिटरहरू

• अक्सिजन सांद्रता: २१-२८%
• बसोबास समय: ४-६ घण्टा
• भट्टी घुमाउने गति: ०.५-१r/मिनेट

३. आर्सेनिक हटाउनको लागि हाइड्रोमेटालर्जिकल रिफाइनिङ

३.१ क्षारीय सल्फाइड लिचिङ विधि

३.१.१ सिद्धान्त

एन्टिमोनी सल्फाइड भन्दा क्षारीय सल्फाइड घोलमा आर्सेनिक सल्फाइडको घुलनशीलता बढी हुन्छ भन्ने विशेषता प्रयोग गर्दछ। मुख्य प्रतिक्रिया:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → अघुलनशील

३.१.२ प्रक्रिया प्रवाह

1. सल्फिडेशन: १:०.३ द्रव्यमान अनुपातमा कच्चा एन्टिमोनी पाउडरलाई सल्फरसँग मिसाउनुहोस्, ५०० डिग्री सेल्सियसमा १ घण्टाको लागि सल्फाइडाइज गर्नुहोस्।
2. लिचिङ: २ मोल/लिटर Na₂S घोल प्रयोग गर्नुहोस्, तरल-ठोस अनुपात ५:१, ८०°C मा २ घण्टासम्म चलाउनुहोस्।
3. निस्पंदन: फिल्टर प्रेसको साथ फिल्टर गर्नुहोस्, अवशेष कम-आर्सेनिक एन्टिमोनी सांद्रता हो।
4. पुनर्जन्म: Na₂S पुन: उत्पन्न गर्न फिल्टरेटमा H₂S घुसाउनुहोस्।

३.१.३ प्रक्रिया सर्तहरू

• Na₂S एकाग्रता: 1.5-2.5mol/L
• लिचिङ pH: १२-१३
• लिचिङ दक्षता: As>९०%, Sb घाटा<५%

३.२ एसिडिक अक्सिडेटिभ लिचिङ विधि

३.२.१ सिद्धान्त

अम्लीय अवस्थामा आर्सेनिकको सजिलो अक्सिडेशनको प्रयोग गर्दछ, चयनात्मक विघटनको लागि FeCl₃ वा H₂O₂ जस्ता अक्सिडेन्टहरू प्रयोग गर्दछ।

३.२.२ प्रक्रिया प्रवाह

1. लिचिङ: १.५ मोल/लिटर HCl घोलमा, ०.५ मोल/लिटर FeCl₃ थप्नुहोस्, तरल-ठोस अनुपात ८:१
2. सम्भाव्य नियन्त्रण: ४००-४५०mV (बनाम SHE) मा अक्सिडेशन सम्भाव्यता कायम राख्नुहोस्।
3. ठोस-तरल पृथकीकरण: भ्याकुम निस्पंदन, आर्सेनिक पुन: प्राप्तिमा निस्पंदन पठाउनुहोस्
4. धुलाई: फिल्टर अवशेषलाई पातलो हाइड्रोक्लोरिक एसिडले ३ पटक धुनुहोस्।

४. इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिङ विधि

४.१ सिद्धान्त

एन्टिमोनी (+०.२१२V) र आर्सेनिक (+०.२३४V) बीचको निक्षेप क्षमतामा भिन्नता प्रयोग गर्दछ।

४.२ प्रक्रिया प्रवाह

1. एनोड तयारी: ४००×६००×२० मिमी एनोड प्लेटहरूमा कच्चा एन्टिमोनी खन्याउनुहोस्
2. इलेक्ट्रोलाइट संरचना: Sb³⁺ ८० ग्राम/लिटर, HCl १२० ग्राम/लिटर, थप (जिलेटिन) ०.५ ग्राम/लिटर
3. इलेक्ट्रोलिसिस अवस्थाहरू:
   • हालको घनत्व: १२०-१५०A/वर्ग वर्ग मीटर
   • सेल भोल्टेज: ०.४-०.६V
   • तापक्रम: ३०-३५ डिग्री सेल्सियस
   • इलेक्ट्रोड दूरी: १०० मिमी
4. चक्र: प्रत्येक ७-१० दिनमा कोषबाट हटाउनुहोस्

४.३ प्राविधिक सूचकहरू

• क्याथोड एन्टिमोनी शुद्धता: ≥९९.८५%
• आर्सेनिक हटाउने दर: >९५%
• हालको दक्षता: ८५-९०%

५. उदीयमान आर्सेनिक हटाउने प्रविधिहरू

५.१ भ्याकुम आसवन

०.१-१०Pa भ्याकुम अन्तर्गत, वाष्प चाप भिन्नता प्रयोग गर्दछ (जस्तै: ५५०°C मा १३३Pa, Sb लाई १०००°C चाहिन्छ)।

५.२ प्लाज्मा अक्सीकरण

चयनात्मक आर्सेनिक अक्सिडेशन, छोटो प्रशोधन समय (१०-३० मिनेट), कम ऊर्जा खपतको लागि कम-तापमान प्लाज्मा (५०००-१०००० के) प्रयोग गर्दछ।

६. प्रक्रिया तुलना र छनोट सिफारिसहरू

चयन सिफारिसहरू:

• उच्च आर्सेनिक फिड (As>3%): अल्काली सल्फाइड लिचिंग मनपर्छ
• मध्यम आर्सेनिक (०.५-३%): क्षारीय परिष्करण वा इलेक्ट्रोलिसिस
• कम-आर्सेनिक उच्च-शुद्धता आवश्यकताहरू: इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिङ सिफारिस गरिएको

निष्कर्ष

कच्चा एन्टिमोनीबाट आर्सेनिक हटाउन कच्चा पदार्थको विशेषताहरू, उत्पादन आवश्यकताहरू र अर्थशास्त्रको व्यापक विचार आवश्यक पर्दछ। परम्परागत पाइरोमेटालर्जिकल विधिहरूमा ठूलो क्षमता हुन्छ तर महत्त्वपूर्ण वातावरणीय दबाब हुन्छ; हाइड्रोमेटालर्जिकल विधिहरूमा कम प्रदूषण हुन्छ तर लामो प्रक्रियाहरू हुन्छन्; इलेक्ट्रोलाइटिक विधिहरूले उच्च शुद्धता उत्पादन गर्छन् तर बढी ऊर्जा खपत गर्छन्। भविष्यको विकास दिशाहरू समावेश छन्:

1. कुशल कम्पोजिट एडिटिभहरू विकास गर्दै
2. बहु-चरणीय संयुक्त प्रक्रियाहरू अनुकूलन गर्दै
3. आर्सेनिक स्रोत उपयोगमा सुधार
4. ऊर्जा खपत र प्रदूषण उत्सर्जन घटाउने