जिंक स्मेल्टिंग: Difference between revisions

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जिंक स्मेल्टिंग जिंक कंसन्ट्रेट (अयस्क जिसमें जिंक होता है) को शुद्ध जिंक में बदलने की प्रक्रिया है। जिंक गलाना ऐतिहासिक रूप से अन्य धातुओं के गलाने की तुलना में अधिक कठिन रहा है, उदा। लोहा, क्योंकि इसके विपरीत, जस्ता का क्वथनांक कम होता है। आमतौर पर धातुओं को गलाने के लिए उपयोग किए जाने वाले तापमान पर, जस्ता एक गैस है जो एक धातुकर्म भट्ठी से ग्रिप गैस के साथ बाहर निकल जाएगी और खो जाएगी, जब तक कि इसे रोकने के लिए विशिष्ट उपाय नहीं किए जाते।

संसाधित किया जाने वाला सबसे आम जिंक सान्द्र जिंक सल्फाइड है,[1] जो झाग प्लवनशीलता विधि का उपयोग करके स्पैलेराइट को ध्यान में रखकर प्राप्त किया जाता है। जिंक ऑक्साइड जैसे माध्यमिक (पुनर्नवीनीकरण) जस्ता सामग्री को भी जिंक सल्फाइड के साथ संसाधित किया जाता है।[2] उत्पादित सभी जस्ता का लगभग 30% पुनर्नवीनीकरण स्रोतों से होता है।[3]


तरीके

जस्ता गलाने की दो विधियाँ हैं: पाइरोमेटालर्जिकल प्रक्रिया और इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया।[2]दोनों विधियों का अभी भी उपयोग किया जाता है।[2][4] ये दोनों प्रक्रियाएँ एक ही पहला चरण साझा करती हैं: भूनना।

शीर्ष पथ जस्ता गलाने की पाइरोमेटालर्जिकल प्रक्रिया है और निचला मार्ग इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रिया है।

भुना हुआ

Main article: Roasting (metallurgy)

रोस्टिंग जिंक सल्फाइड के ऑक्सीकरण की एक प्रक्रिया है जो उच्च तापमान पर एक अशुद्ध जिंक ऑक्साइड में केंद्रित होती है, जिसे जिंक कैलसीन कहा जाता है। होने वाली रासायनिक अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:

लगभग 90% जिंक सान्द्रता में जिंक ऑक्साइड में ऑक्सीकृत हो जाता है। हालांकि, भूनने के तापमान पर जिंक का लगभग 10% जिंक सल्फाइड के लोहे की अशुद्धियों के साथ प्रतिक्रिया करता है जो जिंक फेराइट बनाता है। भूनने का एक उपोत्पाद सल्फर डाइऑक्साइड है, जिसे आगे सल्फ्यूरिक एसिड, एक वस्तु में संसाधित किया जाता है।[2]लिंक्ड रिफाइनरी फ्लो शीट नोरांडा के पूर्वी कनाडाई जिंक रोस्टिंग ऑपरेशन का एक योजनाबद्ध दिखाता है[5] रोस्टिंग की प्रक्रिया उपयोग किए गए रोस्टर के प्रकार के आधार पर भिन्न होती है। तीन प्रकार के रोस्टर हैं: बहु-चूल्हा, निलंबन और द्रवित-बिस्तर।[1]


एकाधिक चूल्हा रोस्टर

एक बहु-चूल्हा रोस्टर में, ईंट-पंक्तिबद्ध बेलनाकार स्तंभ के अंदर ढेर 9 या अधिक चूल्हों की श्रृंखला के माध्यम से ध्यान गिरता है। जैसे ही फीड कंसन्ट्रेट भट्टी के माध्यम से गिरता है, यह पहले चूल्हों से गुजरने वाली गर्म गैसों द्वारा सूख जाता है और फिर कैलसीन का उत्पादन करने के लिए ऑक्सीकृत हो जाता है। प्रतिक्रियाएँ धीमी हैं और केवल ईंधन के अतिरिक्त द्वारा ही कायम रखी जा सकती हैं। मल्टीपल चूल्हा रोस्टर अनप्रेशराइज्ड होते हैं और लगभग 690 °C (1,270 °F). ऑपरेटिंग समय ध्यान केंद्रित करने की संरचना और आवश्यक सल्फर हटाने की मात्रा पर निर्भर करता है। एकाधिक चूल्हा रोस्टरों में उच्च शुद्धता वाले कैल्सिन का उत्पादन करने की क्षमता होती है।[1]


सस्पेंशन रोस्टर

एक सस्पेंशन रोस्टर में, कंसन्ट्रेट को एक दहन कक्ष में उड़ाया जाता है, जो चूर्णित कोयले की भट्टी के समान होता है। रोस्टर में एक दुर्दम्य-पंक्तिबद्ध बेलनाकार स्टील खोल होता है, जिसमें शीर्ष पर एक बड़ा दहन स्थान होता है और निचले हिस्से में 2 से 4 चूल्हे होते हैं, जो एक बहु चूल्हा भट्टी के समान होते हैं। अतिरिक्त पीस, एक से अधिक चूल्हे की भट्टी के लिए आवश्यक से परे, सामान्य रूप से यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है कि भट्ठी कक्ष में डीसल्फराइजेशन और ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के लिए सामग्री में गर्मी हस्तांतरण पर्याप्त रूप से तेजी से हो। सस्पेंशन रोस्टर अनप्रेशराइज्ड होते हैं और लगभग पर काम करते हैं 980 °C (1,800 °F).[1]


द्रवित-बेड रोस्टर

एक द्रवीकृत-बेड रोस्टर में, सूक्ष्म रूप से पीसा हुआ सल्फाइड सांद्र निलंबित कर दिया जाता है और एक एयर कॉलम पर समर्थित फीडस्टॉक बेड में ऑक्सीकृत हो जाता है। जैसा कि सस्पेंशन रोस्टर में होता है, डीसल्फराइजेशन के लिए प्रतिक्रिया की दर पुरानी बहु-चूल्हा प्रक्रियाओं की तुलना में अधिक तीव्र होती है। फ्लुइडेड-बेड रोस्टर वायुमंडलीय की तुलना में थोड़ा कम दबाव और औसत तापमान पर काम करते हैं 1,000 °C (1,830 °F). द्रवित-बिस्तर प्रक्रिया में, प्रज्वलन प्राप्त करने के बाद किसी अतिरिक्त ईंधन की आवश्यकता नहीं होती है। इस रोस्टर के प्रमुख लाभ अधिक थ्रुपुट क्षमता, अधिक सल्फर हटाने की क्षमता और कम रखरखाव हैं।[1]


इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया

इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया, जिसे हाइड्रोमेटालर्जिकल प्रक्रिया, रोस्ट-लीच-इलेक्ट्रोविन (आरएलई) प्रक्रिया या इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रिया के रूप में भी जाना जाता है, पायरोमेटालर्जिकल प्रक्रियाओं की तुलना में अधिक व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।[2]

इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया में 4 चरण होते हैं: लीचिंग, शुद्धिकरण, इलेक्ट्रोलिसिस, और पिघलने और कास्टिंग।

लीचिंग

Main article: Leaching (metallurgy)

इस प्रक्रिया को संचालित करने वाला मूल लीचिंग रासायनिक सूत्र है:

यह डबल लीचिंग नामक प्रक्रिया के माध्यम से व्यवहार में प्राप्त किया जाता है। जिंक ऑक्साइड से जिंक को बाहर निकालने के लिए कैलसीन को पहले तटस्थ या थोड़े अम्लीय घोल (सल्फ्यूरिक एसिड के) में निक्षालित किया जाता है। शेष कैल्सीन को तब मजबूत सल्फ्यूरिक एसिड में निक्षालित किया जाता है ताकि शेष जिंक को जिंक ऑक्साइड और जिंक फेराइट से बाहर निकाला जा सके। इस प्रक्रिया का परिणाम एक ठोस और एक तरल है; तरल में जस्ता होता है और इसे अक्सर लीच उत्पाद कहा जाता है; ठोस को लीच अवशेष कहा जाता है और इसमें कीमती धातुएं (आमतौर पर सीसा और चांदी) होती हैं जिन्हें उप-उत्पाद के रूप में बेचा जाता है। लीच उत्पाद में मजबूत एसिड लीच से लोहा भी होता है, जिसे एक मध्यवर्ती चरण में गोइथाइट, जारोसाइट और हेमटैट के रूप में हटा दिया जाता है। लीच उत्पाद में अभी भी कैडमियम, तांबा, हरताल , सुरमा, कोबाल्ट, जर्मेनियम, निकल और थालियम है। इसलिए इसे शुद्ध करने की जरूरत है।[1][2]


शुद्धि

Main article: Cementation (metallurgy)

शुद्धिकरण प्रक्रिया जस्ता को और शुद्ध करने के लिए सीमेंटेशन प्रक्रिया का उपयोग करती है। यह तांबे, कैडमियम, कोबाल्ट और निकल को हटाने के लिए जस्ता धूल और भाप का उपयोग करता है, जो इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया में हस्तक्षेप करेगा। शुद्धिकरण के बाद, इन अशुद्धियों की सांद्रता 0.05 मिलीग्राम प्रति लीटर (4×10-7 पाउंड प्रति यू.एस. गैलन)। शुद्धिकरण आमतौर पर बड़े उत्तेजित टैंकों में किया जाता है। प्रक्रिया से लेकर तापमान पर होती है 40 to 85 °C (104 to 185 °F), और वायुमंडलीय से लेकर दबाव 2.4 atm (240 kPa) (पूर्ण पैमाना)। उप-उत्पादों को और अधिक शोधन के लिए बेचा जाता है।[1][2]

इलेक्ट्रोविनिंग के लिए सभी कुशल होने के लिए जिंक सल्फेट समाधान बहुत शुद्ध होना चाहिए। अशुद्धियाँ अपघटन वोल्टेज को पर्याप्त रूप से बदल सकती हैं जहाँ इलेक्ट्रोलिसिस सेल जस्ता धातु के बजाय बड़े पैमाने पर हाइड्रोजन गैस का उत्पादन करती है।[6]


इलेक्ट्रोलिसिस

Main article: Electrowinning

जिंक को इलेक्ट्रोविनिंग द्वारा शुद्ध जिंक सल्फेट घोल से निकाला जाता है, जो इलेक्ट्रोलिसिस का एक विशेष रूप है। प्रक्रिया कोशिकाओं की एक श्रृंखला में समाधान के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह पारित करके काम करती है। यह जिंक को कैथोड (अल्युमीनियम शीट्स) पर जमा करने और एनोड्स पर ऑक्सीजन बनाने का कारण बनता है। प्रक्रिया में सल्फ्यूरिक एसिड भी बनता है और लीचिंग प्रक्रिया में पुन: उपयोग किया जाता है। हर 24 से 48 घंटों में, प्रत्येक सेल को बंद कर दिया जाता है, जस्ता-लेपित कैथोड को हटा दिया जाता है और कुल्ला किया जाता है, और जस्ता को यांत्रिक रूप से एल्यूमीनियम प्लेटों से हटा दिया जाता है।[1][2]

इलेक्ट्रोलाइटिक जिंक स्मेल्टर में कई सौ सेल होते हैं। विद्युत ऊर्जा का एक भाग ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है, जिससे इलेक्ट्रोलाइट का तापमान बढ़ जाता है। इलेक्ट्रोलाइटिक सेल से तापमान रेंज में काम करते हैं 30 to 35 °C (86 to 95 °F) और वायुमंडलीय दबाव पर। पानी के वाष्पीकरण के माध्यम से इलेक्ट्रोलाइट को ठंडा और केंद्रित करने के लिए इलेक्ट्रोलाइट का एक हिस्सा कूलिंग टावरों के माध्यम से लगातार परिचालित होता है। ठंडा और केंद्रित इलेक्ट्रोलाइट तब कोशिकाओं में पुनर्नवीनीकरण किया जाता है।[1]यह प्रक्रिया जिंक को गलाने के दौरान कुल ऊर्जा उपयोग का लगभग एक-तिहाई हिस्सा है।[2]

धातु को इलेक्ट्रोविनिंग करने के लिए दो सामान्य प्रक्रियाएँ हैं: निम्न धारा घनत्व प्रक्रिया, और टैनटन उच्च धारा घनत्व प्रक्रिया। पूर्व में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में 10% सल्फ्यूरिक एसिड समाधान का उपयोग किया जाता है, जिसमें वर्तमान घनत्व 270-325 एम्पीयर प्रति वर्ग मीटर है। उत्तरार्द्ध 22-28% सल्फ्यूरिक एसिड समाधान का उपयोग इलेक्ट्रोलाइट के रूप में प्रति वर्ग मीटर लगभग 1,000 एम्पीयर के वर्तमान घनत्व के साथ करता है। उत्तरार्द्ध बेहतर शुद्धता देता है और इलेक्ट्रोलाइट की प्रति मात्रा में उच्च उत्पादन क्षमता होती है, लेकिन गर्म चलने और उस बर्तन के लिए अधिक संक्षारक होने का नुकसान होता है जिसमें यह किया जाता है। किसी भी इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रिया में, प्रत्येक मीट्रिक टन जिंक उत्पादन में लगभग खर्च होता है 3,900 kW⋅h (14 GJ) विद्युत शक्ति।[6]


पिघलना और ढालना

उत्पादित अंत-उत्पादों के प्रकार के आधार पर, इलेक्ट्रो-विजेता संयंत्र से निकलने वाले जस्ता कैथोड फाउंड्री में एक अतिरिक्त परिवर्तन चरण से गुजर सकते हैं। जिंक कैथोड को प्रेरण भट्टियों में पिघलाया जाता है और सिल्लियों जैसे विपणन योग्य उत्पादों में डाला जाता है। डाई-कास्टिंग या सामान्य गैल्वनीकरण अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले जस्ता युक्त मिश्र धातुओं का उत्पादन करने के लिए अन्य धातुओं और मिश्र धातु घटकों को जोड़ा जा सकता है। अंत में, पिघला हुआ जस्ता विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए इन्सुलेटेड कंटेनरों का उपयोग करके पास के रूपांतरण संयंत्रों या तीसरे पक्ष में ले जाया जा सकता है।

पायरोमेटालर्जिकल प्रक्रियाएं

कई पाइरोमेटालर्जिकल प्रक्रियाएं भी हैं जो कार्बन का उपयोग करके जिंक ऑक्साइड को कम करती हैं, फिर कार्बन मोनोऑक्साइड के वातावरण में परिणामी मिश्रण से धात्विक जिंक को डिस्टिल करती हैं। किसी भी पाइरोमेटालर्जिकल प्रक्रिया का प्रमुख पतन यह है कि यह केवल 98% शुद्ध है; एक मानक संरचना 1.3% सीसा, 0.2% कैडमियम, 0.03% लोहा और 98.5% जस्ता है।[7]यह गैल्वेनाइजेशन के लिए पर्याप्त शुद्ध हो सकता है, लेकिन डाई कास्टिंग मिश्र धातुओं के लिए पर्याप्त नहीं है, जिसके लिए विशेष उच्च ग्रेड जस्ता (99.995% शुद्ध) की आवश्यकता होती है।[7]इस शुद्धता तक पहुँचने के लिए जिंक को जस्ता शोधन होना चाहिए।

वाणिज्यिक पायरोमेटालर्जिकल प्रक्रियाओं के चार प्रकार सेंट जो मिनरल्स|सेंट हैं। जोसेफ मिनरल्स कॉर्पोरेशन (इलेक्ट्रोथर्मिक) प्रक्रिया, ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया, न्यू जर्सी जिंक कंपनी निरंतर वर्टिकल-रिटोर्ट प्रक्रिया, और बेल्जियन-टाइप हॉरिजॉन्टल रिटोर्ट प्रक्रिया।

सेंट। जोसेफ मिनरल कंपनी (इलेक्ट्रोथर्मिक) प्रक्रिया

यह प्रक्रिया 1930 में सेंट जोसेफ मिनरल कंपनी द्वारा विकसित की गई थी, और यह एकमात्र पाइरोमेटालर्जिकल प्रक्रिया है जिसका उपयोग अभी भी अमेरिका में जिंक को गलाने के लिए किया जाता है। इस प्रणाली का लाभ यह है कि यह इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस धूल सहित विभिन्न प्रकार की जस्ता-असर वाली सामग्री को गलाने में सक्षम है।[1]इस प्रक्रिया का नुकसान यह है कि यह इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया से कम कुशल है।[2]

प्रक्रिया एक डाउनड्राफ्ट सिंटरिंग ऑपरेशन से शुरू होती है। सिंटर, जो रोस्टर कैल्सीन और ईएएफ (इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस) कैल्साइन का मिश्रण है, को एक गेट प्रकार के कन्वेयर पर लोड किया जाता है और फिर दहन गैसों को सिंटर के माध्यम से पंप किया जाता है। दहन गैसों में कार्बन कुछ अशुद्धियों, जैसे सीसा, कैडमियम और हलाइड्स के साथ प्रतिक्रिया करता है। इन अशुद्धियों को फिल्ट्रेशन बैग में डाल दिया जाता है। इस प्रक्रिया के बाद सिंटर, जिसे उत्पाद सिंटर कहा जाता है, में आमतौर पर 48% जस्ता, 8% लोहा, 5% एल्यूमीनियम, 4% सिलिकॉन, 2.5% कैल्शियम, और कम मात्रा में मैग्नीशियम, सीसा और अन्य धातुओं की संरचना होती है। इसके बाद सिंटर उत्पाद को कोक के साथ एक इलेक्ट्रिक रिटॉर्ट फर्नेस में चार्ज किया जाता है। भट्ठी के ऊपर और नीचे से ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड की एक जोड़ी मिश्रण के माध्यम से वर्तमान प्रवाह उत्पन्न करती है। मिश्रण को गर्म करने के लिए कोक मिश्रण को विद्युत प्रतिरोध प्रदान करता है 1,400 °C (2,550 °F) और कार्बन मोनोऑक्साइड का उत्पादन करते हैं। ये स्थितियां निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रिया होने की अनुमति देती हैं:

जस्ता वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड एक निर्वात संघनित्र में जाते हैं, जहां एक पिघले हुए जस्ता स्नान के माध्यम से बुदबुदाहट से जस्ता को पुनः प्राप्त किया जाता है। रिटोर्ट छोड़ने वाले जिंक वाष्प का 95% से अधिक तरल जिंक में संघनित होता है। कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बन के साथ पुनर्जीवित किया जाता है, और कार्बन मोनोऑक्साइड को रिटॉर्ट भट्टी में वापस पुनर्नवीनीकरण किया जाता है।[1]


ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया (इंपीरियल स्मेल्टिंग प्रोसेस)

See also: Blast furnace

इस प्रक्रिया को राष्ट्रीय गलाने वाली कंपनी द्वारा एवनमाउथ डॉक्स, इंगलैंड में विकसित किया गया था ताकि उत्पादन बढ़ाया जा सके, दक्षता बढ़ाई जा सके और श्रम और रखरखाव की लागत कम हो सके। L. J. Derham ने कार्बन डाइऑक्साइड की उच्च सांद्रता के बावजूद, जस्ता वाष्प को तेजी से ठंडा करने और अवशोषित करने के लिए पिघले हुए सीसे की बूंदों के स्प्रे का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया। मिश्रण को फिर ठंडा किया जाता है, जहां जस्ता सीसे से अलग हो जाता है। इस डिजाइन का उपयोग करने वाला पहला संयंत्र 1950 में खुला। इस प्रक्रिया का एक लाभ यह है कि यह सीसा बुलियन और तांबे के सकल का सह-उत्पादन कर सकता है। 1990 में, यह दुनिया के जस्ता उत्पादन का 12% हिस्सा था।

ब्लास्ट फर्नेस के शीर्ष में ठोस सिंटर और गर्म कोक को चार्ज करने से प्रक्रिया शुरू होती है। पर पहले से गरम हवा 190 to 1,050 °C (370 to 1,920 °F) को भट्टी के तल में उड़ाया जाता है। जिंक वाष्प और सल्फाइड ऊपर से निकलते हैं और संघनित्र में प्रवेश करते हैं। धातुमल और सीसा भट्टी के तल पर एकत्रित होते हैं और नियमित रूप से निकाले जाते हैं। कंडेनसर में वाष्प से लिक्विड लेड के जरिए जिंक को स्क्रब किया जाता है। कूलिंग सर्किट में लिक्विड जिंक को लेड से अलग किया जाता है। लगभग {{convert|5000|MT|ST|lk=on}इस प्रक्रिया के लिए हर साल } सीसे की आवश्यकता होती है, हालांकि यह प्रक्रिया अन्य प्रक्रियाओं की तुलना में शुरुआती अयस्कों से 25% अधिक सीसा की वसूली करती है।

न्यू जर्सी जिंक निरंतर वर्टिकल रिटॉर्ट

न्यू जर्सी जिंक प्रक्रिया का आरेख, यूएस पैट 2,457,552।

न्यू जर्सी जिंक प्रक्रिया[8] अब यू.एस., यूरोप और जापान में प्राथमिक जस्ता का उत्पादन करने के लिए उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन इसका उपयोग अभी भी माध्यमिक परिचालनों के इलाज के लिए किया जाता है। यह प्रक्रिया 1960 में चरम पर थी, जब यह विश्व के जस्ता उत्पादन का 5% था। इस प्रक्रिया का एक संशोधित संस्करण अभी भी हुलुडाओ, चीन में उपयोग किया जाता है, जो प्रति वर्ष 65,000 मीट्रिक टन का उत्पादन करता है।[7]

यह प्रक्रिया भूनने वाले सांद्रणों से शुरू होती है जो कोयले के साथ मिश्रित होते हैं और दो चरणों में ईट किए जाते हैं। ब्रिकेट को तब विक्षनरी में गर्म किया जाता है: ऑटोजेनस कोकर 700 °C (1,292 °F) और फिर मुंहतोड़ जवाब देने का आरोप लगाया। कैलसीन को ब्रिकेट करने के तीन कारण हैं: आवेश की मुक्त नीचे की ओर गति सुनिश्चित करने के लिए; एक व्यावहारिक आकार के क्रॉस-सेक्शन में गर्मी हस्तांतरण की अनुमति देने के लिए; रिटोर्ट के शीर्ष पर कम जस्ता वाष्प के पारित होने के लिए पर्याप्त सरंध्रता की अनुमति देने के लिए। रिटोर्ट के शीर्ष पर एकत्र किए गए कम जस्ता वाष्प को फिर एक तरल के रूप में संघनित किया जाता है।[7]

कई छोटे लोगों के बजाय केवल एक बड़े संक्षेपण कक्ष का उपयोग करके इस डिज़ाइन पर ओवरपेल्ट में सुधार हुआ, क्योंकि यह मूल रूप से डिज़ाइन किया गया था। इसने कार्बन मोनोऑक्साइड को रिटॉर्ट्स को गर्म करने के लिए भट्टियों में पुन: परिचालित करने की अनुमति दी।[7]

इस प्रक्रिया को इंपीरियल स्मेल्टिंग कॉरपोरेशन (आईएससी) के लिए लाइसेंस दिया गया था, जो एवनमाउथ, इंग्लैंड में स्थित है, जिसका कई वर्षों से उत्पादन में एक बड़ा वर्टिकल रिटॉर्ट (वीआर) संयंत्र था। इसका उपयोग 1970 के दशक के मध्य तक किया गया था जब इसे कंपनी के इंपीरियल स्मेल्टिंग फर्नेस (ISF) प्लांट द्वारा अधिगृहित कर दिया गया था। वीआर प्लांट को 1975 में ध्वस्त कर दिया गया था।

बेल्जियन-प्रकार क्षैतिज मुंहतोड़ जवाब प्रक्रिया

यह प्रक्रिया 19वीं सदी के मध्य से 1951 तक ब्रिटेन में इस्तेमाल की जाने वाली मुख्य प्रक्रिया थी।[7][9]प्रक्रिया बहुत अक्षम थी क्योंकि इसे छोटे पैमाने पर बैच ऑपरेशन के रूप में डिजाइन किया गया था। प्रत्येक मुंहतोड़ जवाब केवल उत्पादन किया 40 kilograms (88 lb) इसलिए कंपनियां उन्हें एक साथ बैंकों में रखेंगी और उन सभी को गर्म करने के लिए एक बड़े गैस बर्नर का इस्तेमाल करेंगी।[9] बेल्जियम की प्रक्रिया में सीसा, कैडमियम, लोहा, तांबा और आर्सेनिक की अशुद्धियों को दूर करने के लिए पुनर्वितरण की आवश्यकता होती है।[6]


इतिहास

मात्रा में जिंक का पहला उत्पादन भारत में 12वीं सदी से और बाद में चीन में 16वीं सदी से शुरू हुआ लगता है।[10] भारत में, 12वीं से 18वीं शताब्दी तक ज़वार में जस्ता का उत्पादन किया गया था, हालांकि कुछ जस्ता कलाकृतियाँ यूरोप में शास्त्रीय पुरातनता के दौरान बनाई गई प्रतीत होती हैं।[11] यहाँ पाया जाने वाला स्पैलेराइट अयस्क संभवतः रोस्टिंग के माध्यम से ज़िंक ऑक्साइड में परिवर्तित हो गया था, हालाँकि इसका कोई पुरातात्विक प्रमाण नहीं मिला है। माना जाता है कि प्रगलन सीलबंद बेलनाकार मिट्टी के रिटॉर्ट्स में किया गया था, जो भुने हुए अयस्क, डोलोमाइट (रॉक)चट्टान) और एक जैविक सामग्री, शायद गाय के गोबर के मिश्रण से भरे होते थे, और फिर एक भट्टी में लंबवत रखा जाता था और लगभग 1100 डिग्री सेल्सियस तक गरम किया जाता था। . कार्बनिक पदार्थ के चारिंग द्वारा उत्पादित कार्बन मोनोआक्साइड ने जिंक ऑक्साइड को जिंक वाष्प में कम कर दिया होगा, जो फिर रिटोर्ट के तल पर एक शंक्वाकार मिट्टी के कंडेनसर में द्रवीभूत हो जाता है, जो एक संग्रह पोत में टपकता है। 1400–1800 की अवधि में, उत्पादन लगभग 200 किग्रा/दिन होने का अनुमान है।[12] सोलहवीं शताब्दी के मध्य से चीन में जस्ता को भी पिघलाया गया था।[13] यूरोप में बड़े पैमाने पर जस्ता उत्पादन विलियम चैंपियन (धातुशोधक)मेटलर्जिस्ट) के साथ शुरू हुआ, जिन्होंने 1738 में जस्ता आसवन प्रक्रिया का पेटेंट कराया।[14] चैंपियन की प्रक्रिया में, जिंक अयस्क (इस मामले में, कार्बोनेट, ZnCO3) चारकोल के साथ बड़े घटते बर्तनों में बंद कर दिया गया और एक भट्टी में गरम किया गया। जस्ता वाष्प फिर एक लोहे के संघनक पाइप के माध्यम से नीचे तक पानी से भरे बर्तन तक पहुंचने तक उतर गया।[15] चैंपियन ने ब्रिस्टल, इंग्लैंड में अपना पहला जस्ता कार्य स्थापित किया, लेकिन जल्द ही वार्मली तक विस्तारित हो गया और 1754 तक वहां चार जस्ता भट्टियां बना लीं।[16] हालांकि चैंपियन लगभग 200 टन जिंक का उत्पादन करने में सफल रहा,[16]उनकी व्यावसायिक योजनाएँ सफल नहीं रहीं और वे 1769 तक दिवालिया हो गए।[15]हालांकि, 1880 तक इस क्षेत्र में जस्ता प्रगलन जारी रहा।[16]

  • Evolution of the extracted zinc ore grade in Canada and Australia

    Evolution of the extracted zinc ore grade in Canada and Australia

  • Historical evolution of the production of zinc, extracted in different countries

    Historical evolution of the production of zinc, extracted in different countries

Percentage of zinc produced by given methods[17][18]
Year Horizontal
retort		 Vertical
retort		 Electrothermic Blast
furnace		 Electrolytic
<1916 >90        
1929         28
1937         c. 33
1960 34.5 11 7.5 2 45
1970 15 10 6.5 12.5 56
1980 3 7 6 10 74

प्रारंभिक यूरोपीय जस्ता उत्पादन सिलेसिया, स्लोवेनियाई कारिन्थिया और लीज, बेल्जियम में भी हुआ। कारिन्थियन प्रक्रिया में, 1798 में बर्ग्राथ डिलिंगर द्वारा स्थापित कार्यों में उपयोग किया गया, एक लकड़ी-ईंधन वाली भट्टी ने बड़ी संख्या में छोटे ऊर्ध्वाधर रिटॉर्ट्स को गर्म किया,[19] और जस्ता वाष्प फिर एक सिरेमिक पाइप के माध्यम से नीचे एक सामान्य संक्षेपण कक्ष में गिरा दिया गया। यह प्रक्रिया 1840 तक उपयोग से बाहर हो गई थी। बेल्जियम और सिलेसियन दोनों प्रक्रियाओं में क्षैतिज प्रतिकार का इस्तेमाल किया गया था।[20] सिलेसिया में, जोहान रूहबर्ग ने 1799 में पहले बर्तनों का उपयोग करते हुए जस्ता को डिस्टिल करने के लिए एक भट्टी का निर्माण किया, लेकिन बाद में मफल्स नामक फ्लैट-तल वाले रिटॉर्ट्स में बदल गया, जो क्षैतिज ट्यूबों से जुड़ा हुआ था जिसमें जस्ता संघनित था। सिलेसियन प्रक्रिया अंततः बेल्जियम प्रक्रिया में विलय हो गई। जीन-जैक्स डैनियल डोनी द्वारा विकसित इस प्रक्रिया को 1805-1810 में पेश किया गया था, और एक बेलनाकार क्रॉस-सेक्शन के साथ रिटॉर्ट्स का इस्तेमाल किया गया था।[19][20] संघनित्र क्षैतिज मिट्टी की नलियाँ थीं जो रिटॉर्ट्स के सिरों से फैली हुई थीं।[21] मर्ज किए गए बेल्गो-सिलेसियन हॉरिजॉन्टल रिटॉर्ट प्रोसेस को यूरोप में 19वीं सदी की तीसरी तिमाही तक और बाद में संयुक्त राज्य अमेरिका में व्यापक रूप से अपनाया गया था।[20]

इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से जस्ता निकालने के प्रायोगिक प्रयास 19वीं शताब्दी में शुरू हुए, लेकिन 1913 से पहले एकमात्र व्यावसायिक रूप से सफल आवेदन एक प्रक्रिया थी, जिसका उपयोग ग्रेट ब्रिटेन और ऑस्ट्रिया में किया गया था, जहां जस्ता और क्लोरीन एक जलीय जिंक क्लोराइड समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा सह-उत्पादित थे।[22] एनाकोंडा कॉपर कंपनी, एनाकोंडा, MONTANA , मोंटाना और कोमिन्को, ट्रेल, ब्रिटिश कोलंबिया, ब्रिटिश कोलंबिया में, दोनों ने 1915 में वर्तमान में उपयोग की जाने वाली जिंक सल्फेट प्रक्रिया का उपयोग करके सफल इलेक्ट्रोलाइटिक संयंत्र बनाए।[23] इस पद्धति का महत्व लगातार बढ़ता जा रहा है और 1975 में विश्व जस्ता उत्पादन का 68% हिस्सा था।[24] न्यू जर्सी जिंक कंपनी द्वारा 1929 में निरंतर वर्टिकल रिटॉर्ट प्रक्रिया शुरू की गई थी। इस प्रक्रिया में सिलिकॉन कार्बाइड की दीवारों के साथ लगभग 9 मीटर ऊंची और 2 से 0.3 मीटर के क्रॉस सेक्शन के साथ एक मुंहतोड़ जवाब दिया गया। रिटोर्ट की दीवारों को 1300 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया गया था और सिंटर्ड जिंक अयस्क, कोक, कोयले और पुनर्नवीनीकरण सामग्री से बने ब्रिकेट्स को रिटोर्ट के शीर्ष में डाला गया था। गैसीय जिंक को कॉलम के ऊपर से खींचा गया था और रिटॉर्ट के माध्यम से 20 घंटे की यात्रा के बाद, खर्च किए गए ब्रिकेट्स को नीचे से हटा दिया गया था।[25] गैसीय जिंक को संघनित करने के लिए, कंपनी ने सबसे पहले कार्बोरंडम बफल्स के साथ एक साधारण ईंट कक्ष का उपयोग किया, लेकिन दक्षता खराब थी। 1940 के दशक के दौरान एक कंडेनसर विकसित किया गया था जो एक विद्युत प्ररित करनेवाला द्वारा फेंके गए तरल जस्ता बूंदों के एक स्प्रे पर जस्ता वाष्प को संघनित करता था।[26] सेंट जो मिनरल्स | सेंट द्वारा विकसित इलेक्ट्रोथर्मिक प्रक्रिया। जोसेफ की लीड कंपनी, कुछ इसी तरह की थी।[25][27] इस प्रक्रिया का उपयोग करने वाला पहला व्यावसायिक संयंत्र 1930 में जोसेफटाउन, पेन्सिलवेनिया, पेंसिल्वेनिया के वर्तमान स्थल पर बनाया गया था। इलेक्ट्रोथर्मिक भट्टी लगभग 15 मीटर ऊंची और 2 मीटर व्यास वाली एक स्टील सिलेंडर थी, जो फायरब्रिक के साथ पंक्तिबद्ध थी। सिंटर्ड अयस्क और कोक के मिश्रण को भट्टी के ऊपर डाला गया, और 240 वोल्ट के संभावित अंतर पर 10,000-20,000 एम्पीयर की धारा भट्ठी में कार्बन इलेक्ट्रोड के बीच लगाई गई, जिससे तापमान 1200–1400 ° तक बढ़ गया सी।[25][27] 1931-1936 तक इस प्रक्रिया के लिए एक कुशल संघनित्र तैयार किया गया था; इसमें तरल जस्ता का एक स्नान शामिल था जिसे चूषण द्वारा निकास गैसों के माध्यम से खींचा गया था। गैस धारा की जस्ता सामग्री तरल स्नान में अवशोषित हो गई थी।[26]

इंपीरियल स्मेल्टिंग कॉर्पोरेशन द्वारा एवनमाउथ, इंग्लैंड में 1943 में ब्लास्ट-फर्नेस प्रक्रिया शुरू की गई थी।[28] जो 1968 में रियो टिंटो जिंक का हिस्सा बन गया।[29] यह जस्ता वाष्प को संघनित करने के लिए पिघले हुए सीसे की बूंदों के स्प्रे का उपयोग करता है।[30]


यह भी देखें

संदर्भ

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  29. ↑ "रियो टिंटो कंपनी". Grace's Guide. Retrieved 2014-10-27.
  30. ↑ p. 229, 233, 234, Development of the zinc-lead blast-furnace as a research project, S. W. K. Morgan, pp. 229–241 in Craddock 1998.
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