जिंक स्मेल्टिंग

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जिंक प्रगलन जिंक सांद्रण (अयस्क जिसमें जिंक होता है) को शुद्ध जिंक में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है। जिंक प्रगलन ऐतिहासिक रूप से अन्य धातुओं, जैसे कि गलाने की तुलना में अधिक कठिन रहा है। लोहा, क्योंकि इसके विपरीत, जिंक का क्वथनांक कम होता है। समान्यता धातुओं को गलाने के लिए उपयोग किए जाने वाले तापमान पर, जिंक एक गैस है जो एक धातुकर्म भट्ठी से ग्रिप(फ़्लू) गैस के साथ बाहर निकल जाएगी और नष्ट हो जाएगी, जब तक कि इसे रोकने के लिए विशिष्ट उपाय नहीं किए जाते।

संसाधित किया जाने वाला सबसे समान्य जिंक सांद्रण जिंक सल्फाइड है,[1] जो झाग प्लवनशीलता विधि का उपयोग करके स्पैलेराइट को सांद्रित करके प्राप्त किया जाता है। द्वितीयक (पुनर्नवीनीकरण) जिंक सामग्री, जैसे जिंक ऑक्साइड, को भी जिंक सल्फाइड के साथ संसाधित किया जाता है।[2] उत्पादित सभी जिंक का लगभग 30% पुनर्नवीनीकरण स्रोतों से होता है।[3]

विधि

जिंक गलाने की दो विधियाँ हैं: पाइरोमेटालर्जिकल प्रक्रिया और विद्युत अपघटन प्रक्रिया।[2] दोनों विधियां अभी भी उपयोग में लाई जाती हैं। [2][4] इन दोनों प्रक्रियाओं में एक ही पहला चरण होता है: भूनना।

शीर्ष पथ जिंक गलाने की पाइरोमेटालर्जिकल प्रक्रिया है और निचला मार्ग विद्युत अपघटनी प्रक्रिया है।

भुना हुआ

Main article: भूनना (धातुकर्म)

भूनना, उच्च तापमान पर केंद्रित जिंक सल्फाइड को अशुद्ध जिंक ऑक्साइड, जिसे "जिंक कैल्सिन" कहा जाता है, में ऑक्सीकरण करने की एक प्रक्रिया है। होने वाली रासायनिक अभिक्रियाएं इस प्रकार हैं:

सांद्रण में लगभग 90% जिंक जिंक ऑक्साइड में ऑक्सीकृत हो जाता है। यद्यपि, भूनने के तापमान पर लगभग 10% जिंक, जिंक सल्फाइड सांद्रण की लौह अशुद्धियों के साथ अभिक्रिया करके जिंक फेराइट बनाता है। भूनने का एक उपोत्पाद सल्फर डाइऑक्साइड है, जिसे आगे सल्फ्यूरिक अम्ल, एक वस्तु में संसाधित किया जाता है।[2] जुड़ा हुआ रिफाइनरी प्रवाह शीट नोरंडा के पूर्वी कनाडाई जिंक रोस्टर(भुनने का यंत्र) संचालन का एक योजनाबद्ध दिखाता है[5]

रोस्टर(भुनने) की प्रक्रिया प्रयुक्त भुनने के प्रकार के आधार पर भिन्न-भिन्न होती है। रोस्टर(भुनने का यंत्र) तीन प्रकार के होते हैं: बहु-चूल्हा, निलंबन, और द्रवीकृत-बिस्तर।[1]

बहु-चूल्हा भुनने का यंत्र

बहु-चूल्हा रोस्टर(भुनने का यंत्र) में, ईंट-पंक्तिबद्ध बेलनाकार स्तंभ के अंदर खड़ी 9 या अधिक चूल्हों की एक श्रृंखला के माध्यम से ध्यान केंद्रित किया जाता है| जैसे ही चारा सांद्रण भट्टी के माध्यम से गिरता है, यह पहले चूल्हों से गुजरने वाली गर्म गैसों द्वारा सुखाया जाता है और फिर कैल्सीन का उत्पादन करने के लिए ऑक्सीकृत हो जाता है। प्रतिक्रियाएँ धीमी होती हैं और केवल ईंधन जोड़ने से ही कायम रह सकती हैं। एकाधिक चूल्हा रोस्टर(भुनने का यंत्र) बिना दबाव वाले होते हैं और लगभग 690 डिग्री सेल्सियस (1,270 डिग्री फारेनहाइट) पर संचालित होते हैं। संचालन का समय सांद्रण की संरचना और आवश्यक सल्फर निष्कासन की मात्रा पर निर्भर करता है। एकाधिक चूल्हे भूनने वाले यंत्रों में उच्च शुद्धता वाली कैल्सीन उत्पन्न करने की क्षमता होती है।[1]

सस्पेंशन रोस्टर(निलंबन भुननेवाला)

एक सस्पेंशन रोस्टर(निलंबन भुननेवाला) में, सांद्रण को चूर्णित कोयला भट्टी के समान ही दहन कक्ष में प्रवाहित किया जाता 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।एकाधिक चूल्हा भट्ठी के लिए आवश्यक अतिरिक्त पीसने की आवश्यकता सामान्यतः यह सुनिश्चित करने के लिए होती है कि भट्ठी कक्ष में होने वाली निर्गंधीकरण और ऑक्सीकरण अभिक्रियाओं के लिए सामग्री में गर्मी हस्तांतरण पर्याप्त रूप से तेज़ हो। सस्पेंशन रोस्टर(निलंबन भुननेवाला) बिना दबाव वाले होते हैं और लगभग 980 डिग्री सेल्सियस (1,800 डिग्री फारेनहाइट) पर संचालित होते हैं।.[1]

द्रवित-बेड रोस्टर(भुननेवाला)

एक द्रवीकृत-बेड रोस्टर(भुननेवाला) में, सूक्ष्म रूप से पीसा हुआ सल्फाइड सांद्रण एक वायु स्तंभ पर समर्थित फीडस्टॉक बेड में निलंबित और ऑक्सीकृत होता है। जैसा कि सस्पेंशन रोस्टर(निलंबन भुननेवाला) में होता है, निर्गंधीकरण के लिए अभिक्रिया की दर पुरानी बहु-चूल्हा प्रक्रियाओं की तुलना में अधिक तीव्र होती है। द्रवीकृत-बेड रोस्टर(भुननेवाला) वायुमंडलीय की तुलना में थोड़ा कम दबाव और 1,000 °C (1,830 °F) औसत के तापमान पर काम करते हैं| द्रवित-बिस्तर प्रक्रिया में, प्रज्वलन प्राप्त करने के बाद किसी अतिरिक्त ईंधन की आवश्यकता नहीं होती है। इस रोस्टर(भुननेवाला) के प्रमुख लाभ अधिक प्रवाह क्षमता, अधिक सल्फर हटाने की क्षमता और कम रखरखाव हैं।[1]

विद्युत अपघटन प्रक्रिया

विद्युत अपघटन प्रक्रिया, जिसे हाइड्रोमेटालर्जिकल(जलधातुकर्म) प्रक्रिया के रूप में भी जाना जाता है, रोस्ट-लीच-इलेक्ट्रोविन (RLE) प्रक्रिया या विद्युत अपघटनी प्रक्रिया के रूप में भी जाना जाता है, पायरोमेटालर्जिकल प्रक्रियाओं की तुलना में अधिक व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।[2]

विद्युत अपघटन प्रक्रिया में 4 चरण होते हैं: निक्षालन, शुद्धिकरण, विद्युत अपघटन, और पिघलना और ढलाई।

निक्षालन

Main article: निक्षालन (धातुकर्म)

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

इसे व्यवहार में दोहरी निक्षालन नामक प्रक्रिया के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। जिंक ऑक्साइड से जिंक को बाहर निकालने के लिए कैल्सीन को पहले तटस्थ या थोड़े अम्लीय घोल (सल्फ्यूरिक अम्ल के) में निक्षालित किया जाता है। फिर बची हुई कैल्सीन को जिंक ऑक्साइड और जिंक फेराइट से शेष जिंक को निकालने के लिए प्रबल सल्फ्यूरिक अम्ल में निक्षालित किया जाता है। इस प्रक्रिया का परिणाम एक ठोस और एक तरल है; तरल में जिंक होता है और इसे प्रायः निक्षालन उत्पाद कहा जाता है; ठोस को लीच अवशेष कहा जाता है और इसमें कीमती धातुएं (समान्यता सीसा और चांदी) होती हैं जिन्हें उप-उत्पाद के रूप में बेचा जाता है। प्रबल अम्ल लीच से निक्षालन उत्पाद में लोहा भी होता है, जिसे एक मध्यवर्ती चरण में गोइथाइट, जारोसाइट और हेमटैट के रूप में हटा दिया जाता है। निक्षालन उत्पाद में अभी भी कैडमियम, तांबा, आर्सेनिक, एंटीमनी, कोबाल्ट, जर्मेनियम, निकल और थैलियम मौजूद है। इसलिए इसे शुद्ध करने की जरूरत है।[1][2]

शुद्धिकरण

Main article: सीमेंटीकरण (धातु विज्ञान)

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

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

विद्युत अपघटन

Main article: इलेक्ट्रोविनिंग

जिंक को इलेक्ट्रोविनिंग द्वारा शुद्ध जिंक सल्फेट घोल से जिंक निकाला जाता है, जो विद्युत अपघटन का एक विशेष रूप है। यह प्रक्रिया कोशिकाओं की एक श्रृंखला में घोल 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। इस प्रक्रिया में सल्फ्यूरिक अम्ल भी बनता है और निक्षालन प्रक्रिया में पुन: उपयोग किया जाता है। हर 24 से 48 घंटों में, प्रत्येक कोशिका को बंद कर दिया जाता है, जिंक-लेपित कैथोड को हटा दिया जाता है और धोया जाता है, और जिंक को यांत्रिक रूप से एल्यूमीनियम प्लेटों से हटा दिया जाता है।[1][2]

विद्युत अपघटनी जिंक प्रगालकों में कई सौ कोशिकाएँ होती हैं। विद्युत ऊर्जा का एक भाग ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है, जिससे विद्युत अपघट्य का तापमान बढ़ जाता है। विद्युत अपघटनी कोशिकाएं 30 to 35 °C (86 to 95 °F) के तापमान और वायुमंडलीय दबाव पर काम करती हैं। जल के वाष्पीकरण के माध्यम से विद्युत अपघट्य को ठंडा और केंद्रित करने के लिए विद्युत अपघट्य का एक हिस्सा कूलिंग टावरों(जल शीतलक मीनार) के माध्यम से लगातार परिचालित होता है।फिर ठंडा और सांद्रित इलेक्ट्रोलाइट को कोशिकाओं में पुनर्चक्रित किया जाता है। यह प्रक्रिया जिंक को गलाने में होने वाली कुल ऊर्जा खपत का लगभग एक-तिहाई होती है।[2]

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

पिघलना और ढालना

उत्पादित अंत-उत्पादों के प्रकार के आधार पर, इलेक्ट्रो-विनिंग संयंत्र से निकलने वाले जिंक कैथोड ढलाईखाना 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(मेटल सांचों में ढालना) या सामान्य गैल्वनीकरण अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले जिंक युक्त मिश्र धातुओं का उत्पादन करने के लिए अन्य धातुओं और मिश्र धातु घटकों को जोड़ा जा सकता है। अंत में, पिघला हुआ जिंक को विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए इन्सुलेटेड कंटेनरों का उपयोग करके पास के रूपांतरण संयंत्रों या तीसरे पक्ष तक पहुंचाया जा सकता है।

पायरोमेटालर्जिकल प्रक्रियाएं

ऐसी 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 आसुत करती हैं। किसी भी पाइरोमेटालर्जिकल प्रक्रिया का बड़ा नुकसान यह है कि यह केवल 98% शुद्ध है; एक मानक संरचना 1.3% सीसा, 0.2% कैडमियम, 0.03% लोहा और 98.5% जिंक है।[7] यह गैल्वनीकरण के लिए पर्याप्त शुद्ध हो सकता है, लेकिन डाई कास्टिंग(ढलाई) मिश्र धातुओं के लिए पर्याप्त नहीं है, जिसके लिए विशेष उच्च ग्रेड जिंक (99.995% शुद्ध) की आवश्यकता होती है।[7] इस शुद्धता तक पहुँचने के लिए जिंक को परिष्कृत किया जाना चाहिए।

चार प्रकार की वाणिज्यिक पायरोमेटलर्जिकल प्रक्रियाएं सेंट जोसेफ मिनरल्स निगम (विद्युततापीय) प्रक्रिया, विस्फोट भट्टी प्रक्रिया, न्यू जर्सी जिंक सतत ऊर्ध्वाधर-रिटॉर्ट(प्रत्युत्तर) प्रक्रिया और बेल्जियम-प्रकार क्षैतिज रिटॉर्ट(प्रत्युत्तर) प्रक्रिया हैं।

सेंट. जोसेफ मिनरल कंपनी (विद्युततापीय) 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 विद्युत आर्क भट्टी की धूल सहित विभिन्न प्रकार की जिंक युक्त सामग्रियों को गलाने में सक्षम है।[1] इस प्रक्रिया का नुकसान यह है कि यह विद्युत अपघटन प्रक्रिया की तुलना में कम कुशल है।[2]

प्रक्रिया एक डाउनड्राफ्ट सिंटरिंग संचालन से शुरू होती है। सिंटर, जो रोस्टर(भुनने का यंत्र) कैल्सिन और EAF (विद्युत आर्क भट्टी) कैल्सिन का मिश्रण है, इसे एक गेट प्रकार के कन्वेयर(संवाहक) पर भरा गया 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 अभिक्रिया करता है। इन अशुद्धियों को निस्पंदन थैलियों में डाल दिया जाता है। इस प्रक्रिया के बाद सिंटर, जिसे उत्पाद सिंटर कहा जाता है, में समान्यता 48% जिंक, 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 विद्युत रिटॉर्ट(प्रत्युत्तर) भट्टी में आवेशित 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 1,400 °C (2,550 °F) तक गर्म करने और कार्बन मोनोऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए कोक मिश्रण को विद्युत प्रतिरोध प्रदान करता है। ये परिस्थितियाँ निम्नलिखित रासायनिक अभिक्रिया होने की अनुमति देती हैं:

जिंक वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड एक निर्वात संघनित्र में जाते हैं, जहां एक पिघले हुए जिंक स्नान के माध्यम से बुदबुदाती हुई जिंक को पुनः प्राप्त किया जाता है। रिटॉर्ट(प्रत्युत्तर) से निकलने वाला 95% से अधिक जिंक वाष्प तरल जिंक में संघनित होता है। कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बन के साथ पुनर्जीवित किया जाता है, और कार्बन मोनोऑक्साइड को वापस रिटॉर्ट(प्रत्युत्तर) भट्टी में पुनर्चक्रित किया जाता है।[1]

वात भट्टी प्रक्रिया (शाही प्रगलन प्रोसेस)

See also: वात भट्टी

उत्पादन बढ़ाने, दक्षता बढ़ाने और श्रम और रखरखाव लागत को कम करने के लिए, इस प्रक्रिया को एवनमाउथ डॉक्स इंगलैंड में राष्ट्रीय प्रगलन कंपनी द्वारा विकसित किया गया था। L. J. डेरहम ने कार्बन डाइऑक्साइड की उच्च सांद्रता के बावजूद, जिंक वाष्प को तेजी से ठंडा करने और अवशोषित करने के लिए पिघले हुए सीसे की बूंदों के छिड़काव का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया। मिश्रण को फिर ठंडा किया जाता है, जहां जिंक सीसे से अलग हो जाता है। इस डिजाइन का उपयोग करने वाला पहला संयंत्र 1950 में खोला गया था। इस प्रक्रिया का एक लाभ यह है कि यह सीसा सर्राफा और तांबे के मैल का सह-उत्पादन कर सकता है। 1990 में, विश्व के जस्ता उत्पादन में इसका हिस्सा 12% था।

वात भट्टी के शीर्ष में ठोस सिंटर और गर्म कोक को चार्ज करने से प्रक्रिया शुरू होती है। 190 to 1,050 °C (370 to 1,920 °F) पर पहले से गरम हवा को भट्टी के तल में प्रवाहित किया 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। जिंक को तरल सीसे के माध्यम से संघनित्र में वाष्प से साफ़ किया जाता है। शीतलन सर्किट में तरल जस्ता को सीसे से अलग किया जाता है। इस प्रक्रिया के लिए हर साल लगभग 5,000 मीट्रिक टन (5,500 छोटे टन) सीसे की आवश्यकता होती है, यद्यपि यह प्रक्रिया अन्य प्रक्रियाओं की तुलना में शुरुआती अयस्कों से 25% अधिक सीसा प्राप्त करती है।

न्यू जर्सी जिंक निरंतर ऊर्ध्वाधर प्रत्युत्तर

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

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

यह प्रक्रिया भूनने वाले सांद्रण से शुरू होती है जिसे कोयले के साथ मिलाया जाता है और दो चरणों में ईंट(ईट) किया जाता है। फिर ब्रिकेट्स(ईट) को ऑटोजेनस कोकर में 700 °C (1,292 °F) पर गर्म किया जाता है और फिर रिटॉर्ट(प्रत्युत्तर) में आवेशित किया जाता है। कैल्सीन को ईंट(ईट) करने के तीन कारण हैं: आवेश की नीचे की ओर मुक्त गति सुनिश्चित करना; व्यावहारिक आकार के अनुप्रस्थ काट में गर्मी हस्तांतरण की अनुमति देना; रिटॉर्ट(प्रत्युत्तर) के शीर्ष तक कम जस्ता वाष्प के पारित होने के लिए पर्याप्त सरंध्रता की अनुमति देना। रिटोर्ट के शीर्ष पर एकत्र किए गए कम जिंक वाष्प को फिर एक तरल के रूप में संघनित किया जाता है।[7]

ओवरपेल्ट ने कई छोटे कक्षों के बजाय केवल एक बड़े संघनन कक्ष का उपयोग करके इस डिज़ाइन में सुधार किया, जैसा कि यह मूल रूप से डिज़ाइन किया गया था। इससे कार्बन मोनोऑक्साइड को रिटॉर्ट्स को गर्म करने के लिए भट्टियों में पुनः परिचालित करने की अनुमति मिल गई।[7]

इस प्रक्रिया को शाही प्रगलन निगम (ISC) के लिए लाइसेंस दिया गया था, जो एवनमाउथ, इंग्लैंड में स्थित है, जिसका कई वर्षों से उत्पादन में एक बड़ा ऊर्ध्वाधर रिटॉर्ट(प्रत्युत्तर) (VR) संयंत्र था। इसका उपयोग 1970 के दशक के मध्य तक किया गया था जब इसे कंपनी के शाही प्रगलन भट्टी (ISF) संयंत्र द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया गया था। VR संयंत्र को 1975 में ध्वस्त कर दिया गया था।

बेल्जियम-प्रकार की क्षैतिज प्रत्युत्तर प्रक्रिया

यह प्रक्रिया 19वीं सदी के मध्य से 1951 तक ब्रिटेन में उपयोग की जाने वाली मुख्य प्रक्रिया थी।[7][9] प्रक्रिया बहुत अक्षम थी क्योंकि इसे छोटे पैमाने पर बैच संचालन के रूप में डिजाइन किया गया था। प्रत्येक रिटॉर्ट से केवल 40 kilograms (88 lb) का उत्पादन होता था, इसलिए कंपनियां उन्हें बैंकों में एक साथ रखती थीं और उन सभी को गर्म करने के लिए एक बड़े गैस बर्नर(जलाने वाला) का उपयोग 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 प्रथम उत्पादन 12वीं शताब्दी से प्रारंभ होकर भारत में और बाद में 16वीं शताब्दी से चीन में होता प्रतीत होता है।[10] भारत में, 12वीं से 18वीं शताब्दी तक ज़वार में जिंक का उत्पादन किया गया था, यद्यपि कुछ जिंक कलाकृतियाँ यूरोप में शास्त्रीय पुरातनता के दौरान बनाई गई प्रतीत होती हैं।[11] यहाँ पाया जाने वाला स्पैलेराइट अयस्क संभवतः भुनने के माध्यम से ज़िंक ऑक्साइड में परिवर्तित हो गया था, यद्यपि इसका कोई पुरातात्विक प्रमाण नहीं मिला है। ऐसा माना जाता है कि प्रगलन सीलबंद बेलनाकार मिट्टी के रिटॉर्ट्स में किया गया था, जो भुने हुए अयस्क, डोलोमाइट (रॉक) और एक कार्बनिक पदार्थ, 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 जलने से उत्पन्न कार्बन मोनोआक्साइड ने जिंक ऑक्साइड को जिंक वाष्प में बदल दिया होगा, जो फिर रिटोर्ट के तल पर एक शंक्वाकार मिट्टी के संघनित्र में द्रवीभूत हो गया, जो एक संग्रह बर्तन में टपक रहा था।1400–1800 की अवधि में, उत्पादन लगभग 200 किग्रा/दिन होने का अनुमान है।[12] सोलहवीं शताब्दी के मध्य से चीन में जिंक को भी पिघलाया जाने लगा।[13]

यूरोप में बड़े पैमाने पर जिंक का उत्पादन विलियम चैंपियन (धातुशोधक) के साथ शुरू हुआ, जिन्होंने 1738 में जिंक आसवन प्रक्रिया का पेटेंट कराया।[14] चैंपियन की प्रक्रिया में, जिंक अयस्क (इस कारक में, कार्बोनेट, ZnCO3) चारकोल के साथ बड़े घटते बर्तनों में बंद कर दिया गया और एक भट्टी में गरम किया गया। फिर जिंक वाष्प फिर एक लोहे के संघनक नली के माध्यम से नीचे तक जल से भरा कोई बर्तन न पहुँच जाए।[15] चैंपियन ने ब्रिस्टल, इंग्लैंड में अपना पहला जिंक कार्य स्थापित किया, लेकिन जल्द ही वार्मली तक विस्तारित हो गया और 1754 तक वहां चार जिंक भट्टियां बना लीं।[16] यद्यपि चैंपियन लगभग 200 टन जिंक का उत्पादन करने में सफल रहा,[16] लेकिन उसकी व्यावसायिक योजनाएँ सफल नहीं रहीं और वह 1769 तक दिवालिया हो गया।[15] यद्यपि, इस क्षेत्र में जस्ता गलाने का काम 1880 तक जारी रहा।[16]

  • कनाडा और ऑस्ट्रेलिया में निकाले गए जस्ता अयस्क ग्रेड का विकास

    कनाडा और ऑस्ट्रेलिया में निकाले गए जस्ता अयस्क ग्रेड का विकास

  • विभिन्न देशों में निकाले गए जस्ते के उत्पादन का ऐतिहासिक विकास

    विभिन्न देशों में निकाले गए जस्ते के उत्पादन का ऐतिहासिक विकास

दी गई विधियों द्वारा उत्पादित जस्ता का प्रतिशत[17][18]
वर्ष क्षैतिज

करारा जवाब

लंबवत

करारा जवाब

विद्युत तापीय विस्फोट

भट्ठी

इलेक्ट्रोलाइटिक
<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 जिंक 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 जिंक वाष्प को एक चीनी मिट्टी 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 उपयोग किया गया था।[20] सिलेसिया में, जोहान रूहबर्ग ने 1799 में जस्ता को आसुत करने के लिए एक भट्टी का निर्माण किया, जिसमें पहले बर्तनों का उपयोग किया गया था, लेकिन बाद में मफल्स नामक सपाट तले वाले रिटॉर्ट्स में बदल गया, जो क्षैतिज नलियों से जुड़ा हुआ था जो नीचे की ओर झुकते थे जिसमें जस्ता संघनित होता था। सिलेसियन प्रक्रिया अंततः बेल्जियम प्रक्रिया में विलय हो गया। जीन-जैक्स डैनियल डोनी द्वारा विकसित इस प्रक्रिया को 1805-1810 में पेश किया गया था, और एक बेलनाकार अनुप्रस्थ काट के साथ रिटॉर्ट्स का उपयोग किया गया था।[19][20] संघनित्र रिटॉर्ट्स के सिरों से फैली हुई क्षैतिज मिट्टी की नालियाँ थीं।[21] विलयित "बेल्गो-सिलेसियन" क्षैतिज रिटॉर्ट(प्रत्युत्तर) प्रक्रिया को 19वीं शताब्दी की तीसरी तिमाही तक यूरोप में और बाद में संयुक्त राज्य अमेरिका में व्यापक रूप से अपनाया गया था।[20]

विद्युत अपघटन के माध्यम से जिंक निकालने के प्रायोगिक प्रयास 19वीं शताब्दी में शुरू हुए, लेकिन 1913 से पहले एकमात्र व्यावसायिक रूप से सफल अनुप्रयोग एक प्रक्रिया थी, जिसका उपयोग ग्रेट ब्रिटेन और ऑस्ट्रिया में किया गया था, जहां जलीय जिंक क्लोराइड घोल के विद्युत अपघटन द्वारा जिंक और क्लोरीन का सह-उत्पादन किया गया था।[22] एनाकोंडा, मोंटाना में एनाकोंडा कॉपर कंपनी, और ट्रेल, ब्रिटिश कोलंबिया में, समेकित खनन और प्रगलन कंपनी, दोनों ने वर्तमान में उपयोग की जाने वाली जिंक सल्फेट प्रक्रिया का उपयोग करके 1915 में सफल विद्युत अपघटनी संयंत्र बनाए।[23] इस पद्धति का महत्व लगातार बढ़ता गया और 1975 में विश्व जस्ता उत्पादन का 68% हिस्सा रहा।[24]

न्यू जर्सी जिंक कंपनी द्वारा 1929 में निरंतर ऊर्ध्वाधर रिटॉर्ट(प्रत्युत्तर) प्रक्रिया शुरू की गई थी। इस प्रक्रिया में सिलिकॉन कार्बाइड की दीवारों के साथ एक रिटॉर्ट का उपयोग किया गया, जो लगभग 9 मीटर ऊंची और 2 गुणा 0.3 मीटर के अनुप्रस्थ काट के साथ थी। रिटोर्ट की दीवारों को 1300 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया गया था और सिंटरयुक्त जिंक अयस्क, कोक, कोयले और पुनर्नवीनीकरण सामग्री से युक्त ईंट को रिटॉर्ट के शीर्ष में डाला गया। गैसीय जिंक को कॉलम के ऊपर से खींचा गया था और रिटॉर्ट(प्रत्युत्तर) के माध्यम से 20 घंटे की यात्रा के बाद, खर्च किए गए ईंट 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 संघनित्र विकसित किया गया था जो एक विद्युत प्ररित करनेवाला द्वारा फेंके गए तरल जिंक बूंदों के एक छिड़काव पर जिंक वाष्प को संघनित करता था।[26]

सेंट जोसेफ लीड कंपनी द्वारा विकसित विद्युततापीय प्रक्रिया 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। विद्युततापीय भट्टी लगभग 15 मीटर ऊंची और 2 मीटर व्यास वाली एक स्टील सिलेंडर थी, जो अग्नि ईंटों से पंक्तिबद्ध थी। सिंटर्ड अयस्क और कोक के मिश्रण को भट्टी के शीर्ष में डाला गया, और 240 वोल्ट के संभावित अंतर पर 10,000-20,000 एम्पीयर की धारा प्रवाहित की गई ,भट्टी में कार्बन इलेक्ट्रोड के बीच लगाया गया, जिससे तापमान 1200-1400 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ गया।[25][27] 1931-1936 तक इस प्रक्रिया के लिए एक कुशल संघनित्र तैयार किया गया था; इसमें तरल जिंक का एक स्नान सम्मलित था जिसे चूषण द्वारा निकास गैसों के माध्यम से खींचा गया था। गैस धारा की जिंक सामग्री तरल स्नान में अवशोषित हो गई थी।[26]

वात-भट्टी प्रक्रिया का विकास 1943 में शाही प्रगलन कॉर्पोरेशन द्वारा इंग्लैंड के एवनमाउथ में किया गया था[28], जो 1968 में रियो टिंटो जिंक का हिस्सा बन गया।।[29] यह जिंक वाष्प को संघनित करने के लिए पिघले हुए सीसे की बूंदों के छिड़काव का उपयोग करता है।[30]

यह भी देखें

संदर्भ

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  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 Zinc Smelting Process, archived from the original on 2008-04-14, retrieved 2008-04-13.
  3. ↑ Zinc Casting: A Systems Approach (PDF), Interzinc, 1992.
  4. ↑ Our Facilities - Monaca, retrieved 2008-04-13.
  5. ↑ Noranda's zinc roasting operation illustrated http://www.norandaincomefund.com/pdfs/refinery_flowsheet.pdf
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  8. ↑ U.S. Patent 2,457,552
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  10. ↑ "zinc processing", Encyclopædia Britannica Online, 2009. Accessed on line October 8, 2009.
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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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