भूनना (धातुकर्म)

क्रिप्पल क्रीक, कोलोराडो से भुना हुआ सोना अयस्क। भूनने से मूल छिपाना से टेल्यूरियम निकल गया है, जिससे देशी सोने का वेसिकुलर ब्लब_(खनिज विज्ञान) निकल गया है।

रोस्टिंग एक सल्फाइड अयस्क को हवा की उपस्थिति में उच्च तापमान पर गर्म करने की एक प्रक्रिया है। यह कुछ अयस्कों के प्रसंस्करण का एक चरण है। अधिक विशेष रूप से, भूनना अक्सर एक धातुकर्म प्रक्रिया है जिसमें धातु के घटकों को शुद्ध करने के लक्ष्य के साथ ऊंचे तापमान पर गैस-ठोस प्रतिक्रियाएं शामिल होती हैं। अक्सर भूनने से पहले, अयस्क को आंशिक रूप से शुद्ध किया जा चुका होता है, उदाहरण के लिए। झाग उत्प्लावन द्वारा. प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाने के लिए सांद्रण को अन्य सामग्रियों के साथ मिलाया जाता है। यह तकनीक कुछ अयस्कों को उपयोग योग्य बनाने में उपयोगी है लेकिन यह वायु प्रदूषण का एक गंभीर स्रोत भी हो सकती है।

भूनने में थर्मल गैस-ठोस प्रतिक्रियाएं शामिल होती हैं, जिसमें ऑक्सीकरण, कमी, क्लोरीनीकरण, सल्फेशन और पायरोहाइड्रोलिसिस शामिल हो सकते हैं। भूनने में, अयस्क या अयस्क सांद्रण को बहुत गर्म हवा से उपचारित किया जाता है। यह प्रक्रिया आम तौर पर सल्फाइड खनिजों पर लागू होती है। भूनने के दौरान, सल्फाइड को ऑक्साइड में बदल दिया जाता है, और सल्फर को सल्फर डाइऑक्साइड, एक गैस के रूप में छोड़ा जाता है। अयस्कों के लिए Cu₂S (च्लोकोसाइट) और ZnS (स्पैलेराइट), भूनने के लिए संतुलित समीकरण हैं:

2 घन₂एस + 3 ऑक्सीजन|ओ₂→ 2 घन₂ओ+2 तो₂

2 ZnS + 3 O₂ → 2 ZnO + 2 SO₂

सल्फाइड भूनने का गैसीय उत्पाद, सल्फर डाइऑक्साइड (SO₂) का उपयोग अक्सर सल्फ्यूरिक एसिड#निर्माण के लिए किया जाता है। कई सल्फाइड खनिजों में आर्सेनिक जैसे अन्य घटक होते हैं जो पर्यावरण में जारी होते हैं।

20वीं सदी की शुरुआत तक, अयस्क के ऊपर लकड़ी जलाकर भूनने की शुरुआत की गई थी। इससे अयस्क का तापमान उस बिंदु तक बढ़ जाएगा जहां इसकी गंधक सामग्री इसके ईंधन का स्रोत बन जाएगी, और भूनने की प्रक्रिया बाहरी ईंधन स्रोतों के बिना भी जारी रह सकती है। आरंभिक सल्फाइड भूनने का अभ्यास इस तरीके से खुले चूल्हे के भूनने वाले यंत्रों में किया जाता था, जिन्हें प्रतिक्रिया के आगे बढ़ने पर बिना भुने अयस्क को ऑक्सीजन के संपर्क में लाने के लिए रेक जैसे उपकरणों का उपयोग करके मैन्युअल रूप से हिलाया जाता था (एक अभ्यास जिसे रब्बिंग कहा जाता था)।

इस प्रक्रिया से बड़ी मात्रा में अम्लीय, धात्विक और अन्य विषैले यौगिक निकले। इसके परिणामों में ऐसे क्षेत्र शामिल हैं जो 60-80 वर्षों के बाद भी अभी भी काफी हद तक निर्जीव हैं, अक्सर भुना हुआ बिस्तर के क्षेत्र के अनुरूप होते हैं, जिनमें से कुछ सैकड़ों मीटर चौड़े और किलोमीटर लंबे होते हैं। भूनना एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है।

भूनने की क्रिया

टिन अयस्कों को भूनने के लिए एक प्रतिध्वनि भट्टी

निम्नलिखित में भूनने के विभिन्न रूपों का वर्णन किया गया है:

ऑक्सीकरण भूनना

ऑक्सीडाइज़िंग रोस्टिंग, सबसे अधिक प्रचलित रोस्टिंग प्रक्रिया में, अशुद्धता तत्व, आम तौर पर सल्फर को जलाने या ऑक्सीजन द्वारा आंशिक रूप से या पूरी तरह से बदलने के लिए, हवा या ऑक्सीजन की अधिकता में अयस्क को गर्म करना शामिल है। सल्फाइड भूनने के लिए, सामान्य प्रतिक्रिया इस प्रकार दी जा सकती है:

2धातु(s) + 3O₂ (जी) -> 2एमओ (एस) + 2एसओ₂ (जी)

सल्फाइड अयस्क को भूनने से, जब तक कि अयस्क से सल्फर लगभग पूरी तरह से निकल न जाए, मृत भूनने का परिणाम मिलता है।

अस्थिर भूनना

वाष्पशील रोस्टिंग में अयस्कों के ऊंचे तापमान पर ऑक्सीकरण शामिल होता है, ताकि उनके वाष्पशील ऑक्साइड के रूप में अशुद्धता तत्वों को खत्म किया जा सके। ऐसे वाष्पशील ऑक्साइड के उदाहरणों में आर्सेनिक ट्राइऑक्साइड|एज़ शामिल है₂O₃, एंटीमनी ट्राइऑक्साइड|एसबी₂O₃, ज़िंक ऑक्साइड और सल्फर ऑक्साइड। रोस्टर में ऑक्सीजन सामग्री का सावधानीपूर्वक नियंत्रण आवश्यक है, क्योंकि अत्यधिक ऑक्सीकरण से गैर-वाष्पशील ऑक्साइड बन सकते हैं।

क्लोराइडीकरण भूनना

क्लोराइडाइज़िंग रोस्टिंग ऑक्सीकरण या कमी के माध्यम से कुछ धातु यौगिकों को क्लोराइड में बदल देता है। कुछ धातुएँ जैसे यूरेनियम, टाइटेनियम, फीरोज़ा और कुछ दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को उनके क्लोराइड रूप में संसाधित किया जाता है। क्लोराइडाइजिंग रोस्टिंग के कुछ रूपों को समग्र प्रतिक्रियाओं द्वारा दर्शाया जा सकता है:

2सोडियम क्लोराइड + एमएस + 2O₂ ->सोडियम सल्फेट|Na₂इसलिए₄+ एमसीएल,

4NaCl + 2MO + S₂ + पी₂ -> मैं हूं₂इसलिए₄ + 2एमसीएल₂

पहली प्रतिक्रिया एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया से जुड़े सल्फाइड अयस्क के क्लोरीनीकरण का प्रतिनिधित्व करती है। ऑक्साइड अयस्क से जुड़ी दूसरी प्रतिक्रिया मौलिक सल्फर को जोड़ने से सुगम होती है। उच्च तापमान पर अपने ऑक्साइड रूप में विघटित होने के बाद, कार्बोनेट अयस्क ऑक्साइड अयस्क के समान ही प्रतिक्रिया करते हैं।

सल्फ़ेटिंग भूनना

सल्फ़ेटिंग रोस्टिंग कुछ सल्फाइड अयस्कों को हवा की आपूर्ति में सल्फेट्स में ऑक्सीकरण करता है ताकि आगे की प्रक्रिया के लिए सल्फेट की लीचिंग को सक्षम किया जा सके।

चुंबकीय रोस्टिंग

चुंबकीय भूनने में अयस्क को चुंबकीय रूप में परिवर्तित करने के लिए नियंत्रित भूनना शामिल होता है, जिससे बाद के चरणों में आसानी से पृथक्करण और प्रसंस्करण संभव हो जाता है। उदाहरण के लिए, हेमटैट (गैर चुंबकीय Fe) की नियंत्रित कमी₂O₃) मैग्नेटाइट (चुंबकीय Fe₃O₄).

भूनना कम करें

वास्तविक गलाने की प्रक्रिया से पहले ऑक्साइड अयस्क को आंशिक रूप से कम भूनना।

सिंटर रोस्टिंग

सिंटर रोस्टिंग में महीन अयस्कों को उच्च तापमान पर गर्म करना शामिल है, जहां अयस्कों का एक साथ ऑक्सीकरण और संचयन होता है। उदाहरण के लिए, लेड सल्फाइड अयस्कों को झाग प्लवन के बाद एक सतत प्रक्रिया में सिंटर रोस्टिंग के अधीन किया जाता है ताकि बारीक अयस्कों को आगे गलाने के संचालन के लिए व्यावहारिक समूह में परिवर्तित किया जा सके।