अयस्कों का शोधन धातुकर्म

धातुकर्म

धातुकर्म अयस्कों से धातु प्राप्त करने की प्रक्रिया है। इसे उन प्रक्रियाओं के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो अपने अयस्कों से धातुओं के निष्कर्षण में शामिल हैं और फिर उन्हें उपयोग के लिए परिष्कृत करने को धातु विज्ञान के रूप में जाना जाता है।

धातुकर्म के चरण:
निम्नलिखित प्रक्रियाओं द्वारा धातुओं को उनके अयस्कों से निकाला जा सकता है:

अयस्क का संवर्धन या अयस्क का सांद्रण

सांद्रित अयस्क का धातु ऑक्साइड में रूपांतरण

धातु ऑक्साइड का धातु में अपचयन

अशुद्ध धातु का शोधन या शोधन

अयस्क का संवर्धन या अयस्क का सांद्रण

किसी अयस्क से धातु निकालने से पहले उसमें मौजूद अशुद्धियों को दूर करना आवश्यक है। इन अशुद्धियों को दूर करने से हमें एक सांद्रित अयस्क प्राप्त होता है जिसमें धातु का प्रतिशत अधिक होता है। अयस्क में धातु का प्रतिशत बढ़ाने के लिए अयस्क से गैंग के कणों को हटाने की प्रक्रिया को अयस्क का संवर्धन कहा जाता है। अयस्कों से अशुद्धियाँ हटाने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाएँ अयस्क और अशुद्धियों के भौतिक या रासायनिक गुणों के बीच अंतर पर निर्भर करती हैं।

अयस्क संवर्धन की विधियाँ:

अब, हम उन विभिन्न प्रक्रियाओं पर चर्चा करेंगे जिनका उपयोग विभिन्न प्रकार के अयस्कों के संवर्धन के लिए किया जाता है।

1. हाइड्रोलिक धुलाई

इस विधि का उपयोग उन अयस्कों के संवर्धन के लिए किया जाता है जो उनमें मौजूद गैंग कणों से भारी होते हैं। इस विधि में, पानी की एक धारा को कुचले हुए और बारीक रूप से संचालित अयस्क के माध्यम से प्रवाहित किया जाता है। हल्के गैंग के कण पानी के साथ बह जाते हैं जबकि भारी अयस्क के कण पीछे रह जाते हैं। इस विधि द्वारा टिन और सीसा के ऑक्साइड अयस्कों को सांद्रित किया जाता है।

2. झाग उत्प्लावन प्रक्रिया

इस विधि का उपयोग तांबा, सीसा और जस्ता के सल्फाइड अयस्कों की सांद्रता के लिए किया जाता है। इस विधि में चूर्णित अयस्क को पानी से भरे टैंक में डाला जाता है। और फिर इसमें थोड़ा सा पाइन ऑयल मिलाया जाता है। टैंक में सल्फाइड अयस्क के कणों को पाइन तेल से गीला किया जाता है जबकि गैंग के कणों को पानी से गीला किया जाता है। फिर इस मिश्रण से हवा प्रवाहित की जाती है। इसके परिणामस्वरूप टैंक में पानी में हलचल होती है, जिससे सल्फाइड अयस्क के कण तेल से चिपक जाते हैं और झाग के रूप में सतह पर आ जाते हैं। गैंग के कण भारी होने के कारण पानी की टंकी के निचले हिस्से में पीछे रह जाते हैं। झाग को अलग कर लिया जाता है तथा इससे सांद्र सल्फाइड अयस्क प्राप्त किया जाता है।

चुंबकीय पृथक्करण इस विधि का उपयोग लोहे (मैग्नेटाइट और क्रोमाइट) और मैंगनीज (पाइरोलुसाइट) के चुंबकीय अयस्कों में मौजूद गैर-चुंबकीय अशुद्धियों को हटाकर उनकी सांद्रता के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया में चुंबकीय विभाजक का उपयोग शामिल है।
चुंबकीय विभाजक में एक चमड़े की बेल्ट होती है जो दो रोलर्स पर चलती है। दो रोलरों में से एक रोलर में एक चुंबक लगा होता है। इस विधि में, बारीक चूर्णित चुंबकीय अयस्क को चलती बेल्ट के एक सिरे पर गिराया जाता है। जब चूर्णित अयस्क चुंबकीय रोलर वाले दूसरे छोर पर चलती बेल्ट से नीचे गिरता है, तो अयस्क के कण चुंबक द्वारा आकर्षित होते हैं और गैर-चुंबकीय अशुद्धियों से एक अलग ढेर बनाते हैं।

रासायनिक पृथक्करण यह विधि गैंग और अयस्क के कुछ रासायनिक गुणों में अंतर पर आधारित है। उदाहरण के लिए, धातु एल्यूमीनियम (बॉक्साइट या एल्यूमीनियम ऑक्साइड) के अशुद्ध अयस्क को बेयर की प्रक्रिया द्वारा केंद्रित किया जाता है।
बेयर की प्रक्रिया

बेयर की प्रक्रिया में, बारीक पाउडर वाले बॉक्साइट अयस्क को गर्म सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल से उपचारित करके सोडियम एल्युमिनेट नामक पानी में घुलनशील यौगिक बनाया जाता है।

Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O
बॉक्साइट सोडियम हाइड्रॉक्साइड सोडियम एलुमिनेट पानी

बॉक्साइट में मौजूद गैंग सोडियम हाइड्रॉक्साइड सॉल में प्रतिक्रिया नहीं करता है, इसलिए गैंग को निस्पंदन की प्रक्रिया द्वारा अलग किया जा सकता है। निस्पंदन के बाद, सोडियम एलुमिनेट के घोल वाले निस्यंद को एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड के अवक्षेप बनाने के लिए एचसीएल के साथ अम्लीकृत किया जाता है।

NaAlO2 + HCl + H2O Al(OH)3 + NaCl

सोडियम एलुमिनेट हाइड्रोक्लोरिक एसिड एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड नमक

एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के अवक्षेपों को फिर शुद्ध एल्यूमीनियम ऑक्साइड प्राप्त करने के लिए फ़िल्टर किया जाता है, धोया जाता है, सुखाया जाता है और गर्म किया जाता है।

2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O
एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड एल्युमीनियम ऑक्साइड

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि शुद्ध एल्यूमीनियम ऑक्साइड को एल्यूमिना के रूप में भी जाना जाता है।