धातु निष्कर्षण और धातुकर्म इंजीनियरिंग में, अपचायक (reducing agent) का उपयोग एक सार्वभौमिक प्रक्रिया विकल्प नहीं है, बल्कि यह अयस्क की रासायनिक विशेषताओं और लक्ष्य धातु के भौतिक और रासायनिक गुणों पर निर्भर करता है। ऊष्मप्रवैगिकी (thermodynamic) सिद्धांतों और प्रक्रिया मार्गों की समीक्षा से पता चलता है कि क्या अपचायक बिल्कुल आवश्यक है, इस प्रश्न का कोई एक उत्तर नहीं है।
धातुकर्म प्रसंस्करण का मूल अयस्क में धात्विक तत्वों को यौगिक अवस्था से मौलिक धातु में परिवर्तित करना है। तांबा और निकल जैसे सल्फाइड अयस्कों के लिए, प्रारंभिक प्रगलन चरण में आमतौर पर ऑक्सीजन को हटाने के लिए अपचायक पर निर्भर नहीं किया जाता है। इसके बजाय, अशुद्धियों को दूर करने के लिए ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जाता है।
सल्फाइड प्रगलन के दौरान, अयस्क को मैट (matte) नामक आंशिक रूप से ऑक्सीकृत धातु सांद्रण में परिवर्तित किया जाता है। इस चरण में, गैंग (gangue) और अन्य अपशिष्ट पदार्थ फ्लक्स (fluxes) के साथ मिलकर स्लैग (slag) बनाते हैं। कन्वर्टर (converter) में बाद में ऑक्सीकरण ब्लोइंग लक्ष्य धातु को उसकी सल्फाइड अवस्था से अलग करती है, जिससे उच्च शुद्धता वाली धातु प्राप्त होती है। प्रक्रिया अपचायक द्वारा ऑक्सीजन हटाने के बजाय ऑक्सीकरण और स्लैग निर्माण के माध्यम से अशुद्धियों को दूर करने पर जोर देती है।
सल्फाइड अयस्कों के विपरीत, लोहा, फेरोक्रोम, सीसा और मैग्नीशियम जैसी धातुओं का उत्पादन मुख्य रूप से अपचयन प्रगलन के माध्यम से किया जाता है। इस मार्ग में, एक अपचायक, आमतौर पर चारकोल या कोक, चूना पत्थर जैसे फ्लक्स के साथ उच्च तापमान पर अयस्क में धातु ऑक्साइड को मौलिक धातु में अपचयित करने के लिए काम करता है।
| प्रक्रिया का प्रकार | विशिष्ट धातुएँ | अपचायक या विधि | अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| अपचयन प्रगलन | लोहा, फेरोक्रोम, सीसा, मैग्नीशियम | चारकोल या कोक | विद्युत भट्टी प्रगलन |
| पिघला हुआ नमक इलेक्ट्रोलिसिस (Molten salt electrolysis) | एल्यूमीनियम | विद्युत अपघटनी अपचयन (Electrolytic reduction) | अत्यधिक प्रतिक्रियाशील धातुएँ |
एल्यूमीनियम जैसी अत्यधिक प्रतिक्रियाशील धातुओं के लिए, पारंपरिक कार्बन अपचयन अक्सर प्रक्रिया आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर पाता है। इसलिए उद्योग मुख्य रूप से पिघला हुआ नमक इलेक्ट्रोलिसिस पर निर्भर करता है, जो पायरोमेटलर्जी (pyrometallurgy) का एक और रूप है जिसमें विद्युत धारा अपचयन के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन प्रदान करती है और धातु को जमा होने देती है।
चाहे किसी भी निष्कर्षण मार्ग का उपयोग किया जाए, प्राथमिक प्रगलन में आमतौर पर धातु में ट्रेस अशुद्धियाँ रह जाती हैं। शोधन धातु को व्यावसायिक अनुप्रयोग मानकों तक लाने के लिए आवश्यक अंतिम चरण है। प्रक्रिया को अशुद्धियों को दूर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और कभी-कभी आर्थिक रूप से मूल्यवान उप-उत्पादों को पुनः प्राप्त कर सकता है।
शोधन विधियाँ तीन मुख्य श्रेणियों में आती हैं:
धातु निष्कर्षण और धातुकर्म इंजीनियरिंग में, अपचायक (reducing agent) का उपयोग एक सार्वभौमिक प्रक्रिया विकल्प नहीं है, बल्कि यह अयस्क की रासायनिक विशेषताओं और लक्ष्य धातु के भौतिक और रासायनिक गुणों पर निर्भर करता है। ऊष्मप्रवैगिकी (thermodynamic) सिद्धांतों और प्रक्रिया मार्गों की समीक्षा से पता चलता है कि क्या अपचायक बिल्कुल आवश्यक है, इस प्रश्न का कोई एक उत्तर नहीं है।
धातुकर्म प्रसंस्करण का मूल अयस्क में धात्विक तत्वों को यौगिक अवस्था से मौलिक धातु में परिवर्तित करना है। तांबा और निकल जैसे सल्फाइड अयस्कों के लिए, प्रारंभिक प्रगलन चरण में आमतौर पर ऑक्सीजन को हटाने के लिए अपचायक पर निर्भर नहीं किया जाता है। इसके बजाय, अशुद्धियों को दूर करने के लिए ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जाता है।
सल्फाइड प्रगलन के दौरान, अयस्क को मैट (matte) नामक आंशिक रूप से ऑक्सीकृत धातु सांद्रण में परिवर्तित किया जाता है। इस चरण में, गैंग (gangue) और अन्य अपशिष्ट पदार्थ फ्लक्स (fluxes) के साथ मिलकर स्लैग (slag) बनाते हैं। कन्वर्टर (converter) में बाद में ऑक्सीकरण ब्लोइंग लक्ष्य धातु को उसकी सल्फाइड अवस्था से अलग करती है, जिससे उच्च शुद्धता वाली धातु प्राप्त होती है। प्रक्रिया अपचायक द्वारा ऑक्सीजन हटाने के बजाय ऑक्सीकरण और स्लैग निर्माण के माध्यम से अशुद्धियों को दूर करने पर जोर देती है।
सल्फाइड अयस्कों के विपरीत, लोहा, फेरोक्रोम, सीसा और मैग्नीशियम जैसी धातुओं का उत्पादन मुख्य रूप से अपचयन प्रगलन के माध्यम से किया जाता है। इस मार्ग में, एक अपचायक, आमतौर पर चारकोल या कोक, चूना पत्थर जैसे फ्लक्स के साथ उच्च तापमान पर अयस्क में धातु ऑक्साइड को मौलिक धातु में अपचयित करने के लिए काम करता है।
| प्रक्रिया का प्रकार | विशिष्ट धातुएँ | अपचायक या विधि | अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| अपचयन प्रगलन | लोहा, फेरोक्रोम, सीसा, मैग्नीशियम | चारकोल या कोक | विद्युत भट्टी प्रगलन |
| पिघला हुआ नमक इलेक्ट्रोलिसिस (Molten salt electrolysis) | एल्यूमीनियम | विद्युत अपघटनी अपचयन (Electrolytic reduction) | अत्यधिक प्रतिक्रियाशील धातुएँ |
एल्यूमीनियम जैसी अत्यधिक प्रतिक्रियाशील धातुओं के लिए, पारंपरिक कार्बन अपचयन अक्सर प्रक्रिया आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर पाता है। इसलिए उद्योग मुख्य रूप से पिघला हुआ नमक इलेक्ट्रोलिसिस पर निर्भर करता है, जो पायरोमेटलर्जी (pyrometallurgy) का एक और रूप है जिसमें विद्युत धारा अपचयन के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन प्रदान करती है और धातु को जमा होने देती है।
चाहे किसी भी निष्कर्षण मार्ग का उपयोग किया जाए, प्राथमिक प्रगलन में आमतौर पर धातु में ट्रेस अशुद्धियाँ रह जाती हैं। शोधन धातु को व्यावसायिक अनुप्रयोग मानकों तक लाने के लिए आवश्यक अंतिम चरण है। प्रक्रिया को अशुद्धियों को दूर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और कभी-कभी आर्थिक रूप से मूल्यवान उप-उत्पादों को पुनः प्राप्त कर सकता है।
शोधन विधियाँ तीन मुख्य श्रेणियों में आती हैं:
पता
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टेलीफोन
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ईमेल
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