عملية تقطير وتنقية الزرنيخ

عملية تقطير وتنقية الزرنيخ هي طريقة تستخدم الفرق في تطاير الزرنيخ ومركباته للفصل والتنقية، وهي مناسبة بشكل خاص لإزالة الكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم والشوائب الأخرى الموجودة في الزرنيخ.وفيما يلي الخطوات والاعتبارات الرئيسية:

1.المعالجة المسبقة للمواد الخام

• مصادر الزرنيخ الخام: عادة ما يكون منتجًا ثانويًا لصهر المعادن المحتوية على الزرنيخ (مثل الزرنيخ والريلجار) أو النفايات المعاد تدويرها المحتوية على الزرنيخ.
• التحميص التأكسدي(اختياري): إذا كانت المادة الخام عبارة عن كبريتيد الزرنيخ (على سبيل المثال As₂S₃)، فيجب تحميصها أولاً لتحويلها إلى As₂O₃ متطاير

As2S3+9O2→As2O3+3SO2As2​S3+9O2​→As2O3+3SO2

2.وحدة التقطير

• معدات:مقطر من الكوارتز أو السيراميك (مقاوم للتآكل ومقاوم لدرجات الحرارة العالية)، مزود بأنبوب مكثف وزجاجة استقبال.
• الحماية الخاملة:يتم إدخال النيتروجين أو ثاني أكسيد الكربون لمنع أكسدة الزرنيخ أو خطر الانفجار (بخار الزرنيخ قابل للاشتعال).

3.عملية التقطير

• التحكم في درجة الحرارة:
  • تسامي الزرنيخ: تسامي As₂O₃ عند 500-600 درجة مئوية (تسامي الزرنيخ النقي عند حوالي 615 درجة مئوية).
  • فصل الشوائب:الشوائب منخفضة الغليان مثل الكبريت والسيلينيوم تتطاير بشكل تفضيلي ويمكن فصلها عن طريق التكثيف المجزأ.
• جمع التكثيف:يتكثف بخار الزرنيخ إلى As₂O₃ عالي النقاء أو الزرنيخ العنصري في منطقة التكثيف (100-200 درجة مئوية).

4.مرحلة ما بعد المعالجة

• تخفيض(إذا كان الزرنيخ العنصري مطلوبًا): اختزال As₂O₃ بالكربون أو الهيدروجين

As2O3+3H2→2As+3H2OAs2​O3+3H2​→2As+3H2​ا

• التقطير الفراغي: مزيد من تنقية الزرنيخ العنصري لإزالة الشوائب المتطايرة المتبقية.

5.احتياطات

• الحماية من السمية:تتم العملية برمتها بشكل مغلق، وهي مجهزة بمعدات الكشف عن تسرب الزرنيخ ومعالجته في حالات الطوارئ.
• معالجة غاز الذيل:بعد التكثيف، يجب امتصاص غاز الذيل بواسطة محلول الغسول (مثل NaOH) أو امتصاص الكربون المنشط لتجنب As₂O₃الانبعاثات.
• تخزين معدن الزرنيخ: يتم تخزينها في جو خامل لمنع الأكسدة أو التحلل.

6. النقاءتحسين

• التقطير متعدد المراحل:يمكن للتقطير المتكرر تحسين النقاء إلى أكثر من 99.99%.
• ذوبان المنطقة (اختياري): تنقية منطقة الزرنيخ العنصري لتقليل الشوائب المعدنية بشكل أكبر.

مجالات التطبيق

يستخدم الزرنيخ عالي النقاء في المواد شبه الموصلة (على سبيل المثال GaAs)البلورات، والمواد المضافة إلى السبائك، أو في تصنيع الزجاج المتخصص.يجب أن تتوافق العمليات مع اللوائح البيئية الصارمة لضمان السلامة والتخلص من النفايات بشكل متوافق.