बेस-ब्लो फर्नेस प्रक्रिया

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बेस-ब्लो फर्नेस का उपयोग करके धातुओं को पिघलाने का उद्देश्य है: (1) खनिज सामग्री में मौजूद सीसा एवं अन्य धातुओं के सल्फाइडों को ऑक्सीकृत करके SO2 उत्पन्न करना, ताकि सल्फ्यूरिक एसिड बनाया जा सके।； (2) इस प्रक्रिया में कुछ मात्रा में कच्चा सीसा प्राप्त होता है, एवं इसमें सोना एवं चाँदी भी उप ； (3) स्लैग बनाने वाले घटकों को सीसा ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया कराकर उच्च-सीसा युक्त स्लैग तैयार किया जाता है; इस स्लैग का उपयोग ब्लोफर ； (4) आसानी से वाष्पित होने वाली सह-धातुओं, जैसे थैलियम, कैडमियम आदि को धूल में संचित करना, ताकि उनका पुनर्प्राप्तन आसान हो सके। बेस-ब्लो फर्नेस, सीसा के खनिजों को पिघलाने के अलावा, खराब हुए बैटरियों जैसी विभिन्न प्रकार की द्वितीयक सीसा-युक्त सामग्रियों को भी संसाधित कर सकता है। बेस-ब्लो फर्नेस में पिघलाने का मूल सिद्धांत: सल्फाइड ऑफ लेड के अयस्क को ऑक्सीजन की सहायता से बेस-ब्लो फर्नेस में पिघलाने की प्रक्रिया, अन्य धातु-सल्फाइडों को पिघलाने की प्रक्रिया के समान ही है। यह तरल चरण एवं गैसीय चरण, तरल चरण एवं ठोस चरण, तथा तरल चरणों के बीच होने वाली बहु-चरणीय अभिक्रिया है। चूँकि विभिन्न पदार्थों के अपने-अपने विशिष्ट भौतिक-रासायनिक गुण होते हैं, एवं अयस्क आमतौर पर कई खनिजों से मिलकर बना होता है। अतः, बेस-ब्लो फर्नेस में धातुओं को पिघलाने की प्रक्रिया एक अत्यंत जटिल भौतिक-रासायनिक प्रक्रिया है। इस प्रक्रिया में, विभिन्न घटकों का व्यवहार ही यह तय करता है कि पिघलने की प्रक्रिया सुचारू रूप से संपन्न हो पाएगी या नहीं। चूँकि सीसा का अर्क पाउडर के रूप में होता है, इसलिए अभिक्रिया होने का क्षेत्रफल बड़ा होता है एवं अभिक्रिया की गति भी तेज होती है। जबकि चूनापत्थर एवं क्वार्ट्ज पत्थर कणों के रूप में होते हैं; इसलिए इनका सतही क्षेत्रफल कम होता है। इस कारण अभिक्रिया की गति पर मुख्य रूप से चूनापत्थर के विघटन एवं स्लैग निर्माण संबंधी अभिक्रियाओं क द्वितीय: ऑक्सीजन-आधारित विलयन प्रक्रिया में उपयोग होने वाली सामग्रियाँ
1. प्रक्रिया-विवरण: यह प्रक्रिया, बेस-ब्लो फर्नेस में कच्चे माल को ऑक्सीकृत करके विलयित करने से पहले की तैयारी प्रक्रिया है। इसका उद्देश्य, आगे की प्रक्रियाओं हेतु ऐसी मिश्रित सामग्री तैयार करना है, जिसमें रासायनिक घटक समान एवं स्थिर हों, कणों का आकार/गुणवत्ता भी समान हो, एवं यह सामग्री बेस-ब्लो फर्नेस की विलयन प्रक्रिया की तकनीकी आवश्यकताओं के अनुरूप हो। विभिन्न संरचनाओं वाले सीसा अयस्कों को, उचित अनुपात में मिलाकर ऐसा मिश्रित अयस्क तैयार किया जाता है। इस मिश्रित अयस्क को क्वार्ट्ज, चूनापत्थर, कोयले आदि जैसे घटकों के साथ, मात्रा-नियंत्रित डोजिंग मशीनों के द्वारा उचित अनुपात में मिलाया जाता है। इसके बाद इसे राख के साथ मिलाकर गीला किया जाता है, एवं गोलाकार आकार दिया जाता है। ऐसे गोलाकार कणों को, उचित भौतिक/रासायनिक गुणों वाले रूप में तैयार करके, मात्रा-नियंत्रित डोजिंग मशीनों के द्वारा नीचे से पिघलाने की प्रक्रिया में भेजा जाता है। 2. कुछ महत्वपूर्ण प्रक्रियाएँ:
1) गोलाकार कणों की मात्रा को मापने का उद्देश्य, भट्टी में डाले जाने वाले कच्चे माल की मात्रा को सटीक रूप से नियंत्रित करना है; ताकि आवश्यक मात्रा में ऑक्सीजन दी जा सके, जिससे भट्टी में ऑक्सीजन की मात्रा नियंत्रित रह सके। इससे सीसे के अवशेषों की मात्रा भी नियंत्रित रहती है। यदि गोलाकार कणों की मात्रा को सटीक रूप से न मापा जाए, या इसमें बहुत अधिक उतार-चढ़ाव हो, तो इसका प्रभाव बेस-ब्लो भट्टी की स्थिरता एवं तकनीकी मापदंडों पर भी पड़ेगा। 2) बेस-ब्लो फर्नेस में ऑक्सीजन पोटेंशियल का नियंत्रण, एवं फर्नेस में मौजूद ऑक्सीजन की प्रतिशत मात्रा का लॉगरिथम, “ऑक्सीजन पोटेंशियल” कहलाता है। यदि ऑक्सीजन स्तर बहुत अधिक हो, तो सीसा नीचे गिरने की दर कम हो जाती है, एवं अवशेषों में सीसे की मात्रा अधिक रहती है। वहीं, यदि ऑक्सीजन स्तर बहुत कम हो, तो सीसा नीचे गिरने की दर अधिक हो जाती है; लेकिन अवशेष चिपचिपे हो जाते हैं, एवं गुणवत्ताहीन सीसा प्राप्त होता है। इसलिए, बेस-ब्लो ऑक्सीजन संबंधी परिस्थितियों को नियंत्रित करने हेतु, मुख्य रूप से ऑक्सीजन एवं कच्चे माल के अनुपात को समायोजित किया जाता है; अर्थात्, प्रति इकाई कच्चे माल में उपयोग होने वाली ऑक्सीजन की मात्रा को नियंत्रित किया जाता है। ऑक्सीजन एवं कच्चे माल के अनुपात को समायोजित करने हेतु, कच्चे म 3. उच्च सीसा-युक्त अपशिष्ट के गुण एवं इसकी उत्पत्ति: उच्च सीसा-युक्त अपशिष्ट, विभिन्न धातुओं एवं गैर-धात्विक पदार्थों के मिश्रण से बनता है। यह उत्पादन प्रक्रिया के कई गुणों को प्रभावित करता है; जैसे – चिपचिपाहट, गलनांक, घनत्व, एवं सीसे की सतही तनाव। इनमें से चिपचिपाहट एवं गलनांक, अपशिष्ट की प्रवाहकता एवं भट्ठी के तापमान को प्रभावित करते हैं; जबकि घनत्व एवं सतही तनाव, अपशिष्ट एवं सीसे के बीच के अलगाव की प्रक्रिया एवं कच्चे सीसे की गुणवत्ता को प्रभावित करते हैं। उच्च सीसा-युक्त अवशेषों की रासायनिक संरचना में मुख्य रूप से FeO, SiO2, CaO होते हैं; इसके अलावा, PbO की मात्रा भी इन अवशेषों के गुणों को प्रभावित करती है। इसी प्रकार, ZnO की मात्रा भी उच्च सीसा-युक्त अवशेषों के गुणों को प्रभावित कर सकती है। 4. ऑक्सीजन-आधारित भट्ठी का संचालन – 1) भट्ठी को शुरू करते समय, पहले निर्धारित प्रक्रिया के अनुसार ही भट्ठी को गर्म किया जाता है। जब भट्ठी का तापमान वांछित स्तर तक पहुँच जाता है, तब उसमें तलछट डाला जाता है। तलछट पिघलने के बाद उसमें सीसा डाला जाता है। सीसा पिघलने के बाद ही भट्ठी को सामान्य उत्पादन हेतु उपयोग में लाया जा सकता है। 2) बेस-ब्लो फर्नेस के सामान्य संचालन में मुख्य रूप से अवशेषों को निकालना, सीसा डालना, ऑक्सीजन का स्तर नियंत्रित करना, भट्ठी में डाले जाने वाले कणों/सामग्रियों की मात्रा निर्धारित करना, एवं आपूर्ति छिद्रों की देखभाल करना अशुद्धियों एवं सीसे को निकालते समय, भट्ठी के अंदर मौजूद तरल पदार्थ की स्थिति को ध्यान में रखकर ही इन्हें निकालना आवश्यक है। यदि इनमें से किसी एक को अत्यधिक मात्रा में निकाला गया, तो इससे भट्ठी ऑक्सीजन एवं भट्ठी में डाले जाने वाले कणों/सामग्रियों की मात्रा को नियंत्रित करने हेतु, परीक्षणों में प्राप्त आंकड़ों, जैसे सीसे की मात्रा एवं धुएँ का तापमान, का उपयोग किया जाता है। ऐसा करने से उचित गुणवत्ता वाला सीसा-युक्त अपशिष्ट प्राप्त किया जा 3) ऑक्सीजन-आधारित भट्ठियों को बंद करने की प्रक्रिया में, अल्पकालिक एवं दीर्घकालिक दो प्रकार होते हैं। अल्पकालिक रूप से भट्ठी को बंद करने हेतु, बस भट्ठी के अंदर मौजूद अवशेषों को यथासंभव बाहर निकाल देना होता है; इस दौरान भट्ठी को ग यदि भट्ठी को लंबे समय तक बंद रखना हो, तो भट्ठी के अंदर मौजूद सारा अपशिष्ट एवं सीसा बाहर निकालना आवश्यक है; इसके बाद ही भ 5. बेस-ब्लो फर्नेस के सामान्य संचालन का मूल्यांकन एवं प्रमुख तकनीकी/आर्थिक संकेतक। जब बेस-ब्लो फर्नेस में निम्नलिखित गुण होते हैं, तो उसे सामान्य माना जा सकता है:
A. फीडिंग पॉइंट से कम छिड़काव होता है, एवं रुकावटें भी कम होती हैं।
B. अवक्षेप की गतिशीलता अच्छी होती है।
C. सीसा का प्रवाह सामान्य रहता है; ऊपरी अवक्षेप कम होता है, एवं उसमें उतार-चढ़ाव भी कम होता है।
D. ऑक्सीजन एवं नाइट्रोजन का प्रवाह एवं दबाव स्थिर रहता है।
E. अवक्षेप का तापमान 1000–1100°C के बीच स्थिर रहता है।
F. धुएँ का तापमान भी निर्धारित सीमा के भीतर ही रहता है।
बेस-ब्लो फर्नेस के मुख्य तकनीकी/आर्थिक संकेतकों में धुएँ की मात्रा, संसाधन की मात्रा, सीसे की मात्रा, एवं उच्च-सीसा-युक्त अवक्षेप की गुणवत्ता शामिल हैं। धुएँ एवं राख की मात्रा को प्रभावित करने वाले कारकों में गोलाकार कणों की गुणवत्ता, ऑक्सीजन एवं कणों का अनुपात, अवशेषों की ऊँचाई, गोलाकार कणों की मात्रा, अवशेषों का प्रकार, धुएँ/राख के चक्रण का समय आदि श प्रसंस्करण की दर, वास्तव में प्रति इकाई समय में भट्ठी में डाले जाने वाले गोलाकार कणों/सामग्रियों की मात्रा है। इस पर मुख्य रूप से धूल-कणों की मात्रा एवं गोलाकार कणों/सामग्रियों की ऊष्मा-उत्पादन क्षमता का प्रभाव पड़ता है। अतिरिक्त ऊष्मा को कम करने वाले बॉयलरों का प शिपिंग सीसा-दर, सीसे के उत्पादन की मात्रा एवं इस्तेमाल की गई सामग्री में मौजूद सीसे की मात्रा के बीच का अनुपात है। शिपिंग सीसा-दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं – सामग्री की गुणवत्ता एवं ऑक्सीजन की उच्च सीसा-युक्त अपशिष्ट की गुणवत्ता पर मुख्य रूप से ऑक्सीजन-कच्चे माल का 6. ऑक्सीजन-आधारित भट्ठियों में होने वाली सामान्य समस्याएँ:
A. कच्चे माल को डालने के बाद भट्ठी में रुकावटें आ जाती हैं; ऐसा अवक्षेपों के चिपकने के कारण होता है।
B. अवक्षेपों की गतिशीलता कम होती है, एवं उनका चिपचिपापन अधिक होता है; इसका कारण अवक्षेपों का तापमान कम होना, ऑक्सीजन एवं कच्चे माल का अनुपात कम होना, एवं अवक्षेपों का सही रूप न होना है।
C. अवक्षेपों की गतिशीलता अच्छी होती है, लेकिन वे पतले होते हैं; इसका कारण अवक्षेपों का तापमान अधिक होना, एवं ऑक्सीजन एवं कच्चे माल का अनुपात अधिक होना है।
D. सीसे की सतह पर अवक्षेपों की परत मोटी होती है; इसका कारण ऑक्सीजन एवं कच्चे माल का अनुपात कम होना है।
E. सीसे की मात्रा में थोड़ा उतार-चढ़ाव होता है, या बिल्कुल उतार-चढ़ाव नहीं होता; ऐसा भट्ठी में सीसे की मात्रा कम होने या सिफनिंग प्रक्रिया में रुकावट होने के कारण होता है।
F. ध ； गेंद/सामग्री से उत्पन्न होने वाली ऊष्मा मात्रा काफी