Model Answer
0 min readIntroduction
गंधकीय (सल्फाइड) अयस्क, ताँबा, सीसा और जस्ता जैसे महत्वपूर्ण धातुओं के प्राथमिक स्रोत हैं। इन अयस्कों से धातुओं को निकालने के लिए फेनकीय उत्प्लावन (Froth Flotation) एक व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि है। इस प्रक्रिया में, अयस्क को पानी में मिलाकर, उसमें फेन बनाने वाले पदार्थों (frothers) और संग्राहकों (collectors) को मिलाया जाता है। pH का स्तर इस प्रक्रिया की दक्षता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है, क्योंकि यह अयस्कों की सतह विशेषताओं और रासायनिक अभिक्रियाओं को नियंत्रित करता है। इसलिए, ताँबा-सीसां-जस्ता के गंधकीय अयस्कों के फेनकीय उत्प्लावन में pH की भूमिका को समझना आवश्यक है।
फेनकीय उत्प्लावन प्रक्रिया का संक्षिप्त विवरण
फेनकीय उत्प्लावन एक भौतिक-रासायनिक प्रक्रिया है जिसका उपयोग अयस्कों से मूल्यवान खनिजों को अलग करने के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया में, बारीक पिसे हुए अयस्क को पानी में मिलाया जाता है और उसमें संग्राहक (collectors) और फेन बनाने वाले पदार्थ (frothers) मिलाए जाते हैं। संग्राहक खनिजों की सतह पर चिपक जाते हैं, जिससे वे जल-विरोधी (hydrophobic) बन जाते हैं। फेन बनाने वाले पदार्थ हवा को फंसाकर एक स्थिर फेन बनाते हैं, जिसमें जल-विरोधी खनिज कण चिपक जाते हैं और सतह पर तैरते हैं, जबकि जल-स्नेही (hydrophilic) अशुद्धियाँ नीचे रह जाती हैं।
pH की भूमिका: ताँबा अयस्क
ताँबा के सल्फाइड अयस्कों (जैसे चालकोसाइट, कोवेलिट) के उत्प्लावन में pH महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
- अम्लीय pH (pH 2-6): अम्लीय pH पर, ताँबा सल्फाइड अयस्क अधिक प्रभावी ढंग से उत्प्लावन के लिए उपयुक्त होते हैं। अम्लीय माध्यम में, संग्राहक (जैसे ज़ैंथेट्स) ताँबा आयनों के साथ प्रतिक्रिया करके जल-विरोधी परत बनाते हैं, जिससे अयस्क कण फेन में चिपक जाते हैं।
- क्षारीय pH (pH 8-10): क्षारीय pH पर, ताँबा सल्फाइड का उत्प्लावन कम हो जाता है क्योंकि ताँबा हाइड्रॉक्साइड्स का निर्माण होता है, जो जल-स्नेही होते हैं और फेन में चिपकने से रोकते हैं।
pH की भूमिका: सीसा अयस्क
सीसा के सल्फाइड अयस्कों (जैसे गैलेना) के उत्प्लावन में pH का प्रभाव ताँबा से थोड़ा अलग होता है।
- क्षारीय pH (pH 7-9): सीसा सल्फाइड का उत्प्लावन क्षारीय pH पर सबसे अच्छा होता है। क्षारीय माध्यम में, गैलेना की सतह पर ज़ैंथेट्स जैसे संग्राहकों का सोखना (adsorption) बढ़ जाता है, जिससे यह जल-विरोधी बन जाता है।
- अम्लीय pH (pH 2-6): अम्लीय pH पर, सीसा सल्फाइड का उत्प्लावन कम हो जाता है क्योंकि यह सतह पर ऑक्सीकरण हो सकता है और जल-स्नेही परत बना सकता है।
pH की भूमिका: जस्ता अयस्क
जस्ता के सल्फाइड अयस्कों (जैसे स्फलेराइट) के उत्प्लावन में pH का प्रभाव जटिल होता है, क्योंकि यह अयस्क की संरचना और अन्य खनिजों की उपस्थिति पर निर्भर करता है।
- मध्यम क्षारीय pH (pH 7-8): जस्ता सल्फाइड का उत्प्लावन मध्यम क्षारीय pH पर सबसे अच्छा होता है। इस pH पर, जस्ता सल्फाइड की सतह पर संग्राहकों का सोखना अनुकूल होता है।
- अम्लीय pH (pH 2-6): अम्लीय pH पर, जस्ता सल्फाइड का उत्प्लावन कम हो जाता है, लेकिन कुछ मामलों में, यह आयरन सल्फाइड जैसे अन्य खनिजों के साथ चयनात्मक उत्प्लावन (selective flotation) के लिए उपयोगी हो सकता है।
pH नियंत्रण के तरीके
उत्प्लावन प्रक्रिया में pH को नियंत्रित करने के लिए विभिन्न रसायनों का उपयोग किया जाता है:
- अम्लीय pH के लिए: सल्फ्यूरिक एसिड (H2SO4) या हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl) का उपयोग किया जाता है।
- क्षारीय pH के लिए: चूना (CaO) या सोडियम कार्बोनेट (Na2CO3) का उपयोग किया जाता है।
उदाहरण
भारत में, चित्तौड़गढ़ (राजस्थान) में जस्ता-सीसा अयस्कों के उत्प्लावन में pH को 8-9 के बीच बनाए रखा जाता है ताकि सीसा और जस्ता दोनों का अधिकतम उत्प्लावन सुनिश्चित किया जा सके।
Conclusion
निष्कर्षतः, ताँबा, सीसा और जस्ता के गंधकीय अयस्कों के फेनकीय उत्प्लावन में pH की भूमिका अत्यंत महत्वपूर्ण है। प्रत्येक धातु के लिए इष्टतम pH स्तर अलग-अलग होता है, और इसे सावधानीपूर्वक नियंत्रित करना आवश्यक है ताकि अधिकतम धातु पुनर्प्राप्ति सुनिश्चित की जा सके। pH नियंत्रण के लिए उचित रसायनों का उपयोग और प्रक्रिया मापदंडों का अनुकूलन उत्प्लावन प्रक्रिया की दक्षता को बढ़ा सकता है और धातुओं के उत्पादन को किफायती बना सकता है।
Answer Length
This is a comprehensive model answer for learning purposes and may exceed the word limit. In the exam, always adhere to the prescribed word count.