क्वार्ट्ज को प्रोसेस करने के लिए रसायन

2025-03-27

अकार्बनिक अम्ल भाग

1.हाइड्रोक्लोरिक अम्ल और क्लोराइड लवण

क.हाइड्रोक्लोरिक अम्ल

यह सबसे क्लासिक अकार्बनिक अम्लों में से एक है, जो लोहे के ऑक्साइड और मिट्टी के खनिजों के लिए अच्छी घुलनशीलता रखता है। इसके कम कीमत और स्पष्ट तथा सहज प्रभाव के कारण इसका व्यापक उपयोग होता है। चाहे यह क्वार्ट्ज प्लेट में पीली परत को हटाने के लिए अचार करना हो, या उच्च-पवित्रता रेत का अचार करना हो, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल को पसंद किया जाता है।

हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के अपशिष्ट जल उपचार में अपेक्षाकृत सरल होता है। क्षारीय से समाधान को संतुलित करना और फिर से अवक्षिप्त करना राष्ट्रीय विषर्जन मानक को पूरा कर सकता है। हालांकि, विभिन्न स्थानों पर अम्ल प्रदूषण के पर्यावरण संरक्षण मामलों में, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल युक्त अपशिष्ट जल का प्रदूषण सबसे आम है।

क्यों?

हाइड्रोक्लोरिक एसिड अपशिष्ट जल के निष्प्रभावीकरण के लिए क्षार की खपत की आवश्यकता होती है। रासायनिक संतुलन के अनुसार, सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले बुझा हुआ चूना को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, 31% औद्योगिक हाइड्रोक्लोरिक एसिड के एक टन द्वारा उत्पादित अपशिष्ट तरल सैद्धांतिक रूप से लगभग 0.25 टन बुझा हुआ चूना खपत करता है। वास्तव में, क्योंकि बुझा हुआ चूना पूरी तरह से भंग नहीं होता है, अगर 50% बुझा हुआ चूना प्रतिक्रिया में भाग लेता है, तो एक टन औद्योगिक हाइड्रोक्लोरिक एसिड द्वारा उत्पादित अपशिष्ट तरल के लिए लगभग 0.5 टन बुझा हुआ चूना खपत होता है। एक टन औद्योगिक हाइड्रोक्लोरिक एसिड की कीमत 100-400 युआन है, संदर्भ औसत कीमत 300 युआन है; एक टन बुझा हुआ चूना की कीमत 400-1000 युआन है, और संदर्भ औसत कीमत 700 युआन है। तब हम जान सकते हैं कि एक टन हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उपयोग करने की लागत 300 युआन है, अपशिष्ट जल उपचार के लिए चूने की लागत 350 युआन है, और अपशिष्ट जल उपचार की लागत हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उपयोग करने की लागत से अधिक है। कुछ गैर-मानक उद्यम, एक तरफ, अपशिष्ट जल उपचार सुविधाएं नहीं रखते हैं, और दूसरी ओर, वे उच्च लागत वहन करने के लिए तैयार नहीं हैं, जिसके परिणामस्वरूप अपशिष्ट एसिड प्रत्यक्ष निर्वहन प्रदूषण की घटनाएं अक्सर होती हैं।

आखिरकार, मार्क्स ने कहा: “100% लाभ के लिए, पूंजी सभी मानव कानूनों को रौंदने की हिम्मत करती है।”

b. क्लोराइड लवण

सामान्य क्लोराइड लवण, जैसे सोडियम क्लोराइड, पोटेशियम क्लोराइड, लिथियम क्लोराइड, कैल्शियम क्लोराइड, मैग्नीशियम क्लोराइड, क्वार्ट्ज रेत के डोपिंग और शुद्धिकरण के लिए उपयोग किए जा सकते हैं, और इनका उपयोग गैर-धात्विक खनिजों जैसे काोलिन में क्लोरीनीकरण भट्टियाँ और सफेदी के लिए भी किया जा सकता है।

कुछ साहित्य में अमोनियम क्लोराइड, हाइड्रोजन क्लोराइड, क्लोरीन या कार्बन टेट्राक्लोराइड के साथ क्वार्ट्ज रेत के क्लोरीनीकरण और शुद्धिकरण का उल्लेख किया गया है।

2. सल्फ्यूरिक एसिड और सल्फेट

यह एक द्विआधारी अकार्बनिक एसिड है जिसमें मजबूत ऑक्सीकरण गुण और उच्च उबाल बिंदु होता है। सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड का उबाल बिंदु 338 डिग्री सेल्सियस है, और यह सामान्य परिस्थितियों में अवाष्पीय है, इसलिए यह हाइड्रोक्लोरिक एसिड की तरह एसिड धुंध के उपचार की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में इतना व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है। उच्च उबाल बिंदु का लाभ यह है कि खनिजों को उबालने के बिंदु (जैसे लगभग 300°C) तक गर्म करने से पहले बिना उच्च-दबाव वाले बर्तन के संसाधित किया जा सकता है। ऐसे चरम परिस्थितियाँ कुछ खनिजों को विघटित कर सकती हैं जिन्हें हाइड्रोक्लोरिक एसिड से घुलनशील नहीं किया जा सकता है। बेशक, इस स्थिति में सामग्रियों और सुरक्षा संरक्षण पर उच्च आवश्यकताएँ होती हैं, जो वास्तविक उत्पादन में बहुत कम देखी जाती हैं, लेकिन प्रयोगशाला में अधिक होती हैं।

कुछ साहित्य में सल्फ्यूरिक एसिड के लवणों का उपयोग और क्वार्ट्ज रेत का कैल्सीनेशन करके क्वार्ट्ज रेत की टाइटेनियम सामग्री को कम करने का उल्लेख है। सल्फ्यूरिक एसिड के अमोनियम लवणों के साथ उपचार क्वार्ट्ज रेत की लोहे की सामग्री को कम करता है।

सल्फ्यूरिक एसिड और सल्फेट के एसिड अपशिष्ट जल का उपचार हाइड्रोक्लोरिक एसिड अपशिष्ट जल के समान है, जिसे क्षारीय के साथ न्यूट्रलाइज़ किया जा सकता है।

3. हाइड्रोफ्लुओरोक एसिड और फ्लोराइड लवण

एक मोनोबेसिक कमजोर एसिड हाइड्रोफ्लुओरोक एसिड, अपनी सुपर कॉम्प्लेक्स क्षमता के साथ, क्वार्ट्ज रेत के शुद्धिकरण के लिए एक बड़ा हत्यारा बन गया है। निश्चित परिस्थितियों में, हाइड्रोफ्लुओरोक एसिड अधिकांश अशुद्धता खनिजों, जिसमें क्वार्ट्ज रेत भी शामिल है, के साथ प्रतिक्रिया करता है। इसलिए, जब हाइड्रोफ्लुओरोक एसिड की सांद्रता बहुत अधिक हो, तो क्वार्ट्ज रेत के नुकसान पर ध्यान देना आवश्यक है। हाइड्रोफ्लुओरोक एसिड और हाइड्रोक्लोरिक एसिड, सल्फ्यूरिक एसिड या नाइट्रिक एसिड के मिश्रित एसिड का सामान्यतः उपयोग किया जाने वाला मिश्रित एसिड प्रणाली है। तेल क्षेत्र में, ग्रेफाइट, सिलिकॉन कार्बाइड और अन्य गैर-धात्विक खनिजों में हाइड्रोफ्लुओरोक एसिड वाले मिश्रित एसिड प्रणाली का उपयोग किया जाता है।

एसिड युक्त प्रणालियों में फ्लोराइड लवणों की भूमिका हाइड्रोफ्लुओरोक एसिड के समान होती है। फ्लोराइड लवणों का उपयोग भी डोपेंट के रूप में किया जाता है।

मानव औद्योगिक सभ्यता द्वारा निर्मित मोती हाइड्रोफ्लुओरोक एसिड के अस्तित्व से अलग नहीं हैं। सेमीकंडक्टर उद्योग में, हाइड्रोफ्लुओरोक एसिड मुख्य रूप से वेफर की सतह को साफ करने के लिए, या चिप प्रसंस्करण के दौरान साफ़ करने और नक्काशी के प्रक्रिया में उपयोग किया जाता है। सौर उद्योग में, हाइड्रोफ्लुओरोक एसिड चिप की सतह की सफाई और नक्काशी जैसी प्रक्रियाओं में उपयोग किया जाता है। पैनल उद्योग में, हाइड्रोफ्लुओरोक एसिड कांच के बेस सामग्री को साफ करने और सिलिकॉन नाइट्राइड और सिलिकॉन डाइऑक्साइड को नक्काशी करने के लिए उपयोग किया जाता है। हालाँकि, उच्च-शुद्धता क्वार्ट्ज रेत उद्योग में, कुछ लोग “फ्लोरिन-मुक्त” या यहां तक कि “एसिड-मुक्त” समाधान खोजने की कोशिश कर रहे हैं। क्या यह वैज्ञानिक है?

आल्कलिन न्यूट्रलाइजेशन के अलावा, हाइड्रॉफ़्लोरिक एसिड वेस्टवाटर ट्रीटमेंट का सबसे महत्वपूर्ण बिंदु फ्लोराइड आयन की सांद्रता को राष्ट्रीय मानक द्वारा निर्धारित सीमा तक कम करना है। समग्र उपचार प्रक्रिया जटिल नहीं है, और नियमित उद्यम हाइड्रॉफ़्लोरिक एसिड वेस्टवाटर को संभालने में सक्षम हैं। हालांकि, कुछ छोटे और बिखरे हुए उद्यमों के पास व्यावसायिक वेस्टवाटर उपचार सुविधाएँ नहीं हैं और वे उपचार लागत बढ़ाने के लिए अनिच्छुक हैं, और वेस्टवाटर का सीधे निपटान पर्यावरणीय प्रदूषण का कारण बनता है। यदि वेस्टवाटर को बिना उपचार के सीधे निपटाया जाता है, तो यह जलक्षेत्र में फ्लोरीन की मात्रा को मानक से अधिक होने का कारण बन सकता है, जो कुछ स्थानों पर फ्लोरीन के रंग परिवर्तन का भी मुख्य कारण है।

4. फॉस्फेट और फॉस्फेट

तेरनरी मध्यम मजबूत अम्ल, उबलने का बिंदु 261℃ (विघटन)। संकेंद्रित गर्म फॉस्फोरिक एसिड अधिकांश खनिजों को विघटित कर सकता है, जैसे कि क्रोमाइट, रूटाइल, इल्मेनाइट आदि, और सिलिका के साथ प्रतिक्रिया करके हेट्रोपॉलीएसिड भी बना सकता है। फॉस्फोरिक एसिड क्वार्ट्ज के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है, यह एकमात्र एसिड है जो हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के अलावा ऐसा कर सकता है।

फॉस्फोरिक एसिड का सामान्य नमक और अम्लीय नमक क्वार्ट्ज सामग्री के जंग प्रयोगों में भी देखा जा सकता है।

फॉस्फोरिक एसिड और फॉस्फेट्स के अपशिष्ट जल उपचार को पहले क्षारीय के साथ न्यूट्रलाइज किया जाना चाहिए, और फिर फॉस्फेट्स की सांद्रता को राष्ट्रीय मानक द्वारा अनुमति प्राप्त श्रेणी तक कम करना चाहिए।

5. नाइट्रिक एसिड और नाइट्रेट्स

नाइट्रिक एसिड एक अकार्बनिक मजबूत अम्ल है जिसमें मजबूत ऑक्सीडाइजिंग गुण होते हैं। कुछ अपक्षयी खनिज अशुद्धियों के लिए, पारंपरिक एसिड प्रणाली का प्रभाव सीमित होता है, कुछ प्रतिक्रियाएं नहीं होती हैं, और कुछ प्रतिक्रियाएं जो रासायनिक रूप से थर्मोडायनामिक रूप से संभव हैं, कीन्टिक रूप से रुकावट में होती हैं। इस समय, यदि एक मजबूत ऑक्सीडेंट शामिल किया जाता है, तो प्रतिक्रिया की जा सकती है और प्रतिक्रिया की गति को बहुत बढ़ाया जा सकता है। और क्योंकि नाइट्रेट्स आमतौर पर उच्च घुलनशीलता रखते हैं, नाइट्रिक एसिड का उपयोग प्रतिक्रियाओं के उत्पादों के अवक्षेपण को रोकता है। नाइट्रिक एसिड और अन्य एसिड प्रणालियों का मिश्रित उपयोग अपक्षयी खनिजों वाले क्वार्ट्ज रेत के उपचार के लिए उपयुक्त है।

एसिड अवयवों वाली प्रणालियों में नाइट्रेट की भूमिका नाइट्रिक एसिड के समान होती है। नाइट्रेट को डोपेंट के रूप में भी इस्तेमाल किया जाता है।

नाइट्रिक एसिड और नाइट्रेट के अपशिष्ट जल उपचार में, क्षारीय के साथ न्यूट्रलाइजेशन के अलावा, अपशिष्ट जल में अमोनिया नाइट्रोजन सामग्री को कम करने के लिए भी उपाय किए जाने चाहिए।

कार्बनिक यौगिक

1.ऑक्सालिक एसिड

बाइनरी कार्बनिक मजबूत है, और इसकी अम्लता मध्यम मजबूत अम्ल है, जो कार्बनिक एसिड में एक मजबूत अम्ल है। ऑक्सालेट का एक मजबूत समन्वय प्रभाव होता है और यह एक प्रभावशाली धातु चेलाटर है। क्वार्ट्ज रेत के लोहे को हटाने के प्रयोग में, केवल ऑक्सालिक एसिड का उपयोग करना, या ऑक्सालिक एसिड और अल्ट्रासोनिक तरंगों का संयोजन, या ऑक्सालिक एसिड और अन्य एसिड प्रणालियों का संयोजन, लोहे को हटाने और सफेद करने का बेहतर प्रभाव प्राप्त कर सकता है। इसके अलावा, कई रिपोर्टें यह उल्लेख करती हैं कि ऑक्सालिक एसिड का उपयोग गैर-धात्विक खनिजों जैसे कि काओलिन की शुद्धता और ब्लीचिंग में किया जाता है। इसके अलावा, ऑक्सालिक एसिड की मात्रा पारंपरिक अकार्बनिक एसिड जैसे कि हाइड्रोक्लोरिक एसिड की मात्रा जितनी बड़ी नहीं होनी चाहिए, और अधिकतम पिकलिंग प्रभाव प्राप्त करने के लिए इसे 5% से अधिक नहीं होना चाहिए। ऑक्सालेट कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों के साथ संयोजन करके निम्न घुलनशीलता वाले अवक्षेपों का निर्माण करेगा, इसलिए ऑक्सालिक एसिड उन खनिजों को संभालते समय कुछ सीमाओं का सामना करता है जिनमें उच्च क्षारीय पृथ्वी धातु का सामग्री होती है।

ऑक्सालिक एसिड के अपशिष्ट जल में, अम्ल के प्रभाव के अलावा, ऑक्सालेट की उपस्थिति एक जैविक पदार्थ के रूप में जल शरीर की रासायनिक ऑक्सीजन मांग को भी काफी बढ़ा देगी। इसलिए, चूने का उपचार प्राथमिक समाधान है। अम्लता को न्यूट्रलाइज करने के अलावा, ऑक्सालिक एसिड को भी अवक्षिप्त किया जा सकता है ताकि अवशिष्ट ऑक्सालेट सामग्री को काफी कम किया जा सके।

2. साइट्रिक एसिड और सोडियम साइट्रेट

सिट्रिक एसिड एक ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड यौगिक है और यह एक महत्वपूर्ण कार्बनिक एसिड है। सिट्रिक एसिड ऑक्सालिक एसिड की तुलना में कमजोर है, लेकिन यह कार्बनिक एसिड में एक मजबूत एसिड है। सिट्रिक एसिड और इसके लवण के पास अम्लीय क्षेत्र में मजबूत चेलेटिंग क्षमता है, और यह अधिकांश त्रिवैलेंट और द्विवैलेंट धातु आयनों के साथ चेलेट बना सकता है। उपयुक्त उपयोग सीमा pH=4～8 है। सिट्रिक एसिड और आयरन आयन द्वारा बनाए गए चेलेट की घुलनशीलता कम होती है और यह पानी में गठित हो जाएगी। इसकी घुलनशीलता बढ़ाने के लिए, एक उचित मात्रा में अमोनियम सॉल्ट जोड़ा जाता है ताकि उच्च घुलनशीलता वाले यौगिक का निर्माण हो सके।

सिट्रिक एसिड और अन्य कार्बनिक यौगिकों के अपशिष्ट जल उपचार में सबसे बड़ी कठिनाई रासायनिक ऑक्सीजन मांग को कम करना है। अपशिष्ट जल में बड़ी मात्रा में कार्बनिक पदार्थ प्रवेश करता है, जो रासायनिक ऑक्सीजन मांग को बढ़ा देता है। रासायनिक ऑक्सीजन मांग को कम करने के लिए पेशेवर उपकरण और स्थलों की आवश्यकता होती है, जैसे कि रासायनिक ऑक्सीडेशन पूल और जैविक ऑक्सीडेशन पूल, जिनका पूंजी निवेश और प्रसंस्करण की कठिनाई एसिड-बेस न्यूट्रलाइजेशन सुविधाओं की तुलना में बहुत अधिक होती है।

3. ईडीटीए (एथिलीनडाइमिनेटेट्रासिटिक एसिड) और इसके सोडियम लवण

ईडीटीए और इसके सोडियम लवण महत्वपूर्ण जटिलकरण एजेंट हैं, जिनकी समन्वय गुणों का एक व्यापक दायरा है और जो लगभग सभी धातु आयनों के साथ स्थिर चेलेट बना सकते हैं। इसका उपयोग एक तटस्थ और कमजोर क्षारीय वातावरण में किया जाता है, और इसकी भ्रष्टाचार क्षमता कम होती है। यह क्ले खनिजों और पतली फिल्म आयरन ऑक्साइड अशुद्धियों को हटाने के लिए उपयुक्त है।

4. अन्य जटिलकरण एजेंट

जैसे कि एसीटिक एसिड, सैलिसिलिक एसिड, कार्बनिक पॉलीफॉस्फोनिक एसिड आदि, एसिडिटी अपेक्षाकृत कमजोर है, लेकिन जटिलकरण क्षमता उत्कृष्ट है, और इसे जटिलकरण एजेंट के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

क्वार्ट्ज रेत के रासायनिक उपचार के लिए क्या एक बेहतर समाधान है यह अभी भी अज्ञात है। और प्रत्येक पदार्थ के अपने संबंधित लाभ और हानियाँ होती हैं, सामान्यतः एक से अधिक पदार्थों को मिश्रित किया जाता है ताकि सर्वोत्तम प्रभाव प्राप्त किया जा सके। विभिन्न पदार्थों के संयुक्त उपयोग का प्रभाव और क्या दवा की प्रक्रिया उपचार के उद्देश्य के साथ मेल खाती है, ये सभी कारक हैं जिन पर हमें क्वार्ट्ज रेत के साथ काम करते समय विचार करने की आवश्यकता होती है। मुझे आशा है कि सभी लोग स्थानीय परिस्थितियों के अनुसार अनुकूल हो सकें और सबसे उपयुक्त दवा के उपचार का उपयोग कर सकें।