Proces destilacije i pročišćavanja arsena

Postupak destilacije i pročišćavanja arsena je metoda koja koristi razliku u hlapljivosti arsena i njegovih spojeva za odvajanje i pročišćavanje, posebno je pogodna za uklanjanje sumpora, selena, telura i drugih nečistoća u arsenu.Evo ključnih koraka i razmatranja:

1.Prethodna obrada sirovina

• Izvori sirovog arsena: obično kao nusprodukt taljenja minerala koji sadrže arsen (npr. arsenita, realgara) ili recikliranog otpada koji sadrži arsen.
• Oksidativno prženje(neobavezno): Ako je sirovina arsenov sulfid (npr. As₂S₃), prvo ga je potrebno pržiti kako bi se pretvorio u hlapljivi As₂O₃

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

2.Jedinica za destilaciju

• OpremaKvarcni ili keramički destilator (otporan na koroziju, otporan na visoke temperature), opremljen kondenzatorskom cijevi i prijemnom bocom.
• Inertna zaštitaDušik ili ugljikov dioksid uvode se kako bi se spriječila oksidacija arsena ili rizik od eksplozije (pare arsena su zapaljive).

3.Proces destilacije

• Kontrola temperature:
  • Sublimacija arsenaSublimacija As₂O₃ na 500-600 °C (sublimacija čistog arsena na oko 615 °C)).
  • Odvajanje nečistoćaNečistoće s niskim vrelištem poput sumpora i selena preferirano isparavaju i mogu se odvojiti segmentiranom kondenzacijom.
• Sakupljanje kondenzacijePara arsena kondenzira se u visokočisti As₂O₃ ili elementarni arsen u zoni kondenzacije (100-200 °C).

4.Naknadna obrada

• Smanjenje(ako je potreban elementarni arsen): Redukcija As₂O₃ ugljikom ili vodikom

As2O3+3H2→2As+3H2OAs2​O3​+3H2​→2As+3H2O

• Vakuumska destilacijadaljnje pročišćavanje elementarnog arsena radi uklanjanja preostalih hlapljivih nečistoća.

5.Mjere predostrožnosti

• Zaštita od toksinaCijeli proces je zatvoreni pogon, opremljen opremom za detekciju curenja arsena i hitnu obradu.
• Obrada otpadnog plinaNakon kondenzacije, preostali plin treba apsorbirati otopinom lužine (kao što je NaOH) ili adsorpcijom aktivnog ugljena kako bi se izbjegao As₂O₃emisije.
• Skladištenje metalnog arsenaskladišteno u inertnoj atmosferi kako bi se spriječila oksidacija ili topljenje.

6. ČistoćaPoboljšanje

• Višestupanjska destilacijaPonovljena destilacija može poboljšati čistoću na više od 99,99%.
• Zonsko taljenje (opcionalno): Zonska rafinacija elementarnog arsena radi daljnjeg smanjenja metalnih nečistoća.

Područja primjene

Arsen visoke čistoće koristi se u poluvodičkim materijalima (npr. GaAskristali), aditivi za legure ili u proizvodnji specijalnih stakala. Pprocesi moraju biti u skladu sa strogim propisima o zaštiti okoliša kako bi se osigurala sigurnost i sukladnost zbrinjavanja otpada.