فرآیند تقطیر و خالص‌سازی آرسنیک

فرآیند تقطیر و خالص‌سازی آرسنیک روشی است که از تفاوت در فراریت آرسنیک و ترکیبات آن برای جداسازی و خالص‌سازی استفاده می‌کند، به ویژه برای حذف گوگرد، سلنیوم، تلوریم و سایر ناخالصی‌های موجود در آرسنیک مناسب است.در اینجا مراحل و ملاحظات کلیدی آورده شده است:

۱.پیش تصفیه مواد اولیه

• منابع آرسنیک خاممعمولاً به عنوان محصول جانبی ذوب مواد معدنی حاوی آرسنیک (مانند آرسنیت، رآلگار) یا ضایعات بازیافتی حاوی آرسنیک.
• برشته کردن اکسیداتیو(اختیاری): اگر ماده اولیه سولفید آرسنیک باشد (مثلاً As₂S₃)، ابتدا باید برشته شود تا به As₂O₃ فرار تبدیل شود.

As2S3+9O2→As2O3+3SO2As2​S3​+9O2​→As۲O3 + 3SO2

۲.واحد تقطیر

• تجهیزاتدستگاه تقطیر کوارتز یا سرامیک (مقاوم در برابر خوردگی، مقاوم در برابر دمای بالا)، مجهز به لوله کندانسور و بطری دریافت کننده.
• محافظت بی‌اثرنیتروژن یا دی اکسید کربن برای جلوگیری از اکسیداسیون آرسنیک یا خطر انفجار (بخار آرسنیک قابل اشتعال است) وارد می‌شود.

۳.فرآیند تقطیر

• کنترل دما:
  • تصعید آرسنیکتصعید As₂O₃ در دمای ۵۰۰-۶۰۰ درجه سانتیگراد (تصعید آرسنیک خالص در حدود ۶۱۵ درجه سانتیگراد)).
  • جداسازی ناخالصیناخالصی‌های با نقطه جوش پایین مانند گوگرد و سلنیوم ترجیحاً تبخیر می‌شوند و می‌توان آنها را با چگالش قطعه قطعه جدا کرد.
• جمع‌آوری میعانبخار آرسنیک در ناحیه تراکم (100-200 درجه سانتیگراد) به As₂O₃ با خلوص بالا یا آرسنیک عنصری تبدیل می‌شود.).

۴.پس پردازش

• کاهش(در صورت نیاز به آرسنیک عنصری): کاهش As₂O₃ با کربن یا هیدروژن

As2O3+3H2→2As+3H2OAs2​O3+3H2​→2As+3H۲ای

• تقطیر در خلاءخالص‌سازی بیشتر آرسنیک عنصری برای حذف ناخالصی‌های فرار باقیمانده.

۵.موارد احتیاط

• محافظت در برابر سمیتکل فرآیند به صورت بسته انجام می‌شود و مجهز به تجهیزات تشخیص نشت آرسنیک و تصفیه اضطراری است.
• تصفیه گاز زائدپس از تراکم، گاز زائد باید توسط محلول قلیایی (مانند NaOH) یا جذب کربن فعال جذب شود تا از تشکیل As₂O₃ جلوگیری شود.انتشار گازهای گلخانه‌ای.
• ذخیره سازی فلز آرسنیک: برای جلوگیری از اکسیداسیون یا آب شدن، در اتمسفر خنثی نگهداری شود.

۶. پاکیبهبود

• تقطیر چند مرحله‌ایتقطیر مکرر می‌تواند خلوص را به بیش از ۹۹.۹۹٪ برساند.
• ذوب منطقه (اختیاری): تصفیه منطقه‌ای آرسنیک عنصری برای کاهش بیشتر ناخالصی‌های فلزی.

زمینه‌های کاربرد

آرسنیک با خلوص بالا در مواد نیمه‌هادی (مثلاً GaAs) استفاده می‌شود.کریستال‌ها)، افزودنی‌های آلیاژی، یا در ساخت عینک‌های مخصوص. پبرای اطمینان از ایمنی و دفع صحیح زباله، فرآیندها باید با مقررات سختگیرانه زیست‌محیطی مطابقت داشته باشند.