রূপা (Ag)-এর ধাতুবিদ্যা এবং শিল্পে নিষ্কাশন

প্রাকৃতিক প্রাপ্তি ও প্রধান আকরিকসমূহ

রূপা একটি সন্ধিগত ধাতু, যা এর চমৎকার বৈদ্যুতিক এবং তাপ পরিবাহিতার জন্য বিখ্যাত। এটি প্রাকৃতিক মুক্ত অবস্থায় এবং যৌগিক অবস্থায় উভয়ভাবেই বিদ্যমান।

দেশজ রূপা

• এটি ছোট ফ্লেক্স, তার বা নুড়ি হিসাবে পাওয়া যায়। প্রায়শই এটি সোনা (ইলেকট্রাম নামে পরিচিত), তামা বা অন্যান্য ধাতুর সাথে মিশ্রিত থাকে।

প্রধান আকরিকসমূহ

রূপা প্রধানত সালফাইড আকরিকগুলিতে পাওয়া যায়, প্রায়শই সীসা, তামা এবং দস্তার আকরিকের সাথে এটি জড়িত থাকে।

• আরজেন্টাইট (সিলভার গ্লান্স): Ag₂S (সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ আকরিক)
• হর্ন সিলভার: AgCl (সেরারজাইরাইট)
• পাইরারজাইরাইট (ডার্ক রেড সিলভার আকরিক): Ag₃SbS₃
• প্রুস্টাইট (লাইট রেড সিলভার আকরিক): Ag₃AsS₃
• স্টেফেনাইট (ব্রিটল সিলভার আকরিক): Ag₅SbS₄
• পলিবেসাইট: (Ag,Cu)₁₆Sb₂S₁₁

সীসা, তামা এবং দস্তা নিষ্কাশনের সময় উপজাত হিসাবেও রূপা পাওয়া যায়।

আকরিক ঘনীকরণ

রূপার সালফাইড আকরিক (যেমন আরজেন্টাইট) থেকে রূপা ঘনীকরণ এবং প্রাথমিক নিষ্কাশনের প্রধান পদ্ধতি হলো ম্যাকআর্থার-ফরেস্ট সায়ানাইড প্রক্রিয়া, যা এক প্রকার হাইড্রোমেটালার্জি। এই প্রক্রিয়াটি নিম্ন-মানের রূপার আকরিকের জন্য অত্যন্ত কার্যকর।

ম্যাকআর্থার-ফরেস্ট সায়ানাইড প্রক্রিয়া

এই পদ্ধতিতে সূক্ষ্মভাবে গুঁড়ো করা আকরিককে বাতাসের (অক্সিজেন) উপস্থিতিতে সোডিয়াম সায়ানাইড (NaCN) বা পটাশিয়াম সায়ানাইড (KCN)-এর একটি লঘু দ্রবণ দ্বারা লিচিং করা হয়।

1. সিলভার সালফাইড আকরিকের লিচিং: সিলভার সালফাইড সোডিয়াম সায়ানাইডের সাথে বিক্রিয়া করে একটি দ্রবণীয় ডাইসায়ানোআরজেন্টেট(I) জটিল যৌগ গঠন করে। Ag₂S(s) + 4NaCN(aq) ⇌ 2Na[Ag(CN)₂](aq) + Na₂S(aq)

2. সোডিয়াম সালফাইড অপসারণ: সোডিয়াম সালফাইড (Na₂S)-এর উপস্থিতি সাম্যাবস্থা সরিয়ে বিক্রিয়ায় বাধা দিতে পারে। এটি সাধারণত বাতাস দ্বারা জারণের মাধ্যমে অথবা সীসা লবণ বা জিঙ্ক অক্সাইড দিয়ে অধঃক্ষেপণের মাধ্যমে অপসারণ করা হয়।

   • বাতাস দ্বারা জারণ: 2Na₂S(aq) + 2O₂(g) + 2H₂O(l) → 2Na₂SO₄(aq) + 4H⁺(aq)
   • জিঙ্ক অক্সাইড দ্বারা অধঃক্ষেপণ: Na₂S(aq) + ZnO(s) + H₂O(l) → Na₂ZnO₂(aq) + H₂S(g)

এই লিচিং ধাপটি কার্যকরভাবে রূপাকে একটি দ্রবণে ঘনীভূত করে, এটিকে গ্যাং উপাদান থেকে পৃথক করে।

অশুদ্ধ ধাতুতে বিজারণ

সায়ানাইড দ্রবণে এর দ্রবণীয় জটিল যৌগ থেকে রূপাকে একটি অধিক তড়িৎ-ধনাত্মক ধাতু, সাধারণত দস্তা (জিঙ্ক ডাস্ট অধঃক্ষেপণ) দ্বারা প্রতিস্থাপন করে বিজারিত করা হয়।

দস্তা প্রতিস্থাপন পদ্ধতি

রূপা-সমৃদ্ধ সায়ানাইড দ্রবণে সূক্ষ্মভাবে গুঁড়ো করা দস্তা যোগ করা হয়। দস্তা রূপার চেয়ে বেশি সক্রিয় এবং এর জটিল যৌগ থেকে রূপাকে প্রতিস্থাপন করে Ag⁺ কে Ag এ বিজারিত করে।

1. রূপার অধঃক্ষেপণ: 2Na[Ag(CN)₂](aq) + Zn(s) → Na₂[Zn(CN)₄](aq) + 2Ag(s) রূপা একটি কালো কাদা হিসাবে অধঃক্ষিপ্ত হয়, যা তারপর ছাঁকা, ধোয়া এবং শুকানো হয়। এই অধঃক্ষেপটি হলো অশুদ্ধ রূপা, যাতে প্রায়শই অবশিষ্ট দস্তা এবং অন্যান্য অপদ্রব্য থাকে।

বিশুদ্ধকরণ

সায়ানাইড প্রক্রিয়া থেকে প্রাপ্ত অথবা অন্যান্য ধাতুবিদ্যা প্রক্রিয়ার উপজাত হিসাবে (যেমন, সীসার ডিসিলভারাইজেশনের জন্য পার্কস প্রক্রিয়া) প্রাপ্ত অশুদ্ধ রূপাকে উচ্চ বিশুদ্ধতা অর্জনের জন্য আরও বিশুদ্ধকরণ প্রয়োজন।

1. কুপেলেশন

এটি একটি প্রাচীন পাইরোমেটালার্জিক্যাল প্রক্রিয়া যা মূল্যবান ধাতু (যেমন রূপা এবং সোনা) কে কম মূল্যবান ধাতু (যেমন সীসা, তামা, দস্তা) থেকে পৃথক করতে ব্যবহৃত হয়, যার সাথে তারা সংকরিত থাকে।

• প্রক্রিয়া: অশুদ্ধ রূপাকে (প্রায়শই সীসা থাকে) একটি জারণকারী পরিবেশে চুল্লিতে অস্থিভস্ম বা সিমেন্ট দিয়ে তৈরি একটি অগভীর ছিদ্রযুক্ত মৃৎপাত্রে, যাকে কুপেল বলা হয়, উত্তপ্ত করা হয়।
• বিক্রিয়া: কম মূল্যবান ধাতুগুলি জারিত হয় এবং তাদের অক্সাইডগুলি হয় কুপেল দ্বারা শোষিত হয় (যেমন, PbO শোষিত হয়) অথবা বাষ্পীভূত হয় (যেমন, ZnO)। 2Pb(s) + O₂(g) → 2PbO(s) 2Cu(s) + O₂(g) → 2CuO(s)
• ফলাফল: মূল্যবান রূপা (এবং সোনা) জারিত হয় না এবং কুপেলের উপর একটি গলিত পুঁতির মতো থাকে, যাকে প্রায়শই “ফাইন সিলভার” বলা হয়। কুপেলেশনের শেষে বৈশিষ্ট্যপূর্ণ “ফ্ল্যাশ” সীসা অক্সাইডের শেষ চিহ্ন অপসারণ নির্দেশ করে।

2. তড়িৎবিশ্লেষণীয় বিশুদ্ধকরণ

উচ্চ বিশুদ্ধতা রূপার জন্য (99.99% পর্যন্ত) তড়িৎবিশ্লেষণীয় বিশুদ্ধকরণ ব্যবহার করা হয়। এই প্রক্রিয়াটি তামা বিশুদ্ধকরণের জন্য ব্যবহৃত পদ্ধতির অনুরূপ।

• বিন্যাস:
  • অ্যানোড: অশুদ্ধ রূপার খণ্ড (কুপেলেশন বা অন্যান্য প্রক্রিয়া থেকে প্রাপ্ত অশুদ্ধ রূপা)।
  • ক্যাথোড: বিশুদ্ধ রূপার পাতলা চাদর।
  • তড়িৎবিশ্লেষ্য: সিলভার নাইট্রেটের (AgNO₃) একটি জলীয় দ্রবণ, যাতে অল্প পরিমাণে নাইট্রিক অ্যাসিড (HNO₃) থাকে।
• বিক্রিয়া:
  • অ্যানোডে (জারণ): অশুদ্ধ রূপা দ্রবীভূত হয়, সাথে অপদ্রব্য হিসাবে বিদ্যমান কম মূল্যবান ধাতুগুলিও (যেমন, Cu, Pb, Zn) দ্রবীভূত হয়। অধিক মূল্যবান ধাতু (যেমন, Au, Pt) দ্রবীভূত হয় না এবং “অ্যানোড স্লাজ” হিসাবে নিচে পড়ে। Ag(s) → Ag⁺(aq) + e⁻ Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻ (যদি তামা অপদ্রব্য হিসাবে উপস্থিত থাকে)
  • ক্যাথোডে (বিজারণ): শুধুমাত্র তড়িৎবিশ্লেষ্য থেকে সিলভার আয়ন (Ag⁺) বিজারিত হয় এবং বিশুদ্ধ রূপার ক্যাথোডে বিশুদ্ধ রূপা হিসাবে জমা হয়। উপযুক্ত ইলেকট্রোড বিভব এবং নিয়ন্ত্রিত ভোল্টেজের কারণে, Cu²⁺ এবং অন্যান্য কম মূল্যবান ধাতুর আয়ন দ্রবণে থাকে, যখন Ag⁺ বেছে বেছে জমা হয়। Ag⁺(aq) + e⁻ → Ag(s)
• ফলাফল: ক্যাথোডে উচ্চ বিশুদ্ধতার রূপা পাওয়া যায়। অ্যানোড স্লাজকে সোনা এবং প্লাটিনাম পুনরুদ্ধারের জন্য আরও প্রক্রিয়া করা যেতে পারে।