জিঙ্কের (Zn) ধাতুবিদ্যা এবং শিল্প নিষ্কাশন

প্রাকৃতিক প্রাপ্তি ও প্রধান আকরিক

জিঙ্ক একটি মাঝারি সক্রিয় ধাতু এবং তাই প্রকৃতিতে এর নেটিভ (মুক্ত) অবস্থায় পাওয়া যায় না। এটি প্রধানত বিভিন্ন আকরিক হিসেবে সম্মিলিত অবস্থায় বিদ্যমান থাকে।

জিঙ্কের প্রধান আকরিকসমূহ

1. জিঙ্ক ব্লেন্ড (স্ফ্যালারাইট): ZnS (সালফাইড আকরিক) – এটি শিল্পে জিঙ্ক নিষ্কাশনের জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ এবং প্রচুর পরিমাণে প্রাপ্ত আকরিক। এটি প্রায়শই গ্যালেনা (PbS) এবং আয়রন পাইরাইট (FeS₂) এর সাথে মিশ্রিত অবস্থায় পাওয়া যায়।
2. ক্যালামাইন (স্মিথসোনাইট): ZnCO₃ (কার্বনেট আকরিক) – এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ দ্বিতীয় আকরিক।
3. জিঙ্কাইট: ZnO (অক্সাইড আকরিক) – এটি কম প্রচলিত, তবে জিঙ্কের একটি উৎস।

আকরিকের ঘনীকরণ

ধাতুবিদ্যাতে প্রথম ধাপ হলো আকরিকের ঘনীকরণ, যেখানে আকরিক থেকে গ্যাং (অবাঞ্ছিত পাথুরে পদার্থ) অপসারণ করা হয়। নির্বাচিত পদ্ধতি আকরিক ও গ্যাংয়ের প্রকৃতির উপর নির্ভর করে।

জিঙ্ক ব্লেন্ড (ZnS) এর জন্য – ফ্রোথ ফ্লোটেশন পদ্ধতি

সালফাইড আকরিক, জিঙ্ক ব্লেন্ড, ফ্রোথ ফ্লোটেশন পদ্ধতি ব্যবহার করে ঘনীভূত করা হয় কারণ এটি হাইড্রোফোবিক (জল-বিকর্ষী) প্রকৃতির এবং অন্যান্য সালফাইড বা গ্যাং থেকে এটিকে বেছে বেছে আলাদা করা যায়।

1. নীতি: এই প্রক্রিয়ায় সূক্ষ্মভাবে গুঁড়ো করা সালফাইড আকরিকের কণাগুলিকে গ্যাং থেকে আলাদা করা হয়। এখানে আকরিককে তেল (যেমন, পাইন তেল, জ্যান্থেট) দ্বারা এবং গ্যাং-কে জল দ্বারা বিশেষভাবে ভিজিয়ে দেওয়া হয়। এরপর মিশ্রণটির মধ্য দিয়ে বাতাস ফুঁকে ফেনা তৈরি করা হয়।
2. পদ্ধতি:
   • সূক্ষ্মভাবে গুঁড়ো করা আকরিক জলের সাথে মিশিয়ে একটি স্লারি তৈরি করা হয়।
   • সংগ্রাহক (Collectors): পাইন তেল, ফ্যাটি অ্যাসিড বা জ্যান্থেটের মতো পদার্থ যোগ করা হয়। এগুলি বেছে বেছে সালফাইড আকরিকের কণাগুলির সাথে সংযুক্ত হয় এবং তাদের জল-বিকর্ষী (হাইড্রোফোবিক) করে তোলে।
   • ফ্রোথার (Frothers): ফেনা স্থিতিশীল করার জন্য ক্রেসল বা অ্যানিলিনের মতো রাসায়নিক যোগ করা হয়।
   • ডিপ্রেসেন্ট (Depressants): যখন ZnS, PbS এর সাথে থাকে, তখন সোডিয়াম সায়ানাইড (NaCN) বা সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড (NaOH) যোগ করা যেতে পারে। NaCN বেছে বেছে ZnS কে ফেনার সাথে আসতে বাধা দেয়, যার ফলে PbS প্রথমে ভাসতে পারে। পরে ZnS কে ভাসানো যায়।
   • মিশ্রণে প্রবলভাবে বাতাস ফুঁকে ফেনা তৈরি করা হয়, যা আকরিকের কণাগুলিকে পৃষ্ঠে নিয়ে আসে, যখন গ্যাং নিচে থিতিয়ে পড়ে। এরপর ফেনা তুলে ফেলা হয়।

অশুদ্ধ ধাতুতে বিজারণ

ঘনীকরণের পর, আকরিককে বিজারণের উপযুক্ত একটি রূপে, সাধারণত অক্সাইডে রূপান্তরিত করা হয়, এবং তারপর অশুদ্ধ ধাতুতে বিজারিত করা হয়।

1. আকরিককে জিঙ্ক অক্সাইডে (ZnO) রূপান্তর

সালফাইড এবং কার্বনেট উভয় আকরিককে প্রথমে জিঙ্ক অক্সাইডে রূপান্তরিত করা হয়।

a. রোস্টিং (ZnS আকরিক)

• প্রক্রিয়া: জিঙ্ক ব্লেন্ড (ZnS) একটি ফ্লুইডাইজড বেড রোস্টারে অতিরিক্ত বাতাসের উপস্থিতিতে উচ্চ তাপমাত্রায় (সাধারণত 900-1000°C) তীব্রভাবে গরম করা হয়। এটি সালফাইডকে অক্সাইড এবং সালফার ডাইঅক্সাইড গ্যাসে রূপান্তরিত করে।
• বিক্রিয়া: 2ZnS(s) + 3O₂(g) → 2ZnO(s) + 2SO₂(g)
• দ্রষ্টব্য: উৎপাদিত SO₂ সাধারণত সংগ্রহ করা হয় এবং সালফিউরিক অ্যাসিড (H₂SO₄) উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়।

b. ক্যাসিনেশন (ZnCO₃ আকরিক)

• প্রক্রিয়া: ক্যালামাইন (ZnCO₃) আকরিককে বাতাসের অনুপস্থিতিতে 800-900°C তাপমাত্রায় রোটারি কিলনে গরম করা হয়। এটি কার্বনেটকে জিঙ্ক অক্সাইড এবং কার্বন ডাইঅক্সাইডে বিয়োজিত করে।
• বিক্রিয়া: ZnCO₃(s) → ZnO(s) + CO₂(g)

2. জিঙ্ক অক্সাইড (ZnO) থেকে অশুদ্ধ জিঙ্কে বিজারণ

জিঙ্ক অক্সাইডকে ধাতব জিঙ্কে বিজারিত করার দুটি প্রধান পদ্ধতি রয়েছে:

a. স্মেল্টিং (কার্বন বিজারণ পদ্ধতি)

• নীতি: জিঙ্কের স্ফুটনাঙ্ক তুলনামূলকভাবে কম (907°C), যা প্রয়োজনীয় বিজারণ তাপমাত্রা (1100-1400°C) থেকে কম। তাই, জিঙ্ক বাষ্প আকারে পাওয়া যায় এবং দ্রুত ঘনীভূত করতে হয়।
• প্রক্রিয়া:
  • ঘনীভূত ZnO (রোস্টিং বা ক্যাসিনেশন থেকে প্রাপ্ত) গুঁড়ো কোকের (কার্বন) সাথে মিশিয়ে উল্লম্ব রেটর্ট বা ইলেক্ট্রোধার্মিক চুল্লিতে গরম করা হয়।
  • বিক্রিয়া: ZnO(s) + C(s) → Zn(g) + CO(g) (1100-1400°C তাপমাত্রায়)
  • উৎপাদিত জিঙ্ক বাষ্পকে দ্রুত বিশেষ ঘনীকারকে ঘনীভূত করে তরল জিঙ্ক (