ચાંદી (Ag) નું ધાતુકર્મ અને ઔદ્યોગિક નિષ્કર્ષણ

કુદરતી પ્રાપ્તિ અને મુખ્ય અયસ્કો

ચાંદી એ સંક્રાંતિ ધાતુ છે, જે તેની ઉત્તમ વિદ્યુત અને ઉષ્મા વાહકતા માટે પ્રખ્યાત છે. તે મૂળ સ્વરૂપમાં અને સંયુક્ત અવસ્થામાં બંનેમાં જોવા મળે છે.

મૂળ ચાંદી (Native Silver)

નાના ટુકડા, વાયર અથવા નગેટ્સ (nuggets) તરીકે જોવા મળે છે. ઘણીવાર તે સોના (જેને ઇલેક્ટ્રમ કહેવાય છે), તાંબા અથવા અન્ય ધાતુઓ સાથે મિશ્રિત હોય છે.

મુખ્ય અયસ્કો

ચાંદી મુખ્યત્વે સલ્ફાઇડ અયસ્કોમાં જોવા મળે છે, જે ઘણીવાર સીસા, તાંબા અને જસત (ઝીંક) ના અયસ્કો સાથે સંકળાયેલ હોય છે.

આર્જેન્ટાઇટ (Silver Glance): Ag₂S (સૌથી મહત્વપૂર્ણ અયસ્ક)
હોર્ન સિલ્વર: AgCl (સેરાજીરાઇટ)
પાયરાર્જીરાઇટ (ઘેરા લાલ રંગનો ચાંદીનો અયસ્ક): Ag₃SbS₃
પ્રુસ્ટાઇટ (આછા લાલ રંગનો ચાંદીનો અયસ્ક): Ag₃AsS₃
સ્ટેફનાઇટ (ભંગુર ચાંદીનો અયસ્ક): Ag₅SbS₄
પોલીબેસાઇટ: (Ag,Cu)₁₆Sb₂S₁₁

ચાંદી સીસા, તાંબા અને જસતના નિષ્કર્ષણ દરમિયાન ઉપ-ઉત્પાદન તરીકે પણ મેળવવામાં આવે છે.

અયસ્કનું સાંદ્રણ

સલ્ફાઇડ અયસ્કો (જેમ કે આર્જેન્ટાઇટ) માંથી ચાંદીના સાંદ્રણ અને પ્રારંભિક નિષ્કર્ષણ માટેની પ્રાથમિક પદ્ધતિ મેકઆર્થર-ફોરેસ્ટ સાયનાઇડ પ્રક્રિયા છે, જે હાઇડ્રોમેટલર્જીનો એક પ્રકાર છે. આ પ્રક્રિયા નીચી ગુણવત્તાવાળા ચાંદીના અયસ્કો માટે અત્યંત અસરકારક છે.

મેકઆર્થર-ફોરેસ્ટ સાયનાઇડ પ્રક્રિયા

આ પદ્ધતિમાં બારીક પાવડર કરેલા અયસ્કને હવા (ઓક્સિજન) ની હાજરીમાં સોડિયમ સાયનાઇડ (NaCN) અથવા પોટેશિયમ સાયનાઇડ (KCN) ના મંદ દ્રાવણ સાથે લીચિંગ (નિષ્ક્ષાલન) કરવામાં આવે છે.

સિલ્વર સલ્ફાઇડ અયસ્કનું લીચિંગ (નિષ્ક્ષાલન): સિલ્વર સલ્ફાઇડ સોડિયમ સાયનાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને દ્રાવ્ય ડાયસાયનોઆર્જેન્ટેટ(I) સંકીર્ણ બનાવે છે. Ag₂S(s) + 4NaCN(aq) \rightleftharpoons 2Na[Ag(CN)₂](aq) + Na₂S(aq)
સોડિયમ સલ્ફાઇડને દૂર કરવું: સોડિયમ સલ્ફાઇડ (Na₂S) ની હાજરી સંતુલનને બદલીને પ્રતિક્રિયાને અવરોધી શકે છે. તેને સામાન્ય રીતે હવા સાથેના ઓક્સિડેશન દ્વારા અથવા સીસાના ક્ષાર અથવા જસત ઓક્સાઇડ સાથેના અવક્ષેપન દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે.
- હવા સાથે ઓક્સિડેશન: 2Na₂S(aq) + 2O₂(g) + 2H₂O(l) \rightarrow 2Na₂SO₄(aq) + 4H⁺(aq)
- જસત ઓક્સાઇડ સાથે અવક્ષેપન: Na₂S(aq) + ZnO(s) + H₂O(l) \rightarrow Na₂ZnO₂(aq) + H₂S(g)

આ લીચિંગ પગલું ચાંદીને દ્રાવણમાં અસરકારક રીતે સાંદ્ર કરે છે, તેને ગેન્ગ્યુ (અશુદ્ધ) પદાર્થોથી અલગ પાડે છે.

કાચી ધાતુમાં ઘટાડો

ચાંદીને સાયનાઇડ દ્રાવણમાં તેના દ્રાવ્ય સંકીર્ણમાંથી વધુ વિદ્યુતધનાત્મક ધાતુ, સામાન્ય રીતે જસત (ઝીંક ડસ્ટ પ્રેસિપિટેશન) દ્વારા વિસ્થાપન કરીને ઘટાડવામાં આવે છે.

જસત વિસ્થાપન પદ્ધતિ

બારીક પાવડર કરેલું જસત ગર્ભિત (ચાંદી ધરાવતા) સાયનાઇડ દ્રાવણમાં ઉમેરવામાં આવે છે. જસત ચાંદી કરતાં વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે અને તેના સંકીર્ણમાંથી ચાંદીને વિસ્થાપિત કરે છે, Ag⁺ ને Ag માં ઘટાડે છે.

ચાંદીનું અવક્ષેપન: 2Na[Ag(CN)₂](aq) + Zn(s) \rightarrow Na₂[Zn(CN)₄](aq) + 2Ag(s) ચાંદી કાળા કાદવ (sludge) તરીકે અવક્ષેપિત થાય છે, જેને પછી ફિલ્ટર કરવામાં આવે છે, ધોવામાં આવે છે અને સૂકવવામાં આવે છે. આ અવક્ષેપ કાચી ચાંદી છે, જેમાં ઘણીવાર શેષ જસત અને અન્ય અશુદ્ધિઓ હોય છે.

શુદ્ધિકરણ અને રિફાઇનિંગ

સાયનાઇડ પ્રક્રિયામાંથી અથવા અન્ય ધાતુકર્મ પ્રક્રિયાઓ (દા.ત., સીસાના ડિસિલ્વેરાઇઝેશન માટે પાર્ક્સ પ્રક્રિયા) માંથી મેળવેલી કાચી ચાંદીને ઉચ્ચ શુદ્ધતા પ્રાપ્ત કરવા માટે વધુ શુદ્ધિકરણની જરૂર પડે છે.

1. કપ્યુલેશન

આ એક પ્રાચીન પાયરોમેટલર્જિકલ પ્રક્રિયા છે જે કિંમતી ધાતુઓ (જેમ કે ચાંદી અને સોનું) ને બેઝ મેટલ (જેમ કે સીસુ, તાંબુ, જસત) થી અલગ કરવા માટે વપરાય છે, જેની સાથે તે મિશ્રિત હોય છે.

પ્રક્રિયા: કાચી ચાંદી (ઘણીવાર સીસુ ધરાવતી) ને ભઠ્ઠીમાં ઓક્સિડાઇઝિંગ વાતાવરણ સાથે, હાડકાની રાખ કે સિમેન્ટમાંથી બનેલા છીછરા છિદ્રાળુ પાત્ર (કપેલ) માં ગરમ કરવામાં આવે છે.
પ્રતિક્રિયાઓ: બેઝ મેટલ ઓક્સિડાઇઝ થાય છે, અને તેમના ઓક્સાઇડ્સ કાં તો કપેલ દ્વારા શોષાય છે (દા.ત., PbO શોષાય છે) અથવા બાષ્પીભવન થાય છે (દા.ત., ZnO). 2Pb(s) + O₂(g) \rightarrow 2PbO(s) 2Cu(s) + O₂(g) \rightarrow 2CuO(s)
પરિણામ: કિંમતી ચાંદી (અને સોનું) ઓક્સિડાઇઝ થતી નથી અને કપેલ પર પીગળેલા મણકા તરીકે રહે છે, જેને ઘણીવાર