चाँदी (Ag) का धातु कर्म और औद्योगिक निष्कर्षण

प्राकृतिक उपलब्धता एवं प्रमुख अयस्क

चाँदी एक संक्रमण धातु है, जो अपनी उत्कृष्ट विद्युत और तापीय चालकता के लिए प्रसिद्ध है। यह मूल अवस्था और संयुक्त अवस्था दोनों में पाई जाती है।

मूल चाँदी

• छोटे गुच्छों, तारों या पिंडों के रूप में पाई जाती है। अक्सर सोने (जिसे इलेक्ट्रम कहते हैं), ताँबे या अन्य धातुओं के साथ मिश्रित होती है।

प्रमुख अयस्क

चाँदी मुख्य रूप से सल्फाइड अयस्कों में पाई जाती है, जो अक्सर सीसा, ताँबा और जिंक के अयस्कों के साथ जुड़ी होती है।

• आर्जेन्टाइट (सिल्वर ग्लैंस): Ag₂S (सबसे महत्वपूर्ण अयस्क)
• हॉर्न सिल्वर: AgCl (सेरार्गाइराइट)
• पाइरार्गाइराइट (गहरा लाल सिल्वर अयस्क): Ag₃SbS₃
• प्राउस्टाइट (हल्का लाल सिल्वर अयस्क): Ag₃AsS₃
• स्टीफेनाइट (भंगुर सिल्वर अयस्क): Ag₅SbS₄
• पॉलीबेसाइट: (Ag,Cu)₁₆Sb₂S₁₁

चाँदी सीसा, ताँबा और जिंक के निष्कर्षण के दौरान एक उपोत्पाद के रूप में भी प्राप्त होती है।

अयस्क का सांद्रण

चाँदी को उसके सल्फाइड अयस्कों (जैसे आर्जेन्टाइट) से सांद्रित करने और प्रारंभिक निष्कर्षण के लिए प्राथमिक विधि मैकआर्थर-फॉरेस्ट साइनाइड प्रक्रिया है, जो जलधातु कर्म का एक प्रकार है। यह प्रक्रिया निम्न-श्रेणी के चाँदी के अयस्कों के लिए अत्यधिक प्रभावी है।

मैकआर्थर-फॉरेस्ट साइनाइड प्रक्रिया

इस विधि में बारीक पिसे हुए अयस्क को वायु (ऑक्सीजन) की उपस्थिति में सोडियम साइनाइड (NaCN) या पोटेशियम साइनाइड (KCN) के तनु विलयन के साथ निक्षालित किया जाता है।

1. चाँदी सल्फाइड अयस्क का निक्षालन: चाँदी सल्फाइड सोडियम साइनाइड के साथ अभिक्रिया करके एक घुलनशील डाइसायनोअर्जेंटेट(I) संकुल बनाता है। Ag₂S(s) + 4NaCN(aq) ⇌ 2Na[Ag(CN)₂](aq) + Na₂S(aq)

2. सोडियम सल्फाइड का निष्कासन: सोडियम सल्फाइड (Na₂S) की उपस्थिति साम्य को विस्थापित करके अभिक्रिया को बाधित कर सकती है। इसे आमतौर पर वायु द्वारा ऑक्सीकरण या सीसा लवणों या जिंक ऑक्साइड के साथ अवक्षेपण द्वारा हटाया जाता है।

   • वायु द्वारा ऑक्सीकरण: 2Na₂S(aq) + 2O₂(g) + 2H₂O(l) → 2Na₂SO₄(aq) + 4H⁺(aq)
   • जिंक ऑक्साइड द्वारा अवक्षेपण: Na₂S(aq) + ZnO(s) + H₂O(l) → Na₂ZnO₂(aq) + H₂S(g)

यह निक्षालन चरण चाँदी को एक विलयन में प्रभावी ढंग से सांद्रित करता है, इसे गैंग पदार्थों से अलग करता है।

कच्चे धातु में अपचयन

साइनाइड विलयन में घुलनशील संकुल से चाँदी को एक अधिक विद्युत धनात्मक धातु, आमतौर पर जिंक (जिंक धूल अवक्षेपण) द्वारा विस्थापन से अपचयित किया जाता है।

जिंक विस्थापन विधि

बारीक पिसा हुआ जिंक गर्भवती (चाँदी युक्त) साइनाइड विलयन में मिलाया जाता है। जिंक, चाँदी की तुलना में अधिक अभिक्रियाशील है और अपने संकुल से चाँदी को विस्थापित करता है, जिससे Ag⁺ को Ag में अपचयित करता है।

1. चाँदी का अवक्षेपण: 2Na[Ag(CN)₂](aq) + Zn(s) → Na₂[Zn(CN)₄](aq) + 2Ag(s) चाँदी एक काले गाद के रूप में अवक्षेपित होती है, जिसे तब छाना, धोया और सुखाया जाता है। यह अवक्षेप कच्ची चाँदी होती है, जिसमें अक्सर अवशिष्ट जिंक और अन्य अशुद्धियाँ होती हैं।

शोधन और शुद्धिकरण

साइनाइड प्रक्रिया से प्राप्त कच्ची चाँदी या अन्य धातु कर्म प्रक्रियाओं (जैसे, सीसा के विरंजनीकरण के लिए पार्कस प्रक्रिया) से उपोत्पाद के रूप में प्राप्त चाँदी को उच्च शुद्धता प्राप्त करने के लिए आगे शोधन की आवश्यकता होती है।

1. कपेलीकरण

यह एक प्राचीन पायरोमेटालर्जिकल प्रक्रिया है जिसका उपयोग बहुमूल्य धातुओं (जैसे चाँदी और सोना) को सामान्य धातुओं (जैसे सीसा, ताँबा, जिंक) से अलग करने के लिए किया जाता है जिनके साथ वे मिश्रित होती हैं।

• प्रक्रिया: कच्ची चाँदी (अक्सर सीसा युक्त) को एक ऑक्सीकारक वातावरण वाले भट्टी में, अस्थि भस्म या सीमेंट से बने एक छिद्रपूर्ण उथली मूषा, जिसे कपेल कहते हैं, में गर्म किया जाता है।
• अभिक्रियाएँ: सामान्य धातुएँ ऑक्सीकृत होती हैं, और उनके ऑक्साइड या तो कपेल द्वारा अवशोषित हो जाते हैं (जैसे, PbO अवशोषित हो जाता है) या वाष्पीकृत हो जाते हैं (जैसे, ZnO)। 2Pb(s) + O₂(g) → 2PbO(s) 2Cu(s) + O₂(g) → 2CuO(s)
• परिणाम: बहुमूल्य चाँदी (और सोना) ऑक्सीकृत नहीं होती है और कपेल पर एक पिघले हुए मनके के रूप में रहती है, जिसे अक्सर “शुद्ध चाँदी” कहा जाता है। कपेलीकरण के अंत में विशिष्ट “चमक” सीसा ऑक्साइड के अंतिम निशान के निष्कासन को इंगित करती है।

2. विद्युत अपघटनी शोधन

उच्च शुद्धता वाली चाँदी (99.99% तक) के लिए, विद्युत अपघटनी शोधन का उपयोग किया जाता है। यह प्रक्रिया ताँबे के शोधन के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया के समान है।

• सेटअप:
  • एनोड: अशुद्ध चाँदी के ब्लॉक (कपेलीकरण या अन्य प्रक्रियाओं से प्राप्त कच्ची चाँदी)।
  • कैथोड: शुद्ध चाँदी की पतली चादरें।
  • इलेक्ट्रोलाइट: नाइट्रिक अम्ल (HNO₃) की थोड़ी मात्रा युक्त सिल्वर नाइट्रेट (AgNO₃) का एक जलीय विलयन।
• अभिक्रियाएँ:
  • एनोड पर (ऑक्सीकरण): अशुद्ध चाँदी घुल जाती है, साथ ही कम उत्कृष्ट धातुएँ (जैसे Cu, Pb, Zn) जो अशुद्धियों के रूप में मौजूद होती हैं। अधिक उत्कृष्ट धातुएँ (जैसे Au, Pt) नहीं घुलती हैं और “एनोड पंख” के रूप में नीचे गिर जाती हैं। Ag(s) → Ag⁺(aq) + e⁻ Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻ (यदि ताँबा अशुद्धि के रूप में मौजूद है)
  • कैथोड पर (अपचयन): इलेक्ट्रोलाइट से केवल चाँदी के आयन (Ag⁺) अपचयित होते हैं और शुद्ध चाँदी के कैथोड पर शुद्ध चाँदी के रूप में जमा होते हैं। Ag⁺(aq) + e⁻ → Ag(s) उपयुक्त इलेक्ट्रोड विभव और नियंत्रित वोल्टेज के कारण, Cu²⁺ और अन्य सामान्य धातु आयन विलयन में रहते हैं, जबकि Ag⁺ चयनात्मक रूप से जमा होती है।
• परिणाम: कैथोड पर उच्च शुद्धता वाली चाँदी प्राप्त होती है। एनोड पंख को सोना और प्लैटिनम प्राप्त करने के लिए आगे संसाधित किया जा सकता है।