Postopek destilacije in čiščenja arzena

Postopek destilacije in čiščenja arzena je metoda, ki uporablja razliko v hlapnosti arzena in njegovih spojin za ločevanje in čiščenje, še posebej primerna za odstranjevanje žvepla, selena, telurja in drugih nečistoč v arzenu.Tukaj so ključni koraki in premisleki:

1.Predobdelava surovin

• Viri surovega arzena: običajno kot stranski produkt taljenja mineralov, ki vsebujejo arzen (npr. arzenit, realgar), ali recikliranih odpadkov, ki vsebujejo arzen.
• Oksidativno praženje(neobvezno): Če je surovina arzenov sulfid (npr. As₂S₃), ga je treba najprej pražiti, da se pretvori v hlapni As₂O₃.

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

2.Destilacijska enota

• OpremaKremenčev ali keramični destilator (odporen proti koroziji, odporen na visoke temperature), opremljen s kondenzacijsko cevjo in sprejemno steklenico.
• Inertna zaščitaDušik ali ogljikov dioksid se uvaja za preprečevanje oksidacije arzena ali nevarnosti eksplozije (arzenovi hlapi so vnetljivi).

3.Postopek destilacije

• Nadzor temperature:
  • Sublimacija arzenaSublimacija As₂O₃ pri 500–600 °C (sublimacija čistega arzena pri približno 615 °C)).
  • Ločevanje nečistočNečistoče z nizkim vreliščem, kot sta žveplo in selen, se prednostno izhlapijo in jih je mogoče ločiti s segmentirano kondenzacijo.
• Zbiranje kondenzacijeArzenova para se v kondenzacijskem območju (100–200 °C) kondenzira v visoko čist As₂O₃ ali elementarni arzen).

4.Naknadna obdelava

• Zmanjšanje(če je potreben elementarni arzen): Redukcija As₂O₃ z ogljikom ali vodikom

As2O3+3H2→2As+3H2OAs2​O3​+3H2​→2As+3H2O

• Vakuumska destilacija: nadaljnje čiščenje elementarnega arzena za odstranitev preostalih hlapnih nečistoč.

5.Previdnostni ukrepi

• Zaščita pred toksičnostjoCeloten postopek je zaprtega tipa, opremljen z opremo za odkrivanje uhajanja arzena in nujnimi ukrepi.
• Obdelava odpadnega plinaPo kondenzaciji je treba preostali plin absorbirati z lužno raztopino (kot je NaOH) ali adsorpcijo z aktivnim ogljem, da se prepreči nastanek As₂O₃.emisije.
• Skladiščenje kovinskega arzenaShranjujte v inertni atmosferi, da preprečite oksidacijo ali raztapljanje.

6. ČistostIzboljšanje

• Večstopenjska destilacijaPonavljajoča destilacija lahko izboljša čistost na več kot 99,99 %.
• Taljenje cone (neobvezno): Zonsko rafiniranje elementarnega arzena za nadaljnje zmanjšanje kovinskih nečistoč.

Področja uporabe

Visoko čist arzen se uporablja v polprevodniških materialih (npr. GaAskristali), dodatki v zlitinah ali pri izdelavi specialnih stekel. PPostopki morajo biti v skladu s strogimi okoljskimi predpisi, da se zagotovi varnost in skladno odstranjevanje odpadkov.