ऑक्सिडाइज्ड लेड-झिंक धातूंच्या फ्लोटेशनमध्ये सोडियम सल्फाइडची भूमिका आणि कार्यपद्धती

ऑक्सिडाइज्ड लेड-झिंक खनिजांचे (सेरुसाइट, अँगलसाइट, स्मिथसोनाइट, हेमिमॉर्फाइट, इत्यादी) पृष्ठभाग हायड्रोफिलिक (जलस्नेही) असतात आणि त्यांना झँथेट कलेक्टर्सच्या साहाय्याने थेट फ्लोट करता येत नाही. सोडियम सल्फाइडच्या मिश्रणामुळे धातुकचे सल्फाइडीकरण होते, ज्यामुळे त्यानंतर झँथेट्सचे अधिशोषण शक्य होते. सल्फाइडीकरण आणि सक्रियतेच्या पलीकडे, सोडियम सल्फाइड निवडक अवसादन, पल्पच्या pH चे समायोजन आणि अभिकर्मक काढून टाकण्याची कार्ये देखील करतो, ज्यामुळे तो ऑक्सिडाइज्ड लेड-झिंक प्रक्रियेमध्ये एक महत्त्वपूर्ण अभिकर्मक ठरतो.

I. सल्फिडीकरण आणि सक्रियकरण

1. प्रतिक्रिया यंत्रणा
   सोडियम सल्फाइडचे पाण्यात जलीय अपघटन होऊन S²⁻ आणि HS⁻ आयन तयार होतात, जे ऑक्सिडाइज्ड शिसे-जस्त खनिजांवरील पृष्ठभागाच्या धातू आयनांसोबत विद्राव्यीकरण-अवक्षेपण प्रक्रियेद्वारे अभिक्रिया करून एक जलविरोधी सल्फाइड थर तयार करतात:

सेरुसाइट:
PbCO₃ + 2HS⁻ → PbS + CO₂ + H₂O (उदाहरणात्मक अभिक्रिया; चित्रासाठी जागा)

स्मिथसोनाइट:
ZnCO₃ + 2HS⁻ → ZnS + CO₂ + H₂O (उदाहरणात्मक अभिक्रिया; चित्रासाठी जागा)

तयार झालेला PbS थर दाट आणि स्थिर असतो, जो झँथेटला घट्टपणे शोषून घेतो आणि ऑक्सिडाइज्ड शिशाला सल्फाइडसारखी तरंगण्याची क्षमता देतो. ZnS थर सैल असतो आणि त्याचे ऑक्सिडेशन होऊन तो सुटण्याची शक्यता असते; ऑक्सिडाइज्ड जस्त तरंगवण्यासाठी केवळ सोडियम सल्फाइड पुरेसा नसतो, त्यामुळे नंतर अमाइन कलेक्टर्सच्या साहाय्याने त्याचे दुय्यम सक्रियकरण करणे आवश्यक असते.

2. अनुप्रयोग मूल्य
   सोडियम सल्फाइडशिवाय, ऑक्सिडाइज्ड लेड-झिंकची एकूण पुनर्प्राप्ती कमी असते. योग्य सल्फिडायझेशनमुळे, लेडची पुनर्प्राप्ती लक्षणीयरीत्या वाढते. ऑक्सिडाइज्ड धातुक फ्लोटेशनसाठी सल्फिडायझेशन ही एक पूर्वअट आहे. व्यवहारात, सल्फिडायझेशनसाठी प्रथम सोडियम सल्फाइड टाकले जाते, आणि त्यानंतर निवडक लेड फ्लोटेशनसाठी झँथेट टाकले जाते.

II. निवडक अवसाद

1. स्फॅलेराइट आणि पायराइट सारख्या अशुद्धींचे अवसाद
   लगद्यातील अतिरिक्त S²⁻ गॅलेना, स्फॅलेराइट आणि पायराइटच्या पृष्ठभागांवर आवरण तयार करते, ज्यामुळे झँथेटचे अधिशोषण बाधित होते आणि अवसादक परिणाम निर्माण होतो.
   मोठ्या प्रमाणात शिसे प्लवन (बल्क लेड फ्लोटेशन) टप्प्यात, केवळ ऑक्सिडाइज्ड शिशाला सक्रिय करण्यासाठी सोडियम सल्फाइडचा माफक डोस वापरला जातो; अतिरिक्त डोस शिशाला खाली दाबतो आणि प्राथमिक स्फॅलेराइटला तीव्रतेने खाली दाबतो, ज्यामुळे जस्त-शिसे विलगीकरण साधले जाते.
   झिंक फ्लोटेशनच्या टप्प्यासाठी, झिंक परत मिळवण्यासाठी अमाइन कलेक्टर्स वापरण्यापूर्वी, अवशिष्ट सोडियम सल्फाइडची सांद्रता कमी करण्यासाठी आणि अवसाद दूर करण्यासाठी शिशाचे अवशेष पूर्णपणे धुतले पाहिजेत.
2. डोसचे नियम
   अपुरा डोस: पातळ आणि अपूर्ण सल्फाइड थर, कमी शिसे पुनर्प्राप्ती.
   मध्यम मात्रा: ऑक्सिडाइज्ड लेडचे पूर्ण सक्रियण आणि स्फॅलेराइटचे मध्यम अवसाद, इष्टतम विलगीकरण.
   अतिरिक्त मात्रा: अतिरिक्त S²⁻ ऑक्सिडाइज्ड लेड आणि स्फॅलेराइट या दोन्हींना दाबते, ज्यामुळे लेड आणि झिंकच्या रिकव्हरीमध्ये तीव्र घट होते.

III. लगद्याची स्थिती

1. पीएच समायोजन
   सोडियम सल्फाइडच्या जलीय विघटनामुळे एक तीव्र अल्कधर्मी द्रावण तयार होते, जे लगद्याचा pH नैसर्गिकरित्या ८.५–११ या अनुकूल श्रेणीत राखते. हे अल्कधर्मी वातावरण सल्फाइड थराचे ऑक्सिडेटिव्ह विघटन रोखते, ज्यामुळे सल्फायडीकरणाची स्थिरता वाढते.
2. एह नियंत्रण
   क्षपणकारी सल्फाइड आयन लगद्याची ऑक्सिडेशन क्षमता कमी करतात, ज्यामुळे PbS थराचे ऑक्सिडेटिव्ह निष्क्रियीकरण रोखले जाते. अत्यंत ऑक्सिडाइज्ड खनिजांसाठी, क्षपणकारी घटक म्हणून सोडियम सल्फाइडचा एक विशिष्ट अतिरिक्त साठा राखणे आवश्यक असते.
3. हानिकारक जड धातू आयनांचे अवक्षेपण
   लगद्यातील मुक्त Pb²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, आणि Fe³⁺ आयन गँग खनिजांना निवडकपणे सक्रिय करत नाहीत, ज्यामुळे निवडक्षमता कमी होते. S²⁻ या आयनांना सल्फाइडच्या रूपात अवक्षेपित करतो, ज्यामुळे हस्तक्षेप दूर होतो आणि अनावश्यक अभिकर्मकांचा वापर कमी होतो.
4. स्लाइम डिस्पर्शन
   अल्कलाइन हायड्रोलिसिस उत्पादने सूक्ष्म गाळाला सौम्यपणे विखुरतात, ज्यामुळे लक्ष्यित खनिज पृष्ठभागांवर गाळाचा थर जमा होण्याची समस्या कमी होते.

IV. अवसादक/विशोषण क्रिया
जेव्हा मिश्र शिसे-जस्त ऑक्सिडाइज्ड कॉन्सन्ट्रेट तयार केले जाते, तेव्हा त्यात उच्च सांद्रतेमध्ये मोठ्या प्रमाणात सोडियम सल्फाइड मिसळले जाऊ शकते. S²⁻ खनिजांच्या पृष्ठभागावरील शोषलेल्या झँथेटला स्पर्धात्मकरित्या विस्थापित करते, ज्यामुळे कलेक्टर पूर्णपणे काढून टाकला जातो. धुलाई आणि पुनर्लगदाीकरणानंतर, अडकलेल्या शिसे-जस्त आंतरवृद्धीचे निराकरण करण्यासाठी टप्प्याटप्प्याने सल्फायडीकरण आणि विलगीकरण प्रक्रिया लागू केली जाते. याचा उपयोग अनेकदा जटिल पॉलिमेटॅलिक ऑक्सिजन-सल्फाइड मिश्र धातुक फ्लोटेशन सर्किट्समध्ये केला जातो.

५. शिसे आणि जस्त खनिजांवर सोडियम सल्फाइडचा होणारा वर्तणुकीतील फरक

1. ऑक्सिडाइज्ड लेड (सेरुसाइट) – एक दाट PbS थर तयार करते; स्थिर फ्लोटेशनसाठी माफक प्रमाणात सोडियम सल्फाइड पुरेसे असते; केवळ अतिरिक्त प्रमाणामुळे अवसाद (डिप्रेशन) होतो. झँथेट-आधारित बल्क लेड फ्लोटेशनसाठी उपयुक्त.
2. ऑक्सिडाइज्ड झिंक (स्मिथसोनाइट) – एक सैल ZnS थर तयार करतो; केवळ सोडियम सल्फाइडने त्याचे फ्लोटेशन होऊ शकत नाही. सोडियम सल्फाइड केवळ पूर्व-उपचार म्हणून काम करतो आणि ऑक्टाडेसिलअमाइन किंवा डोडेसिलअमाइन सारख्या कॅटायनिक कलेक्टर्सची आवश्यकता असते. शिल्लक राहिलेला सोडियम सल्फाइड ऑक्सिडाइज्ड झिंकच्या फ्लोटेशन प्रक्रियेला तीव्रपणे मंदावतो.

VI. महत्त्वाच्या औद्योगिक पद्धतींविषयी सूचना

1. विभाजित मिश्रण: सल्फिडीकरण संपर्क कालावधी वाढवण्यासाठी दळण प्रक्रियेत आणि रफिंग फ्लोटेशनमध्ये, दोन्ही ठिकाणी मिसळावे.
2. झिंक फ्लोटेशन करण्यापूर्वी, अवशिष्ट सोडियम सल्फाइड कमी करण्यासाठी लेड फ्लोटेशन टेलिंग्जचे विरलीकरण आणि धुलाई करणे आवश्यक आहे.
3. अत्यधिक ऑक्सिडाइज्ड, उच्च-चिकणमाती असलेल्या खनिजांसाठी, सल्फाइड थर स्थिर करण्यासाठी रिड्यूसिंग एजंट (लोह पावडर) आणि डिस्पर्संट (सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट) यांच्यासोबत एकत्र करा.

दुष्परिणाम: विषारी सडक्या अंड्याच्या वायूची (H₂S) निर्मिती – वायुवीजन आवश्यक; अतिरिक्त अभिकर्मकामुळे खर्च वाढतो; सांडपाण्यातील सल्फाइडची पातळी मर्यादेपेक्षा जास्त होते.
विशेष सूचना: NaHS वापरल्यास, त्याचे सहज विघटन होते.