Proces destilácie a čistenia arzénu

Proces destilácie a čistenia arzénu je metóda, ktorá využíva rozdiel v prchavosti arzénu a jeho zlúčenín na oddelenie a čistenie, obzvlášť vhodná na odstránenie síry, selénu, telúru a iných nečistôt v arzéne.Tu sú kľúčové kroky a úvahy:

1.Predúprava surovín

• Zdroje surového arzénuzvyčajne ako vedľajší produkt tavenia minerálov obsahujúcich arzén (napr. arzenit, realgar) alebo recyklovaného odpadu obsahujúceho arzén.
• Oxidačné praženie(voliteľné): Ak je surovinou sulfid arzénu (napr. As₂S₃), je potrebné ho najskôr pražiť, aby sa premenil na prchavý As₂O₃

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

2.Destilačná jednotka

• VybavenieKremeňový alebo keramický destilačný prístroj (odolný proti korózii a vysokým teplotám), vybavený kondenzačnou trubicou a prijímacou fľašou.
• Inertná ochranaDusík alebo oxid uhličitý sa zavádza, aby sa zabránilo oxidácii arzénu alebo riziku výbuchu (pary arzénu sú horľavé).

3.Destilačný proces

• Regulácia teploty:
  • Sublimácia arzénuSublimácia As₂O₃ pri 500 – 600 °C (sublimácia čistého arzénu pri približne 615 °C)).
  • Oddelenie nečistôtNízkovriace nečistoty, ako je síra a selén, sa prednostne odparujú a možno ich oddeliť segmentovanou kondenzáciou.
• Zber kondenzátuPara arzénu kondenzuje v kondenzačnej zóne (100 – 200 °C) na vysoko čistý As₂O₃ alebo elementárny arzén.).

4.Dodatočné spracovanie

• Zníženie(ak je potrebný elementárny arzén): Redukcia As₂O₃ uhlíkom alebo vodíkom

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

• Vákuová destiláciaďalšie čistenie elementárneho arzénu za účelom odstránenia zvyškových prchavých nečistôt.

5.Prevencia

• Ochrana pred toxicitouCelý proces je uzavretá prevádzka, vybavená zariadením na detekciu úniku arzénu a núdzové ošetrenie.
• Čistenie koncového plynuPo kondenzácii je potrebné zvyškový plyn absorbovať roztokom lúhu (napríklad NaOH) alebo adsorpciou aktívneho uhlia, aby sa zabránilo vzniku As₂O₃.emisie.
• Skladovanie kovového arzénuskladované v inertnej atmosfére, aby sa zabránilo oxidácii alebo rozmädnutiu.

6. ČistotaVylepšenie

• Viacstupňová destiláciaOpakovaná destilácia môže zlepšiť čistotu na viac ako 99,99 %.
• Zónové topenie (voliteľné): Zónová rafinácia elementárneho arzénu na ďalšie zníženie obsahu kovových nečistôt.

Oblasti použitia

Vysoko čistý arzén sa používa v polovodičových materiáloch (napr. GaAskryštály), legujúce prísady alebo pri výrobe špeciálnych skiel. PProcesy musia spĺňať prísne environmentálne predpisy, aby sa zabezpečila bezpečnosť a likvidácia odpadu v súlade s predpismi.