Proces destilace a čištění arsenu

Proces destilace a čištění arsenu je metoda, která využívá rozdíl v těkavosti arsenu a jeho sloučenin k oddělení a čištění, zvláště vhodná pro odstranění síry, selenu, teluru a dalších nečistot v arsenu.Zde jsou klíčové kroky a úvahy:

1.Předúprava surovin

• Zdroje surového arsenuobvykle jako vedlejší produkt tavení minerálů obsahujících arsen (např. arsenit, realgar) nebo recyklovaného odpadu obsahujícího arsen.
• Oxidační pražení(volitelné): Pokud je surovinou sulfid arsenu (např. As₂S₃), je nutné jej nejprve pražit, aby se přeměnil na těkavý As₂O₃

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

2.Destilační jednotka

• ZařízeníKřemenný nebo keramický destilační přístroj (odolný proti korozi a vysokým teplotám), vybavený kondenzační trubicí a sběrnou lahví.
• Inertní ochranaDusík nebo oxid uhličitý se zavádí, aby se zabránilo oxidaci arsenu nebo riziku výbuchu (páry arsenu jsou hořlavé).

3.Destilační proces

• Regulace teploty:
  • Sublimace arsenuSublimace As₂O₃ při 500–600 °C (sublimace čistého arsenu při cca 615 °C)).
  • Oddělení nečistotNízkovroucí nečistoty, jako je síra a selen, se přednostně odpařují a lze je oddělit segmentovanou kondenzací.
• Sběr kondenzátuPáry arsenu kondenzují v kondenzační zóně (100–200 °C) na vysoce čistý As₂O₃ nebo elementární arsen.).

4.Následné zpracování

• Snížení(pokud je vyžadován elementární arsen): Redukce As₂O₃ uhlíkem nebo vodíkem

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

• Vakuová destilacedalší čištění elementárního arsenu za účelem odstranění zbytkových těkavých nečistot.

5.Opatření

• Ochrana před toxicitouCelý proces je uzavřený provoz, vybavený zařízením pro detekci úniku arsenu a havarijní čištění.
• Čištění koncového plynuPo kondenzaci je nutné zbytkový plyn absorbovat roztokem louhu (například NaOH) nebo adsorpcí aktivního uhlí, aby se zabránilo vzniku As₂O₃.emise.
• Skladování kovového arsenuSkladováno v inertní atmosféře, aby se zabránilo oxidaci nebo rozmrštění.

6. ČistotaZvýšení

• Vícestupňová destilaceOpakovaná destilace může zlepšit čistotu na více než 99,99 %.
• Zónové tání (volitelné): Zónová rafinace elementárního arsenu pro další snížení obsahu kovových nečistot.

Oblasti použití

Vysoce čistý arsen se používá v polovodičových materiálech (např. GaAskrystaly), přísady do slitin nebo při výrobě speciálních skel. PProcesy musí splňovat přísné environmentální předpisy, aby byla zajištěna bezpečnost a likvidace odpadu v souladu s předpisy.