Betterton–Kroll process
બેટરટન-ક્રોલ પ્રક્રિયા એ લીડ બુલિયન (લીડ કે જેમાં હજુ પણ નોંધપાત્ર માત્રામાં અશુદ્ધિઓ હોય છે) માંથી સીસાને શુદ્ધ કરવા માટેની પાયરોમેટાલર્જિકલ પ્રક્રિયા છે. 1922માં વિલિયમ જસ્ટિન ક્રોલ દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલી બેટરટન-ક્રોલ પ્રક્રિયા પરંપરાગત લીડ સ્મેલ્ટિંગના અંતિમ પગલાઓમાંથી એક છે. સોના, તાંબુ અને ચાંદીને લીડમાંથી દૂર કર્યા પછી, નોંધપાત્ર માત્રામાં બિસ્મથ અને એન્ટિમની રહે છે. બેટરટન-ક્રોલ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ આ અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં, 380 ડિગ્રી સેલ્સિયસની આસપાસ તાપમાન પર પીગળેલા લીડમાં કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ ઉમેરવામાં આવે છે. કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ બુલિયનમાં બિસ્મથ અને એન્ટિમોની સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ઉચ્ચ ગલનબિંદુ સાથે મિશ્રધાતુ બનાવે છે, જેને પછી સપાટીથી દૂર કરી શકાય છે. આ પ્રક્રિયા વજન દ્વારા 0.01 ટકાથી ઓછા બિસ્મથ સાથે લીડ પાછળ છોડી દે છે. આ પ્રક્રિયા સસ્તી ઔદ્યોગિક લીડ સ્મેલ્ટિંગ માટે નિર્ણાયક છે અને બેટ્સ ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક પ્રક્રિયા અને અપૂર્ણાંક સ્ફટિકીકરણ જેવી વધુ ખર્ચાળ પ્રક્રિયાઓ પર નોંધપાત્ર ફાયદા પ્રદાન કરે છે. 1920ના દાયકાની શરૂઆતમાં, વિલિયમ જસ્ટિન ક્રોલએ કેલ્શિયમ ઉમેરીને લીડમાંથી બિસ્મથને દૂર કરવાની પ્રક્રિયા વિકસાવી હતી. જો કે, જ્યાં સુધી જેસી ઓટમેન બેટરટને પ્રક્રિયામાં મેગ્નેશિયમ ઉમેરીને પ્રક્રિયામાં સુધારો કર્યો ન હતો ત્યાં સુધી તે વ્યાવસાયિક રીતે વ્યવહારુ ન હતું, જેના કારણે લીડને શુદ્ધ કરવા માટે જરૂરી ધાતુની કુલ માત્રામાં ઘટાડો થયો હતો. રાસાયણિક પ્રક્રિયા બેટરટન-ક્રોલ પ્રક્રિયાની ચાવી પીગળેલા લીડ બુલિયનમાં કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ ધાતુ ઉમેરવાની છે. ધાતુઓ લીડમાં અશુદ્ધિઓ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે અને સપાટી પર નક્કર ફિલ્મ બનાવે છે, જેને સરળતાથી દૂર કરી શકાય છે, જે વધુ શુદ્ધ લીડ પાછળ છોડી દે છે. મેટલ એડિશન બેટરટન-ક્રોલ પ્રક્રિયા લીડ બુલિયનને લગભગ 500 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી ગરમ કરીને શરૂ થાય છે. દ્રાવણમાં કેલ્શિયમ-મેગ્નેશિયમ એલોય ઉમેરવામાં આવે છે, જે 15-20 મિનિટમાં બુલિયનમાં પીગળી જાય છે. લીડ મિશ્રણને પછી પ્રવાહી બિંદુ (સૌથી ઓછું તાપમાન કે જે મિશ્ર ધાતુ સંપૂર્ણપણે પ્રવાહી હોય છે) પર ઠંડુ કરવામાં આવે છે, જે લગભગ 320-380 °C હોય છે. નીચા તાપમાને, કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ લીડ બુલિયનમાં બિસ્મથ અને એન્ટિમોની સાથે નીચેની રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છેઃ Ca + 2Mg + 2Bi-> CaMg2Bi2 (s) Ca + 2Mg + 2Sb-> CaMg2Sb2 (s) કચરો દૂર કરવો ઉત્પાદિત મિશ્રધાતુઓમાં બાકીની ધાતુ કરતાં વધુ ગલનબિંદુ હોય છે, તેથી તેઓ સપાટી પર નક્કર ફિલ્મ અથવા કચરો બનાવે છે, જેને દૂર કરી શકાય છે. પીગળેલી લીડ કચરોમાં ફસાયેલી રહી શકે છે, તેથી બાકીની કોઈ પણ લીડને બહાર કાઢવા માટે કચરોને ઘણીવાર હાઇડ્રોલિક રીતે દબાવવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા દ્વારા, દ્રાવણમાં બિસ્મથ 0.01 ડબલ્યુટીથી ઓછું કરી શકાય છે. % (વજન દ્વારા ટકા). બિસ્મથ પુનઃપ્રાપ્તિ કચરો દૂર કર્યા પછી, બિસ્મથ પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે તેની સારવાર કરી શકાય છે. આ માટેની સૌથી સામાન્ય પ્રક્રિયા કેલ્શિયમ-મેગ્નેશિયમ-બિસ્મથ એલોયનું ક્લોરિનેશન છે. ક્લોરિનેશન પ્રક્રિયામાં, ક્લોરિન ધૂળમાં અન્ય ધાતુઓ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે અને ઉચ્ચ શુદ્ધતા ધરાવતા બિસ્મથને પાછળ છોડી દે છે. ભિન્નતા અને વિકલ્પો બેટરટન-ક્રોલ પ્રક્રિયા સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિ હોવા છતાં, તેમાં વિવિધતા અને વિકલ્પો છે જે ચોક્કસ ઉપયોગના કિસ્સાઓ માટે ફાયદા પ્રદાન કરી શકે છે. પીગળેલા મીઠાની પ્રતિક્રિયાઓ કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ ધાતુને સીધા મિશ્રણમાં ઉમેરવાને બદલે, અન્ય પીગળેલા ક્ષાર સાથે મિશ્રિત ધાતુઓના ઓક્સાઇડને દ્રાવણમાં ઉમેરી શકાય છે. એકવાર ઊંચા તાપમાને મિશ્રણમાં, ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ ક્ષારને ધાતુ અને ઓક્સિજન ગેસમાં વિઘટિત કરવા માટે કરી શકાય છે, તેથી કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ દ્રાવણમાં મિશ્રધાતુ બનાવવા માટે મુક્ત છે. કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ માટે, જે પ્રતિક્રિયા થાય છે તે છેઃ CaO-> Ca + 1/2O2 કારણ કે કેલ્શિયમ પ્રતિક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે અને હવાના સંપર્કમાં સમય પસાર કરતું નથી, પદ્ધતિ ઓક્સિડેશનથી થતા નુકસાનને અટકાવે છે. આ પદ્ધતિનો બીજો ફાયદો એ છે કે કેલ્શિયમના ક્ષાર ઘણીવાર કેલ્શિયમ ધાતુ કરતાં સસ્તા હોય છે. સેન્ટ્રીફ્યુજનો ઉપયોગ પીગળેલા બુલિયનની ટોચ પરથી કચરો દૂર કરવાને બદલે, કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમને સેન્ટ્રીફ્યુજમાં લીડ બુલિયન સાથે જોડી શકાય છે. જ્યારે સેન્ટ્રીફ્યુજને કાંતવામાં આવે છે, ત્યારે પીગળેલું લીડ કચરો ટોચ પર તરવાની રાહ જોવા કરતાં વધુ સંપૂર્ણપણે કચરો બહાર નીકળી જાય છે. આ પ્રક્રિયા કચરો કાઢ્યા પછી તેને હાઇડ્રોલિક રીતે દબાવવાની જરૂરિયાતને પણ દૂર કરે છે કારણ કે બહુ ઓછું લીડ કચરોમાં ફસાઈ જાય છે. બેટ્સ ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક પ્રક્રિયા બેટરટન-ક્રોલ પ્રક્રિયા માત્ર સમૂહ દ્વારા બિસ્મથ કોન્સર્ટેશનને લગભગ 0.01% સુધી ઘટાડી શકે છે. જો ઉચ્ચ શુદ્ધતા જરૂરી હોય, તો બેટ્સ ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જો કે, બેટ્સ પ્રક્રિયાની નોંધપાત્ર ઊર્જા અને સાધનોની જરૂરિયાતોને કારણે, જો ઉચ્ચ સ્તરની શુદ્ધતાની જરૂર ન હોય તો બેટરટન-ક્રોલ પ્રક્રિયા વધુ સારી છે. ફ્રેક્શનલ સ્ફટિકીકરણ બુલિયનને અલગ કરવાની બીજી રીત ફ્રેક્શનલ સ્ફટિકીકરણ અને પેટીન્સન પ્રક્રિયા દ્વારા છે. આ પ્રક્રિયાએ તેમને અલગ કરવા માટે દ્રાવણમાં ધાતુઓના વિવિધ ગલનબિંદુઓનો ઉપયોગ કર્યો. આંશિક સ્ફટિકીકરણ દ્વારા, ધાતુઓ ચાંદી, તાંબુ અને બિસ્મથને એક પગલામાં લીડમાંથી અલગ કરી શકાય છે. જો કે, આ પ્રક્રિયા બિસ્મથને દૂર કરવા માટે ખૂબ અસરકારક નથી કારણ કે લીડ અને બિસ્મથના ગલનબિંદુઓ એકબીજાની કેટલા નજીક છે. આ પણ જુઓ લીડ સ્મેલ્ટર લીડ સ્મેલ્ટિંગ સંદર્ભો ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ બિસ્મથ લીડ