गेलेना से सीसा निकालना — मानवता की सबसे पुरानी गलित धातु

SAFETY WARNING: सीसा एक संचयी न्यूरोटॉक्सिन है। सीसा हड्डियों और अंगों में जमा होता है और तंत्रिका तंत्र, गुर्दे और मस्तिष्क को अपरिवर्तनीय नुकसान पहुंचाता है। WHO और CDC के अनुसार कोई भी सुरक्षित रक्त सीसा स्तर नहीं है। बच्चों और गर्भवती महिलाओं को किसी भी सीसा कार्य के दौरान NEVER मौजूद नहीं होना चाहिए। सभी सीसा गलाने को बाहर पूर्ण श्वसन और त्वचा सुरक्षा के साथ किया जाना चाहिए।

गेलेना (PbS) सीसा सल्फाइड है, जिसमें द्रव्यमान के आधार पर 86.6% सीसा होता है। यह विश्व स्तर पर सबसे महत्वपूर्ण सीसा अयस्क है। गलाने में दो चरण शामिल हैं: (1) PbS को सीसा ऑक्साइड PbO में परिवर्तित करने के लिए भूनना, और (2) धातुमल सीसा पैदा करने के लिए कार्बन के साथ PbO को कम करना। सीसा 327.5 डिग्री C पर पिघलता है — किसी भी धातु के सबसे कम गलनांक में से एक है, जिसका कारण यह है कि यह प्राचीन लोगों द्वारा गलाई गई पहली धातुओं में से था।

गैलेना को इसके विशिष्ट गुणों से आसानी से पहचाना जा सकता है: चमकदार धातु (चांदी-धूसर) चमक, पूर्ण घन विदलन (घन के आकार के टुकड़ों में टूटता है), और असाधारण भारीपन। विशिष्ट गुरुत्व 7.4-7.6 है, जो इसे अधिकांश चट्टानों की तुलना में काफी भारी बनाता है। मोह्स पैमाने पर कठोरता 2.5 है — इसे जोर से दबाए गए नाखून या तांबे के सिक्के से खरोंचा जा सकता है। अनुपचयित चीनी मिट्टी पर धारी सीसा-धूसर से काली होती है। गैलेना अक्सर हाइड्रोथर्मल शिराओं में क्वार्ट्ज, कैलसाइट, फ्लोराइट, स्फैलेराइट (जस्ता सल्फाइड), और पाइराइट से जुड़ा होता है।

खुली शिराओं या खान टेलिंग्स से गैलेना युक्त चट्टान एकत्र करें। विशेषता घन क्रिस्टल और धातु चमक खोजें। सबसे चमकदार चमक और सबसे भारी अनुभूति वाले टुकड़े चुनें — इनमें सीसे की सामग्री सबसे अधिक होती है। भारी क्वार्ट्ज या कैलसाइट गैंग (अपशिष्ट चट्टान) वाले नमूनों से बचें। सार्थक गलन के लिए 3-5 किग्रा अयस्क एकत्र करें। संग्रह के दौरान दस्ताने पहनें — गैलेना धूल को त्वचा से संपर्क नहीं करना चाहिए।

गैलेना अयस्क को हथौड़े से समतल पत्थर या लोहे की प्लेट पर 1-2 सेमी से बड़े टुकड़ों में तोड़ें। गैलेना की पूर्ण घनीय विदलन इसे साफ घनीय टुकड़ों में विभाजित करने का कारण बनती है। चमकीले धातु गैलेना के टुकड़ों को गैंग सामग्री (क्वार्ट्ज, कैलसाइट, देश की चट्टान) से अलग करें। घनत्व के अंतर से हाथ से छांटना प्रभावी होता है — गैलेना के टुकड़े उल्लेखनीय रूप से भारी लगते हैं। सीसे की धूल में सांस लेने से बचने के लिए कुचलते समय P100/FFP3 श्वसयंत्र पहनें।

कुचली हुई गैलेना को पानी की बाल्टी में रखें और हिलाएं। हल्के गैंग कण तैरते हैं या निलंबित रहते हैं जबकि भारी गैलेना (SG 7.5) तेजी से डूबता है। मैली हुई पानी को बाहर निकालें और 2-3 बार दोहराएं। यह गुरुत्व पृथक्करण अयस्क को केंद्रित करता है। धोने के पानी को एक अलग कंटेनर में इकट्ठा करें — NOT सीसे से दूषित पानी को मिट्टी में या नालियों में न डालें। धोने के पानी को बैठने दें, तलछट को इकट्ठा करें, और जिम्मेदारी से निपटान करें।

MANDATORY SAFETY STEP — DO NOT SKIP। लेड स्मेल्टिंग जहरीले लेड धुएं, लेड ऑक्साइड धूल और सल्फर डाइऑक्साइड गैस पैदा करती है। आप MUST पहनें: (1) एसिड गैस कार्ट्रिज के साथ P100/FFP3 रेस्पिरेटर (SO2 के लिए), (2) रासायनिक स्प्लैश गॉगल्स, (3) चमड़े की गॉन्टलेट दस्ताने, (4) चमड़े की एप्रन, (5) लंबी बाजू वाले कपड़े जो पूरी त्वचा को ढकते हों, (6) बंद पैर की अंगुली वाली चमड़े की बूट। ONLY बाहर काम करें जहां हवा धुएं को आपसे दूर ले जाए। हमेशा हवा के ऊपरी भाग में अपने आप को स्थापित करें। रिसाव नियंत्रण के लिए पास में सूखी रेत की एक बाल्टी रखें। कार्य क्षेत्र के पास कहीं भी कोई भोजन, पानी या धूम्रपान न करें। किसी भी सत्र के बाद खाने या पीने से पहले साबुन से हाथ और चेहरे को अच्छी तरह धोएं।

ईंट या समतल पत्थरों से लगभग 60 x 60 सेमी की एक समतल, खुली चूल्हा बनाएं। चूल्हा को अयस्क को धारण करने के लिए थोड़ा अवतल (डिश) होना चाहिए। इसे एक खुली, अच्छी तरह हवादार जगह पर रखें — भुनाने से सल्फर डाइऑक्साइड (SO2) की बड़ी मात्रा का उत्पादन होता है, जो एक जहरीली刺激 गैस है। एक हल्की प्राकृतिक ड्राफ्ट धुएं को दूर ले जाने में मदद करती है। प्राचीन धातुविदों ने कभी-कभी हवा को पकड़ने के लिए पहाड़ी स्थानों का उपयोग किया।

कुचले हुए गेलेना को आग के स्थान पर एक पतली परत (2-3 सेमी) में फैलाएं। खनिज के नीचे और चारों ओर कोयले की आग जलाएं। भुनाने की प्रतिक्रिया लगभग 450-500 डिग्री सेल्सियस पर शुरू होती है: 2PbS + 3O2 -> 2PbO + 2SO2। खनिज का रंग धातु की चांदी से सुस्त पीले-भूरे रंग (लेड ऑक्साइड, PbO, जिसे लिथार्ज भी कहा जाता है) में बदल जाता है। हर 15-20 मिनट में खनिज को एक लंबी लोहे की छड़ से हिलाएं ताकि ताजी सतहें हवा के संपर्क में आएं। भुनाना 2-3 घंटे लगता है। निकलने वाली सल्फर डाइऑक्साइड जली हुई माचिसों जैसी गंध आती है — हवा के विपरीत दिशा में रहें और अपना श्वासयंत्र पहनें।

भुनाई पूर्ण होती है जब अयस्क ने अपनी धातु की चमक पूरी तरह से खो दी है और uniformite सुस्त पीले-ग्रे रंग में दिखाई देता है। कुछ बड़े टुकड़ों को तोड़ें — आंतरिक भाग भी परिवर्तित होना चाहिए, कोई चांदी-धातु गलीना कोर नहीं बचना चाहिए। यदि धातु के कोर बचे हैं, तो अधिक हलचल के साथ 30-60 मिनट के लिए भुनाई जारी रखें। अधूरी भुनाई वाले अयस्क से सल्फर-दूषित सीसा तैयार होता है जिसकी गुणवत्ता खराब होती है।

कम से कम 600 डिग्री सेल्सियस (सीसे के 327.5 डिग्री सेल्सियस गलनांक से अच्छी तरह ऊपर) के लिए रेट किए गए मिट्टी या ग्रेफाइट-मिट्टी पात्र का उपयोग करें। 1-2 लीटर धारण करने वाला पात्र उपयुक्त है। यदि घर में बना मिट्टी पात्र का उपयोग कर रहे हैं, तो सुनिश्चित करें कि इसे नमी को जलाने के लिए कम से कम 800 डिग्री सेल्सियस तक पूर्व-फायर किया गया है। लीड ऑक्साइड (PbO) कुछ सिरेमिक्स के लिए संक्षारक है, इसलिए ग्रेफाइट-मिट्टी पात्र को प्राथमिकता दी जाती है।

क्रूसिबल के तल में 2 सेमी मोटी पिसी हुई कोयले की परत रखें। भुनी हुई लीड ऑक्साइड की एक परत (3-4 सेमी) जोड़ें। कोयले की एक और परत से ढकें। कमी की प्रतिक्रिया है: PbO + C -> Pb + CO (500 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर)। कुछ कमी कार्बन मोनोऑक्साइड के माध्यम से भी होती है: PbO + CO -> Pb + CO2। क्रूसिबल को लगभग दो-तिहाई भरें, परतों को वैकल्पिक करते हुए। लीड का निम्न गलनांक (327.5 डिग्री सेल्सियस) का मतलब है कि धातु कोयले के उपभोग से पहले ही तरल हो जाती है।

भरी हुई क्रूसिबल को कोयले की भट्टी या आग के गड्ढे में रखें। बेलोज़ या जबरदस्ती हवा का उपयोग करके तापमान को 500-700 डिग्री C तक लाएं। यह कमी तांबे या लोहे के गलाने की तुलना में अपेक्षाकृत कम तापमान है। 1-2 घंटे के भीतर, आप क्रूसिबल के तल पर पिघला हुआ सीसा जमा होता हुआ देखेंगे — यह एक चमकदार, चमकदार तरल के रूप में दिखाई देता है। तब तक गर्म करना जारी रखें जब तक कि सभी सीसा ऑक्साइड का उपभोग न हो जाए और पिघले हुए सीसा के ऊपर कोयले की परत बड़े हिस्से में राख और स्लैग में न बदल जाए।

CAUTION: पिघली हुई सीसा नमी के संपर्क में आने पर हिंसक रूप से छितराती है। सुनिश्चित करें कि इनगॉट मोल्ड बिल्कुल सूखा है — पानी की एक बूंद भी विस्फोटक भाप छिटकने का कारण बनती है। एक पूर्व-गरम किए गए, सूखे रेत के मोल्ड या एक उकेरे हुए पत्थर के मोल्ड का उपयोग करें। क्रूसिबल चिमटे का उपयोग करके, क्रूसिबल को सावधानीपूर्वक उठाएं और पिघली हुई सीसा को धीरे-धीरे मोल्ड में डालें। स्लैग (हल्की भूरी सामग्री) ऊपर तैरती है और इसे रोका जा सकता है। 327-400 डिग्री सेल्सियस पर पिघली हुई सीसा दर्पण-चमकदार दिखाई देती है।

पिंड को मोल्ड में कम से कम 20 मिनट के लिए ठंडा होने दें। सीसा अपने कम गलनांक के कारण जल्दी से जमता है। सतह जमने के कुछ मिनटों के भीतर एक धुंधली ग्रे ऑक्साइड परत विकसित करती है। एक बार ठंडा हो जाने पर (दस्ताने का उपयोग करें — ALWAYS), पिंड को मोल्ड से निकालें। 5 किग्रा गेलेना चार्ज से लगभग 3-3.5 किग्रा सीसा प्राप्त होना चाहिए (गैंग्यू, अपूर्ण भुनाई और स्लैग हानि के लिए लेखांकन)। शुद्ध गेलेना सैद्धांतिक रूप से 4.3 किग्रा उपज देगा (86.6% सीसा सामग्री)।

सीसा अत्यंत नरम है — इसे fingernail से खरोंचा जा सकता है (Mohs कठोरता 1.5)। यह बहुत भारी भी है (घनत्व 11.34 g/cm3)। चाकू से एक छोटा नोच काटें — ताजा कटा हुआ सीसा चमकदार और चमकीला होता है लेकिन ऑक्सीकरण से कुछ मिनटों में सुस्त ग्रे हो जाता है। सीसा अत्यधिक लचकदार है और इसे बिना टूटे पतली चादरों में हथौड़े से काटा जा सकता है। यदि ingot脆 है या कठोर समावेशन में है, तो इसमें अत्यधिक slag प्रदूषण है और इसे पुनः पिघलाया जाना चाहिए और charcoal के फिल्टर के माध्यम से डाला जाना चाहिए।

CRITICAL: लेड संदूषण की सफाई। लेड की धूल या धुएं के संपर्क में आने वाली सभी सतहों, उपकरणों और कपड़ों को साफ किया जाना चाहिए। सभी धूल और राख को (उड़ाएं नहीं) सीलबंद कंटेनरों में झाड़ें। लेड-संदूषित राख और स्लैग को खतरनाक अपशिष्ट के रूप में निपटाया जाना चाहिए — कभी भी मिट्टी पर बिखेरें नहीं या जलमार्गों में डालें नहीं। सभी उपकरणों को साबुन और पानी से धोएं। रहने की जगह में प्रवेश करने से पहले कार्य कपड़े हटाएं। अच्छी तरह से स्नान करें। कपड़ों पर लेड की धूल घरों को दूषित कर सकती है और माध्यमिक जोखिम के माध्यम से परिवार के सदस्यों को जहरीला बना सकती है। लेड इंगॉट को एक सीलबंद कंटेनर में स्टोर करें, स्पष्ट रूप से लेबल किया हुआ।