Processo di distillazione e purificazione dell'arsenico

Il processo di distillazione e purificazione dell'arsenico è un metodo che sfrutta la differenza di volatilità dell'arsenico e dei suoi composti per separarli e purificarli, ed è particolarmente adatto per rimuovere zolfo, selenio, tellurio e altre impurità dall'arsenico.Ecco i passaggi e le considerazioni chiave:

1.Pretrattamento delle materie prime

• Fonti di arsenico grezzo: solitamente come sottoprodotto della fusione di minerali contenenti arsenico (ad esempio arsenite, realgar) o rifiuti riciclati contenenti arsenico.
• Tostatura ossidativa(facoltativo): se la materia prima è solfuro di arsenico (ad esempio As₂S₃), deve essere prima tostata per convertirsi in As₂O₃ volatile

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

2.Unità di distillazione

• Attrezzatura: Alambicco in quarzo o ceramica (resistente alla corrosione, alle alte temperature), dotato di tubo di condensazione e bottiglia di raccolta.
• Protezione inerte: L'azoto o l'anidride carbonica vengono introdotti per prevenire l'ossidazione dell'arsenico o il rischio di esplosione (i vapori di arsenico sono infiammabili).

3.Processo di distillazione

• Controllo della temperatura:
  • Sublimazione dell'arsenico: Sublimazione di As₂O₃ a 500-600 °C (sublimazione di arsenico puro a circa 615 °C).
  • Separazione delle impurità: le impurità bassobollenti come zolfo e selenio vengono preferibilmente volatilizzate e possono essere separate mediante condensazione segmentata.
• Raccolta della condensa: Il vapore di arsenico si condensa in As₂O₃ ad alta purezza o arsenico elementare nella zona di condensazione (100-200°C).

4.Post-elaborazione

• Riduzione(se è richiesto l'arsenico elementare): Riduzione di As₂O₃ con carbonio o idrogeno

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

• distillazione sotto vuoto: ulteriore purificazione dell'arsenico elementare per rimuovere le impurità volatili residue.

5.Precauzioni

• Protezione dalla tossicità:L'intero processo è un'operazione chiusa, dotata di apparecchiature di rilevamento delle perdite di arsenico e di trattamento di emergenza.
• Trattamento dei gas di coda: Dopo la condensazione, il gas di coda deve essere assorbito da una soluzione di liscivia (come NaOH) o dall'adsorbimento su carbone attivo per evitare As₂O₃emissioni.
• Stoccaggio di arsenico metallico: conservato in atmosfera inerte per evitare l'ossidazione o la deliquescenza.

6. PurezzaMiglioramento

• Distillazione multistadio:La distillazione ripetuta può migliorare la purezza fino a oltre il 99,99%.
• Fusione di zona (facoltativo): Raffinazione a zone dell'arsenico elementare per ridurre ulteriormente le impurità metalliche.

Campi di applicazione

L'arsenico ad alta purezza viene utilizzato nei materiali semiconduttori (ad esempio GaAscristalli), additivi per leghe o nella fabbricazione di vetri speciali. Pi processi devono rispettare rigide normative ambientali per garantire la sicurezza e uno smaltimento conforme dei rifiuti.