बायर प्रक्रिया: Difference between revisions

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बायर प्रक्रिया [[ अल्युमिना ]] ([[ अल्युमीनियम ]] ऑक्साइड) का उत्पादन करने के लिए [[ बाक्साइट ]] को परिष्कृत करने का प्रमुख औद्योगिक साधन है और इसे [[कार्ल जोसेफ़ बेयर]] द्वारा विकसित किया गया था। बॉक्साइट, एल्यूमीनियम का सबसे महत्वपूर्ण अयस्क, में केवल 30-60% [[ अल्यूमिनियम ऑक्साइड ]] (अल) होता है<sub>2</sub>O<sub>3</sub>), बाकी [[सिलिका]], विभिन्न [[लौह ऑक्साइड]] और [[ रंजातु डाइऑक्साइड ]] का मिश्रण है।<ref>{{cite book |author=Harris, Chris |author2=McLachlan, R. (Rosalie) |author3=Clark, Colin |title=Micro reform – impacts on firms: aluminium case study |publisher=Industry Commission |location=Melbourne |year=1998 |isbn=978-0-646-33550-6 }}</ref> एल्यूमीनियम ऑक्साइड को एल्यूमीनियम धातु में परिष्कृत करने से पहले इसे और अधिक शुद्ध किया जाना चाहिए।
'''बायर प्रक्रिया''' उद्योग में बॉक्साइट को शुद्धिकरण के लिए मुख्य विधि है जिससे एल्युमिना (एल्युमिनियम ऑक्साइड) बनाने के लिए विकसित की गई थी और यह [[कार्ल जोसेफ़ बेयर|कार्ल जोसेफ़ बायर]] ने विकसित की थी। एल्युमिनियम का सबसे महत्वपूर्ण खनिज बॉक्साइट में केवल 30-60% एल्युमिनियम ऑक्साइड (Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) होता है, बाकी [[सिलिका]], विभिन्न [[लौह ऑक्साइड]], और टाइटेनियम डायऑक्साइड का मिश्रण होता है।<ref>{{cite book |author=Harris, Chris |author2=McLachlan, R. (Rosalie) |author3=Clark, Colin |title=Micro reform – impacts on firms: aluminium case study |publisher=Industry Commission |location=Melbourne |year=1998 |isbn=978-0-646-33550-6 }}</ref> एल्युमिनियम ऑक्साइड को और भी शुद्ध करना आवश्यक होता है इससे वो एल्युमिनियम धातु में शुद्धिकृत किया जा सके।


कम निष्कर्षण पैदावार के बावजूद बायर प्रक्रिया उपोत्पाद के रूप में [[गैलियम]] का मुख्य स्रोत भी है।
बायर प्रक्रिया निम्न अच्छान उत्पादन योग्यता के स्थान पर [[गैलियम]] का प्रमुख स्रोत भी है, जो एक परिणामिक उत्पाद होता है।


== प्रक्रिया ==
== प्रक्रिया ==


  [[File:Bayer-process-en.svg|thumb|right|500px.]]बॉक्साइट अयस्क हाइड्रेटेड एल्यूमीनियम ऑक्साइड और लौह जैसे अन्य तत्वों के यौगिकों का मिश्रण है। बॉक्साइट में एल्युमीनियम यौगिक [[गिबसाइट]] (Al(OH)) के रूप में मौजूद हो सकते हैं<sub>3</sub>), बोहेमाइट|बोहमाइट (γ-AlO(OH)) या [[ प्रवासी ]] (α-AlO(OH)); एल्यूमीनियम घटक के विभिन्न रूप और अशुद्धियाँ निष्कर्षण की स्थिति निर्धारित करती हैं। एल्युमीनियम ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड [[उभयधर्मी]] हैं, जिसका अर्थ है कि वे अम्लीय और क्षारीय दोनों हैं। पानी में Al(III) की घुलनशीलता बहुत कम है लेकिन उच्च या निम्न pH पर काफी बढ़ जाती है। बायर प्रक्रिया में, बॉक्साइट अयस्क को एक दबाव पात्र में [[सोडियम हाइड्रॉक्साइड]] घोल (कास्टिक सोडा) के साथ 150 से 200 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म किया जाता है। इन तापमानों पर, एल्युमीनियम [[सोडियम एलुमिनेट]] (मुख्य रूप से [Al(OH)) के रूप में घुल जाता है<sub>4</sub>]<sup>−</sup>) एक निष्कर्षण प्रक्रिया में। फ़िल्टरिंग द्वारा अवशेषों को अलग करने के बाद, जब तरल को ठंडा किया जाता है तो गिबसाइट अवक्षेपित होता है और फिर पिछले निष्कर्षण से बारीक दाने वाले एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड क्रिस्टल के साथ [[बीज क्रिस्टल]] बनता है। बीज क्रिस्टल को शामिल किए बिना वर्षा में कई दिन लग सकते हैं।<ref name="Grocott99">{{cite journal |last1=Hind |first1=Andrew R. |last2=Bhargava |first2=Suresh K. |last3=Grocott |first3=Stephen C. |title=The surface chemistry of Bayer process solids: a review |journal=Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects |date=January 1999 |volume=146 |issue=1–3 |pages=359–374 |doi=10.1016/S0927-7757(98)00798-5}}</ref>
  [[File:Bayer-process-en.svg|thumb|right|500px.]]बॉक्साइट खनिज एक हाइड्रेटेड एल्युमिनियम ऑक्साइड और अन्य तत्वों के संयोजन का मिश्रण होता है, जैसे कि लोहे के समकोण यौगिक। बॉक्साइट में एल्युमिनियम यौगिक जिब्बसाइट (Al(OH)<sub>3</sub>), बोहमाइट (γ-AlO(OH)) या डियास्पोर (α-AlO(OH)) के रूप में उपस्थित हो सकते हैं; एल्युमिनियम घटक के विभिन्न रूप और अशुद्धियाँ अवश्यकताएँ निर्दिष्ट करती हैं। एल्युमिनियम ऑक्साइड और हाइड्रोक्साइड उभावासी होते हैं, इसका मतलब है कि वे एक साथ एसिडिक और आधारिक दोनों होते हैं। जल में एल्युमिनियम (III) की घुलनशीलता बहुत कम होती है, लेकिन उच्च या कम pH पर उसमें काफी वृद्धि होती है। बायर प्रक्रिया में, बॉक्साइट खनिज को एक दबाव वास्तु में एक [[सोडियम हाइड्रॉक्साइड]] विलय (कास्टिक सोडा) के साथ 150 से 200 °C की तापमान पर गरम किया जाता है। इन तापमानों पर, एल्युमिनियम को एक अखण्डितीकरण प्रक्रिया में [[सोडियम एलुमिनेट]] के रूप में घुलाया (विघटित) जाता है (मुख्यत: [Al(OH)<sub>4</sub>]<sup>−</sup>)। फ़िल्टरिंग द्वारा अवशेषों को अलग करने के, जब तरल को ठंडा किया जाता है, तो जिब्बसाइट का उत्क्षेपन होता है और फिर पिछले अलग करनों से छोटी रेखाकृत एल्युमिनियम हाइड्रोक्साइड के क्रिस्टल से बीजित किया जाता है। उत्क्षेपण किस्में बिना बीज क्रिस्टल के कई दिन तक हो सकता है।<ref name="Grocott99">{{cite journal |last1=Hind |first1=Andrew R. |last2=Bhargava |first2=Suresh K. |last3=Grocott |first3=Stephen C. |title=The surface chemistry of Bayer process solids: a review |journal=Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects |date=January 1999 |volume=146 |issue=1–3 |pages=359–374 |doi=10.1016/S0927-7757(98)00798-5}}</ref>
निष्कर्षण प्रक्रिया (पाचन) अयस्क में एल्यूमीनियम ऑक्साइड को घुलनशील सोडियम एलुमिनेट, NaAlO में परिवर्तित करती है<sub>2</sub>, [[रासायनिक समीकरण]] के अनुसार:


:अल<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 2 NaOH → 2 NaAlO<sub>2</sub> + एच<sub>2</sub>हे
रासायनिक समीकरण के अनुसार निष्कर्षण प्रक्रिया (''पाचन'') अयस्क में एल्यूमीनियम ऑक्साइड को घुलनशील सोडियम एलुमिनेट, NaAlO<sub>2</sub> में परिवर्तित करती है:


यह उपचार सिलिका को भी घोलता है, जिससे सोडियम सिलिकेट बनता है:
: Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 2 NaOH → 2 NaAlO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O


:2 NaOH + SiO<sub>2</sub> → बस इतना ही<sub>2</sub>यह<sub>3</sub> + एच<sub>2</sub>हे
इस उपचार से सिलिका भी घुल जाती है, जिससे सोडियम सिलिकेट बनता है:


हालाँकि, बॉक्साइट के अन्य घटक घुलते नहीं हैं। कभी-कभी{{when|date=October 2019}} सिलिका को [[कैल्शियम सिलिकेट]] के रूप में अवक्षेपित करने के लिए इस चरण में [[चूना (सामग्री)]] मिलाया जाता है। घोल को ठोस अशुद्धियों को छानकर, आमतौर पर एक रोटरी रेत जाल के साथ और महीन कणों को हटाने के लिए [[स्टार्च]] जैसे [[flocculant]] की सहायता से स्पष्ट किया जाता है। एल्यूमीनियम यौगिकों को निकालने के बाद अघुलनशील अपशिष्ट, [[बॉक्साइट अवशेष]], में लौह ऑक्साइड, सिलिका, [[लात मारना]], टाइटेनियम डाइऑक्साइड और कुछ अप्रतिक्रियाशील एल्यूमिना शामिल होते हैं। मूल प्रक्रिया यह थी कि [[क्षार]]ीय घोल को ठंडा किया जाता था और इसके माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड को बुदबुदाकर उपचारित किया जाता था, एक ऐसी विधि जिसके द्वारा एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड [[अवक्षेपण (रसायन विज्ञान)]]:
2 NaOH + SiO<sub>2</sub> → Na<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O


:2 NaAlO<sub>2</sub> + 3 एच<sub>2</sub>ओ + सीओ<sub>2</sub> → 2 अल(OH)<sub>3</sub> + सोडियम कार्बोनेट|Na<sub>2</sub>सीओ<sub>3</sub>लेकिन बाद में, इसने उच्च शुद्धता वाले एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड (Al(OH)) के साथ सुपरसैचुरेटेड घोल के बीजारोपण का मार्ग प्रशस्त किया।<sub>3</sub>) क्रिस्टल, जिसने तरल को ठंडा करने की आवश्यकता को समाप्त कर दिया और आर्थिक रूप से अधिक व्यवहार्य था:
बॉक्साइट के अन्य घटकों का, हालांकि, विघटन नहीं होता है। कभी-कभी इस चरण में कैल्शियम जोड़ा जाता है ताकि सिलिका को [[कैल्शियम सिलिकेट]] के रूप में उत्क्षिप्त किया जा सके। तत्वकीय अशुद्धियों को छानकर विशुद्ध किया जाता है, सामान्यतः एक रोटरी सैंड ट्रैप और स्टार्च जैसे फ्लॉक्यूलेंट की सहायता से, तिल मिट्टी को दूर करने के लिए। जब एल्युमिनियम यौगिक निष्कासित हो जाते हैं, तो जिसके बाद विघटन नहीं होता है, उसके बाद का निष्कलित कचरा, बॉक्साइट शेष, में लौह ऑक्साइड, सिलिका, कैल्शियम, टिटेनिया और कुछ अप्रतिक्रियित एल्युमिना होता है। मूल प्रक्रिया यह थी कि अल्कलाईन घोल को ठंडा किया जाता था और उसे कार्बन डाइऑक्साइड के माध्यम से बुलबुलाया जाता था, एक ऐसी विधि जिससे एल्युमिनियम हाइड्रोक्साइड उत्क्षिप्त होता था:


:2 एच<sub>2</sub>ओ + मुझमें<sub>2</sub> → अल(OH)<sub>3</sub> + NaOH


उत्पादित एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड में से कुछ का उपयोग [[एल्यूमीनियम सल्फेट]], पीएसी ([[ एल्यूमिनियम क्लोरोहाइड्रेट ]]) या सोडियम एल्यूमिनेट जैसे जल उपचार रसायनों के निर्माण में किया जाता है; अग्निरोधी के रूप में रबर और प्लास्टिक में भराव के रूप में भी एक महत्वपूर्ण मात्रा का उपयोग किया जाता है। उत्पादित गिब्साइट का लगभग 90% एल्यूमीनियम ऑक्साइड, अल में परिवर्तित हो जाता है<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, लगभग 1470 K के तापमान तक रोटरी भट्टों या द्रव फ्लैश [[कैल्सीनर]] में गर्म करके।
2 NaAlO<sub>2</sub> + 3 H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub> → 2 Al(OH)<sub>3</sub> + Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>


:2 एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड|Al(OH)<sub>3</sub>→ एलुमिना|अल<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+3 पानी|एच<sub>2</sub>हे
लेकिन बाद में, इसने उच्च शुद्धता वाले एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड (Al(OH)<sub>3</sub>) क्रिस्टल के साथ सुपरसैचुरेटेड घोल को सम्मिलित करने का मार्ग प्रशस्त किया, जिससे तरल को ठंडा करने की आवश्यकता समाप्त हो गई और यह अधिक आर्थिक रूप से व्यवहार्य था:


बचे हुए, 'खर्च किए गए' सोडियम एल्युमिनेट घोल को फिर से पुनर्चक्रित किया जाता है। प्रक्रिया की अर्थव्यवस्था में सुधार के अलावा, रीसाइक्लिंग से शराब में गैलियम और [[वैनेडियम]] अशुद्धियाँ जमा हो जाती हैं, ताकि उन्हें लाभप्रद रूप से निकाला जा सके।
:: 2 H<sub>2</sub>O + NaAlO<sub>2</sub> → Al(OH)<sub>3</sub> + NaOH


गिब्बसाइट के अवक्षेपण के दौरान जमा होने वाली कार्बनिक अशुद्धियाँ विभिन्न समस्याओं का कारण बन सकती हैं, उदाहरण के लिए गिब्साइट में अवांछनीय सामग्रियों का उच्च स्तर, शराब और गिब्साइट का मलिनकिरण, कास्टिक सामग्री का नुकसान, और काम कर रहे तरल पदार्थ की चिपचिपाहट और घनत्व में वृद्धि।
उत्पादित एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड में से कुछ का उपयोग जल उपचार रसायनों जैसे [[एल्यूमीनियम सल्फेट]], पीएसी (पॉलीएल्युमिनियम क्लोराइड) या सोडियम एल्युमिनेट के निर्माण में किया जाता है; अग्निरोधी के रूप में रबड़ और प्लास्टिक में भराव के रूप में भी इसकी एक महत्वपूर्ण मात्रा का उपयोग किया जाता है। उत्पादित गिब्साइट का लगभग 90% भाग रोटरी भट्टों या तरल फ्लैश कैल्सीनरों में लगभग 1470 K के तापमान पर गर्म करके एल्यूमीनियम ऑक्साइड, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> में परिवर्तित किया जाता है।


10% से अधिक सिलिका वाले बॉक्साइट के लिए, अघुलनशील [[सोडियम एल्यूमीनियम सिलिकेट]] के निर्माण के कारण बायर प्रक्रिया अलाभकारी हो जाती है, जिससे उपज कम हो जाती है, इसलिए दूसरी प्रक्रिया को चुना जाना चाहिए।
:2 Al(OH)<sub>3</sub> → Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 3 H<sub>2</sub>O


1 टन एल्यूमीनियम ऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए 1.9-3.6 टन बॉक्साइट (बॉक्साइट की लगभग 90% एल्यूमिना सामग्री के अनुरूप) की आवश्यकता होती है। ऐसा इस प्रक्रिया में अयस्क में मौजूद अधिकांश एल्युमीनियम के घुल जाने के कारण होता है।<ref name="Grocott99" />ऊर्जा की खपत 7 जीजे/टन से 21 जीजे/टन (प्रक्रिया के आधार पर) के बीच है, जिसमें से अधिकांश तापीय ऊर्जा है।<ref>{{cite book |doi=10.1007/978-3-319-48248-4_24 |author1=Alessio Angelo Scarsella, Sonia Noack, Edgar Gasafi, Cornelis Klett, Andreas Koschnick |title=Light Metals 2015 |chapter=Energy in Alumina Refining: Setting New Limits|year=2015 |pages=131–136 |isbn=978-3-319-48610-9 }}</ref><ref>{{cite web |title=ऊर्जा दक्षता|url=http://bauxite.world-aluminium.org/refining/energy-efficiency/ |quote=energy required by the Bayer Process is very much dependent on the quality of the raw material .  average specific energy consumption is around 14.5 GJ per tonne of alumina, including electrical energy of around 150 kWh/t Al2O3}}</ref> उत्पादित एल्यूमीनियम ऑक्साइड का 90% (95-96%) से अधिक एल्यूमीनियम का उत्पादन करने के लिए हॉल-हेरॉल्ट प्रक्रिया में उपयोग किया जाता है।<ref>{{cite web|title=एल्युमीनियम गलाने की प्रक्रिया|url=http://www.aluminum-production.com/important_figures.html |website=Aluminum Production|publisher=aluminumproduction.com |access-date=12 April 2018}}</ref>
बचे हुए, 'उपयोग किए गए' सोडियम एलुमिनेट घोल को फिर से पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। प्रक्रिया की अर्थव्यवस्था में सुधार के अतिरिक्त, पुनर्चक्रण से शराब में गैलियम और वैनेडियम की अशुद्धियाँ जमा हो जाती हैं, ताकि उन्हें लाभप्रद रूप से निकाला जा सके।


गिब्बसाइट के अवक्षेपण के दौरान जमा होने वाली कार्बनिक अशुद्धियाँ विभिन्न समस्याओं का कारण बन सकती हैं, उदाहरण के लिए गिब्साइट में अवांछनीय सामग्रियों का उच्च स्तर, शराब और गिब्साइट का मलिनकिरण, कास्टिक सामग्री की हानि, और काम करने वाले तरल पदार्थ की चिपचिपाहट और घनत्व में वृद्धि।


==बर्बाद ==
10% से अधिक सिलिका वाले बॉक्साइट के लिए, बायर प्रक्रिया अघुलनशील [[सोडियम एल्यूमीनियम सिलिकेट]] के निर्माण के कारण अलाभकारी हो जाती है, जिससे उपज कम हो जाती है, इसलिए दूसरी प्रक्रिया को चुना जाना चाहिए।
[[लाल मिट्टी]] वह अपशिष्ट उत्पाद है जो सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ बॉक्साइट के पाचन में उत्पन्न होता है। इसमें एक जटिल रासायनिक संरचना के साथ उच्च कैल्शियम और सोडियम हाइड्रॉक्साइड सामग्री है, और तदनुसार यह बहुत कास्टिक और प्रदूषण का एक संभावित स्रोत है। उत्पादित लाल मिट्टी की मात्रा काफी है, और इसने वैज्ञानिकों और रिफाइनरों को इसके उपयोग की तलाश करने के लिए प्रेरित किया है। इसे वैनेडियम के संभावित स्रोत के रूप में ध्यान आकर्षित किया गया है। कम निष्कर्षण उपज के कारण अधिकांश गैलियम एल्यूमीनियम ऑक्साइड में अशुद्धता के रूप में और लाल मिट्टी में समा जाता है।


लाल मिट्टी का एक उपयोग सिरेमिक उत्पादन में होता है। लाल मिट्टी सूखकर महीन पाउडर बन जाती है जिसमें लोहा, एल्युमीनियम, कैल्शियम और सोडियम होता है। यह एक स्वास्थ्य जोखिम बन जाता है जब कुछ पौधे कचरे का उपयोग एल्यूमीनियम ऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए करते हैं।<ref>{{cite journal|title=The Surface Chemistry of Bayer Process Solids: A Review|journal=Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects|volume=146|issue=1–3|pages=359–374|doi=10.1016/S0927-7757(98)00798-5|year=1999|last1=Hind|first1=Andrew R.|last2=Bhargava|first2=Suresh K.|last3=Grocott|first3=Stephen C.}}</ref>
1 टन एल्यूमीनियम ऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए 1.9-3.6 टन बॉक्साइट (बॉक्साइट की लगभग 90% एल्यूमिना सामग्री के बराबर) की आवश्यकता होती है। ऐसा इस प्रक्रिया में अयस्क में उपस्थित एल्यूमीनियम के अधिकांश भाग के घुल जाने के कारण होता है।<ref name="Grocott99" /> ऊर्जा की खपत 7 जीजे/टन से 21 जीजे/टन (प्रक्रिया के आधार पर) के बीच है, जिसमें से अधिकांश थर्मल ऊर्जा है।<ref>{{cite book |doi=10.1007/978-3-319-48248-4_24 |author1=Alessio Angelo Scarsella, Sonia Noack, Edgar Gasafi, Cornelis Klett, Andreas Koschnick |title=Light Metals 2015 |chapter=Energy in Alumina Refining: Setting New Limits|year=2015 |pages=131–136 |isbn=978-3-319-48610-9 }}</ref><ref>{{cite web |title=ऊर्जा दक्षता|url=http://bauxite.world-aluminium.org/refining/energy-efficiency/ |quote=energy required by the Bayer Process is very much dependent on the quality of the raw material . average specific energy consumption is around 14.5 GJ per tonne of alumina, including electrical energy of around 150 kWh/t Al2O3}}</ref> उत्पादित एल्यूमीनियम ऑक्साइड का 90% (95-96%) से अधिक एल्यूमीनियम का उत्पादन करने के लिए हॉल-हेरोल्ट प्रक्रिया में उपयोग किया जाता है।<ref>{{cite web|title=एल्युमीनियम गलाने की प्रक्रिया|url=http://www.aluminum-production.com/important_figures.html |website=Aluminum Production|publisher=aluminumproduction.com |access-date=12 April 2018}}</ref>
संयुक्त राज्य अमेरिका में, कचरे का निपटान बड़े [[जलाशय]] में किया जाता है, जो बांध द्वारा बनाया गया एक प्रकार का जलाशय है। ज़ब्ती को आम तौर पर मिट्टी या सिंथेटिक लाइनर से पंक्तिबद्ध किया जाता है। पर्यावरण के लिए खतरे के कारण अमेरिका कचरे के उपयोग को मंजूरी नहीं देता है। ईपीए ने कुछ लाल मिट्टी के नमूनों में आर्सेनिक और क्रोमियम के उच्च स्तर की पहचान की।<ref>{{cite web|title=TENORM: Bauxite and Alumina Production Wastes|url=https://www.epa.gov/radiation/tenorm-bauxite-and-alumina-production-wastes|website=www.epa.gov|publisher=United States Environmental Protection Agency|access-date=12 April 2018|date=2015-04-22}}</ref>
==अपशिष्ट ==
[[लाल मिट्टी]] अपशिष्ट उत्पाद है जो सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ बॉक्साइट के पाचन में उत्पन्न होता है। इसमें जटिल रासायनिक संरचना के साथ उच्च कैल्शियम और सोडियम हाइड्रॉक्साइड सामग्री होती है और तदनुसार यह बहुत कास्टिक और प्रदूषण का संभावित स्रोत है। उत्पादित लाल मिट्टी की मात्रा काफी है, और इसने वैज्ञानिकों और रिफाइनरों को इसके उपयोग की तलाश में प्रेरित किया है। वैनेडियम के संभावित स्रोत के रूप में इस पर ध्यान दिया गया है। कम निष्कर्षण उपज के कारण गैलियम का अधिकांश भाग एल्यूमीनियम ऑक्साइड में अशुद्धता के रूप में और लाल मिट्टी में चला जाता है।


लाल मिट्टी का एक उपयोग चीनी मिट्टी के उत्पादन में होता है। लाल मिट्टी सूखकर बारीक पाउडर बन जाती है जिसमें लोहा, एल्यूमीनियम, कैल्शियम और सोडियम होता है। यह एक स्वास्थ्य के लिए हानिकारक बन जाता है जब कुछ पौधे कचरे का उपयोग एल्युमीनियम ऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए करते हैं।<ref>{{cite journal|title=The Surface Chemistry of Bayer Process Solids: A Review|journal=Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects|volume=146|issue=1–3|pages=359–374|doi=10.1016/S0927-7757(98)00798-5|year=1999|last1=Hind|first1=Andrew R.|last2=Bhargava|first2=Suresh K.|last3=Grocott|first3=Stephen C.}}</ref>
संयुक्त राज्य में, अपशिष्ट को बड़े संचयिकों में निष्कासित किया जाता है, जो एक बांध द्वारा बनाए गए [[जलाशय]] के प्रकार होते हैं। सामान्यतः संचयिकों की परतों के साथ क्ले या संश्लेषित परतों से लाइन किया जाता है। संयुक्त राज्य वातावरण के खतरे के कारण अपशिष्ट का उपयोग मंजूर नहीं करता है। EPA ने कुछ लाल बालू नमूनों में उच्च स्तरों पर आर्सेनिक और क्रोम की पहचान की है।<ref>{{cite web|title=TENORM: Bauxite and Alumina Production Wastes|url=https://www.epa.gov/radiation/tenorm-bauxite-and-alumina-production-wastes|website=www.epa.gov|publisher=United States Environmental Protection Agency|access-date=12 April 2018|date=2015-04-22}}</ref>


=== अज्का एल्युमिना संयंत्र दुर्घटना ===
=== अज्का एल्युमिना संयंत्र दुर्घटना ===
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4 अक्टूबर 2010 को, हंगरी में अज्का एल्यूमिना संयंत्र में एक अज्का एल्यूमिना संयंत्र दुर्घटना हुई, जहां इसके लाल मिट्टी के भंडार का पश्चिमी बांध ढह गया। जलाशय 700,000 मीटर से भरा हुआ था<sup>12 के pH के साथ लाल मिट्टी और पानी के मिश्रण का 3</sup>। मिश्रण को तोर्ना नदी की घाटी में छोड़ा गया और डेवेसेसर शहर के कुछ हिस्सों और कोलोंटार और सोमलोवासरेली के गांवों में बाढ़ आ गई। इस घटना के परिणामस्वरूप 10 मौतें हुईं, सौ से अधिक घायल हुए और झीलों और नदियों में प्रदूषण हुआ।<ref>{{cite journal|last1=Ruyters|first1=Stefan|last2=Mertens|first2=Jelle|last3=Vassilieva|first3=Elvira|last4=Dehandschutter|first4=Boris|last5=Poffijin|first5=Andre|last6=Smolders|first6=Erik|title=The Red Mud Accident in Ajka (Hungary): Plant Toxicity and Trace Metal Bioavailability in Red Mud Contaminated Soil|journal=Environmental Science & Technology|volume=45|issue=4|pages=1616–1622|doi=10.1021/es104000m|pmid=21204523|year=2011|bibcode=2011EnST...45.1616R|url=https://figshare.com/articles/journal_contribution/2692039/files/4367983.pdf}}</ref>
4 अक्टूबर 2010 को, हंगरी में अज्का एल्युमिना संयंत्र में एक घटना घटी, जहाँ इसके लाल मिट्टी के भंडार का पश्चिमी बाँध ढह गया। जलाशय 12 pH वाले लाल मिट्टी और पानी के 700,000 घन मीटर (m<sup>3</sup>) मिश्रण से भरा हुआ था। मिश्रण को तोर्ना नदी की घाटी में छोड़ा गया और डेवेसेसर शहर और कोलोंटार और सोमलोवासरेली के गांवों में बाढ़ आ गई। इस घटना के परिणामस्वरूप 10 मौतें हुईं, सौ से अधिक घायल हुए और झीलों और नदियों में प्रदूषण हुआ।<ref>{{cite journal|last1=Ruyters|first1=Stefan|last2=Mertens|first2=Jelle|last3=Vassilieva|first3=Elvira|last4=Dehandschutter|first4=Boris|last5=Poffijin|first5=Andre|last6=Smolders|first6=Erik|title=The Red Mud Accident in Ajka (Hungary): Plant Toxicity and Trace Metal Bioavailability in Red Mud Contaminated Soil|journal=Environmental Science & Technology|volume=45|issue=4|pages=1616–1622|doi=10.1021/es104000m|pmid=21204523|year=2011|bibcode=2011EnST...45.1616R|url=https://figshare.com/articles/journal_contribution/2692039/files/4367983.pdf}}</ref>


==बायर प्रक्रिया का इतिहास==
बायर प्रक्रिया का आविष्कार 1888 में कार्ल जोसेफ बायर ने किया था।<ref name=":0" /> कपड़ा उद्योग को एल्यूमिना की आपूर्ति करने के लिए एक विधि विकसित करने के लिए सेंट पीटर्सबर्ग, रूस में काम करना (इसका उपयोग कपास की रंगाई में एक मार्डेंट के रूप में किया जाता था), बायर ने 1887 में पता लगाया कि क्षारीय घोल से निकलने वाला एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड क्रिस्टलीय होता है और इसे आसानी से फ़िल्टर और धोया जा सकता है, जबकि अम्ल माध्यम से उदासीनीकरण के कारण जो निकलता है वह जिलेटिनस होता है और इसे धोना मुश्किल होता है।<ref name=":0" /> इस प्रक्रिया की औद्योगिक सफलता के कारण इसे ले चैटेलियर प्रक्रिया को प्रतिस्थापित करना पड़ा जिसका उपयोग बॉक्साइट से एल्यूमिना का उत्पादन करने के लिए किया जाता था।<ref name=":0" />


==बायर प्रक्रिया का इतिहास==
प्रक्रिया के अभियांत्रिकी दृष्टिकोणों को कम करने के लिए लागत को कम करने के लिए 1967 में [[जर्मनी]] और [[चेकोस्लोवाकिया]] में सुधार किए गए।<ref name=":0" /> इसका यह किया गया था कि गरमी पुनः प्राप्ति को बढ़ाया गया और बड़े आटोक्लेव और उत्तेजन टैंक का उपयोग किया गया।<ref name=":0" /> ऊर्जा का अधिक प्रभावी उपयोग करने के लिए [[हीट एक्सचेंजर्स]] और फ्लैश टैंक का उपयोग किया गया और बड़े रिएक्टरों से उत्तेजन का नुकसान कम किया गया।<ref name=":0" /> कुशलता बढ़ाई गई थी आटोक्लेवों को जोड़कर कार्य को अधिक प्रभावी बनाने के लिए।<ref name=":0">{{cite web|title=Bayer's Process for Alumina Production: A Historical Production|url=http://www.scs.illinois.edu/~mainzv/HIST/bulletin_open_access/num17-18/num17-18%20p15-19.pdf|website=scs.illinois.edu|publisher=Fathi Habashi, Laval University|access-date=6 April 2018}}</ref>
बायर प्रक्रिया का आविष्कार 1888 में कार्ल जोसेफ बायर द्वारा किया गया था।<ref name=":0" />कपड़ा उद्योग में एल्यूमिना की आपूर्ति के लिए एक विधि विकसित करने के लिए सेंट पीटर्सबर्ग, रूस में काम करते हुए (इसका उपयोग कपास की रंगाई में एक [[चुभता]] के रूप में किया जाता था), बायर ने 1887 में पाया कि क्षारीय घोल से निकलने वाला एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड क्रिस्टलीय था और इसे आसानी से फ़िल्टर किया जा सकता था और धोया गया, जबकि अम्लीय माध्यम से उदासीनीकरण द्वारा जो अवक्षेपित हुआ वह जिलेटिन जैसा था और उसे धोना कठिन था।<ref name=":0" />इस प्रक्रिया की औद्योगिक सफलता के कारण इसे ले चैटेलियर प्रक्रिया को प्रतिस्थापित करना पड़ा जिसका उपयोग बॉक्साइट से एल्यूमिना का उत्पादन करने के लिए किया जाता था।<ref name=":0" />


1967 में [[जर्मनी]] और [[चेकोस्लोवाकिया]] में लागत कम करने के लिए प्रक्रिया के इंजीनियरिंग पहलुओं में सुधार किया गया।<ref name=":0" />यह ताप पुनर्प्राप्ति को बढ़ाकर और बड़े [[आटोक्लेव]] और वर्षा टैंकों का उपयोग करके किया गया था।<ref name=":0" />ऊर्जा का अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग करने के लिए, [[हीट एक्सचेंजर्स]] और फ्लैश टैंक का उपयोग किया गया और बड़े रिएक्टरों ने नष्ट होने वाली गर्मी की मात्रा को कम कर दिया।<ref name=":0" />संचालन को और अधिक कुशल बनाने के लिए आटोक्लेव को जोड़कर दक्षता बढ़ाई गई।<ref name=":0">{{cite web|title=Bayer's Process for Alumina Production: A Historical Production|url=http://www.scs.illinois.edu/~mainzv/HIST/bulletin_open_access/num17-18/num17-18%20p15-19.pdf|website=scs.illinois.edu|publisher=Fathi Habashi, Laval University|access-date=6 April 2018}}</ref>
कुछ साल पहले, फ्रांस में हेनरी एटियेन सैंटे-क्लेयर डेविले ने बॉक्साइट को सोडियम कार्बोनेट, Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> में 1200 डिग्री सेल्सियस पर गर्म करके एल्यूमिना बनाने की एक विधि विकसित की थी पानी के साथ बनने वाले सोडियम एलुमिनेट को निक्षालित करना, फिर [[ कार्बन डाईऑक्साइड |कार्बन डाईऑक्साइड]], CO<sub>2</sub> द्वारा एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड को अवक्षेपित करना, जिसे बाद में फ़िल्टर किया गया और सुखाया गया था। इस प्रक्रिया (जिसे [[डेविल प्रक्रिया]] के नाम से जाना जाता है) को बायर प्रक्रिया के पक्ष में छोड़ दिया गया था।
कुछ साल पहले, फ्रांस में हेनरी एटियेन सैंटे-क्लेयर डेविल ने सोडियम कार्बोनेट, Na में बॉक्साइट को गर्म करके एल्यूमिना बनाने की एक विधि विकसित की थी।<sub>2</sub>सीओ<sub>3</sub>1200°C पर, पानी के साथ बने सोडियम एलुमिनेट को निक्षालित किया जाता है, फिर [[ कार्बन डाईऑक्साइड ]], CO द्वारा एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड को अवक्षेपित किया जाता है।<sub>2</sub>, जिसे बाद में छानकर सुखाया जाता था। इस प्रक्रिया ([[डेविल प्रक्रिया]] के रूप में जाना जाता है) को बायर प्रक्रिया के पक्ष में छोड़ दिया गया था।


हॉल-हेरॉल्ट इलेक्ट्रोलाइटिक एल्युमीनियम प्रक्रिया के आविष्कार के साथ ही इस प्रक्रिया को धातु विज्ञान में महत्व मिलना शुरू हुआ, जिसका आविष्कार सिर्फ एक साल पहले 1886 में हुआ था। 1887 में आविष्कार किए गए [[सोने का साइनाइडेशन]] के साथ, बायर प्रक्रिया [[ जलधातुकर्म ]] के आधुनिक क्षेत्र के जन्म का प्रतीक है। .
1886 में केवल एक साल पहले आविष्कृत हुए हॉल–हेरोल्ट विलायक्त एल्युमिनियम प्रक्रिया की उपक्रमन के साथ प्रक्रिया धातुर्गिक में महत्व प्राप्त करने लगी। 1887 में आविष्कृत होने वाली सायनाइडेशन प्रक्रिया के साथ, बायर प्रक्रिया आधुनिक हाइड्रोमेटलर्जी के आधुनिक क्षेत्र की उत्पत्ति का संकेत करती है।


आज, यह प्रक्रिया एल्यूमीनियम उत्पादन में एक मध्यवर्ती चरण के रूप में दुनिया की लगभग सभी एल्यूमिना आपूर्ति का उत्पादन करती है।
आज, यह प्रक्रिया एल्युमीनियम उत्पादन में मध्यवर्ती चरण के रूप में दुनिया की लगभग सभी एल्यूमिना आपूर्ति का उत्पादन करती है।


==यह भी देखें==
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Latest revision as of 10:01, 23 August 2023

बायर प्रक्रिया उद्योग में बॉक्साइट को शुद्धिकरण के लिए मुख्य विधि है जिससे एल्युमिना (एल्युमिनियम ऑक्साइड) बनाने के लिए विकसित की गई थी और यह कार्ल जोसेफ़ बायर ने विकसित की थी। एल्युमिनियम का सबसे महत्वपूर्ण खनिज बॉक्साइट में केवल 30-60% एल्युमिनियम ऑक्साइड (Al2O3) होता है, बाकी सिलिका, विभिन्न लौह ऑक्साइड, और टाइटेनियम डायऑक्साइड का मिश्रण होता है।[1] एल्युमिनियम ऑक्साइड को और भी शुद्ध करना आवश्यक होता है इससे वो एल्युमिनियम धातु में शुद्धिकृत किया जा सके।

बायर प्रक्रिया निम्न अच्छान उत्पादन योग्यता के स्थान पर गैलियम का प्रमुख स्रोत भी है, जो एक परिणामिक उत्पाद होता है।

प्रक्रिया