14.3.2 – යකඩ නිස්සාරණය

0
742

අමුද්‍රව්‍ය – යපස් , හුණුගල් ,කෝක්, වාතය

ක්‍රමය

  • යකඩ නිධි වාතයේ කර කරනු ලැබේ. එවිට සියලුම යකඩ සංයෝග Fe2O3 බවට පත් වේ. මෙහිදි යකඩ නිධි ඇති නයිට්‍රජන්, පොස්පරස්, ආසනික් වැනි අපද්‍රව්‍ය ඔක්සයිඩ ලෙස ඉවත් වි යයි .
  • නමුත් අපද්‍රව්‍ය  ලෙස ඇති සිලිකා හා ඇලුමිනා ඉවත් නොවේ.
  • වාතයේ කර කරන ලද යකඩ නිධි සහ හුණුගල්  සහ කොක් වල මිශ්‍රණය ධාරා උශ්මකයේ ඉහල සිට පහලට  යවනු ලැබේ.
  • ඒ සමගම 20000C පමණ රත් කල වාතය පහල සිට ඉහලට යවනු ලැබේ.   

ධාරා උශ්මකය

මෙහිදි පහත පියවරයන් සිදු වේ.

  • කොක් දහනය  වි CO2 සාදයි.

C + O2 → CO2 + තාපය   ——(1)

  • එමෙන්ම හුණුගල්  වියොජනය  වි Co2 සාදයි.

Ca CO3 →CaO + CO2—–(2)

  •  ඉහත ආකාර දෙකෙන්ම CO2 සැදේ. එසේ සැදෙන   CO2   වායුව කොක් සමග ප්‍රතික්‍රියා කර CO සාදයි.

CO2 + C→ 2CO———(3)

  •  CO ඉතා හොද ඔක්සිකාරකයෙකි. එමනිසා පහත ලෙස පියවර කිපයකින්ම යකඩ වල ඔක්සයිඩ්  යකඩ බවට පත් වේ.
  • ධාරා ඌෂ්මකයේ ඉහල සිමාවේ පහත ප්‍රතික්‍රියා සිදුවේ.

3Fe2O3 + CO→ 2Fe3O4 + CO2——–(4)

Fe3O4 + CO→ 3FeO + CO2———-(5)

  • ධාරා ඌෂ්මකයේ මධ්‍යම සිමාවේ පහත ප්‍රතික්‍රියා සිදුවේ.

FeO + CO→  Fe + CO2——-(6)

  • මිට අමතරව පහත ඔක්සිකරනය  ප්‍රතික්‍රියා ද ධාරා උශ්මකෙය්  සිදු වේ.                             

Fe2O3 + 3C→  2Fe + 3O2——-(7)

Fe2O3 + 3C→ 2Fe + 3CO—-(8)

2FeO + C →   2Fe + CO2 ———-(9)

  •  සැදෙන ද්‍රව යකඩ ධාරා උශ්මකයේ පතුලේ තැන්පත් වේ. යකඩ වල අපද්‍රවය  ලෙස තිබු ඇලුමිනා ( Al2O3), සිලිකා ( SiO2), හුණුගල්  වියොජනය ලැබුණු CaO සමග ප්‍රතික්‍රියා කර ලෝ බොර සාදයි.

CaO + SiO2→ CaSiO3——–(10)

CaO + Al2O3 → Ca (AlO2)2 ——-(11)

 ලෙස ලෝ බොර සෑදේ.

  • එම ලෝ බොර වල ඝනත්වය ද්‍රව යකඩ වලට වඩා අඩු බැවින් යකඩ මත පාවේ. එම නිසා පහසුවෙන් ඉවත් කල හැක.
  • ධාරා උශ්මකයේ පහලින්ම ද්‍රව යකඩ ඉවතට ගැනෙ මෙවා අමු යකඩ ලෙස හැදින්වේ. 3% පමණ මෙහි C අන්තර්ගතව ඇත.
  •  ඉහත (1) ප්‍රතික්‍රියාව සිදු විමෙදි වායු අණු ගණන වෙනස් නොවන අතර එමනිසා සැලකිය යුතු එන්ට්‍රොපිය වෙනසක් නැත ප්‍රතික්‍රියාව තාප දායකය
  • ඉහත (3) ප්‍රතික්‍රියාව සැලකිමෙදි වායු අණු ගනන වැඩි වෙ එමනිසා එන්ට්‍රොපිය වැඩි වේ. එම ප්‍රතික්‍රියාවද තාපදායක වේ.                 🔺G = 🔺H- T🔺S
  •  ප්‍රතික්‍රියා දෙකම තාප දායක බැවින් 🔺H අගය  ඍණ වෙ  උශ්නත්වය වැඩි වන දි 🔺 TS අගයෙ කැපි පෙනෙන වැඩි විමක් ඇත්තෙ (3) ප්‍රතික්‍රියාව සදහාය.
  • උශ්නත්වය සමග 🔺G හි ඍණ ස්වභාවය කැපි පෙනෙන වැඩි විමක් (2) ප්‍රතික්‍රියාව සදහා අපෙක්ෂිතය. උශ්නත්වය අඩු වන විටද CO හි තාපගතික ස්ඨායිතාවය අඩුවේ. CO2   හි තාපගතික ස්ඨායිතාවය  වැඩි වේ.

උශ්ණත්වය ඉදිරියේ CO හි ප්‍රමාණයේ විචලනය

  •  ධාරා උශ්මකයෙ පාදස්ථ ප්‍රදෙශයෙ උශ්නත්වය 1700 C තරම් ඉහළ බැවින් සැදෙන   CO2  වායුව කෝක් ලෝපස් මිශ්‍රණයෙ වු රක්ත තප්ත වු කෝක් අංශු සමග ගැටෙන විට දි තාප ජනනය කරමින් CO සෑදේ.
  • ධාරා උශ්මකයෙ ඉහළ උශ්නත්වයක ඇති පහළ ප්‍රදේශදි ඇති වු CO වායුව ලො පස් සහිත මිශ්‍රණය හරහා ඉහළට යන විට, උශ්නත්වය අඩු වන CO හි ස්තායිතාවය අඩු වන නිසා CO වායුව CO2 විමෙ නැඹුරුතාවය වැඩි වේ.
  • ධාරා ඌෂ්මකය තුල කෝක් දහනය වන ප්‍රදේශයෙන් ඉහල ප්‍රදේශයේ  වායුව නැති හෙයින් Fe2O3ඔක්සිහරණය කරමින් CO වායුව CO2 තෙක් ඔක්සිකරනය වේ. එහි ප්‍රතිඵලය ලෙසට Fe2O3 ක්‍රමානුකූලව ඔක්සිහරණය වේ

යකඩ නිසාරණයේ රසායනික  මුලධර්ම

  • හුණු ගල් කුඩා කැබලි බවට පත් කර භාවිතා කිරිම මගින් එහි වියෝජනය  සම්පුර්ණ  කරගත හැක.
  • යකඩ නිදිය කුඩා කැබලි බවට පත් කර භාවිතා කිරිම මගින් ප්‍රතික්‍රියා වේගය වැඩි කරගත හැක.
  • ධාරා උශ්මකයේ පහලින් රත් වූ වාතය එමගින් යකඩ නිදිය හුණුගල්  කොක් මිශ්‍රණය පහලට ගලා ඒමේ වේගය අඩු වේ. එමගින් ප්‍රතික්‍රියාව සම්පුර්ණ විමට අවශ්‍ය කාලය ලැබේ.
  • හුණු ගල් භාවිතා කිරිම මගින් වාසි 2 ලැබේ. හුණු ගල් වියොජනය ලැබෙන CO2 කොක් සමග ප්‍රතික්‍රියා කර CO සෑදේ. එය ඉතා හොද ඔක්සිකාරකයෙකි. හුණුගල් වියෝජනයෙන් ලැබෙන CaO යකඩ වල අපද්‍රව්‍ය  ලෙස ඇති සිලිකා හා ඇලුමිනා ප්‍රතික්‍රියා කර  ලොබොර සෑදේ. මේවා ද්‍රව යකඩ මත පාවෙන නිසා පහසුවෙන් ඉවත් කල හැක.
  • කොක් භාවිතය,-කොක් සමග CO2 ප්‍රතික්‍රියා කර CO සාදයි. මෙය ඉතා හොද ඔක්සිකාරකයෙකි.  කොක් දහනයෙදි විශාල තාප ප්‍රමාණයක් මුක්ත කරන නිසා ධාරා උශ්මකයේ උෂ්ණත්වය 20000C පවත්වා ගනි.

යකඩ නිස්සාරණයේ  අහිතකර බලපැම්

  • CO2 වායුගොලයට විමෝචනය විම ගෝලිය උනුසුමට හේතු වේ.
  • CO2 විමෝචනය විම නිසා ජිවින්තුල ශ්වසන අපහසුතා ඇති වේ.
  • හුණුගල් යකඩ නිදි ඉවත් කිරිම නිසා පාංශු කාදනය වැඩි වේ. එමෙන්ම ලොබොර පසට එකතු විම නිසා පස දුෂනය වේ.
  • විශාල තාප ප්‍රමාණයක්  පිට විම නිසා පරිසර උෂ්ණත්වය වැඩි වේ.
  • යකඩ නිදි වල අඩංගු සල්ෆර්  අඩංගු අපද්‍රවය දහනයෙන් SO2 මුක්ත වේ. එය අම්ල වැසි වලට හේතු වේ.

ධාරා ඌශ්මකය තුල 10000C අඩු උශ්නත්වයක  සිදුවන ප්‍රතික්‍රියා

 

3Fe2O3 + CO→ 2Fe3O4 + CO2

  • Fe3O4 යනු FeO හා Fe2O3 හි මිශ්‍රනයක් ය.Fe2O3 හි +3 ඔක්සිකරණ අවස්‍රතාවේ වූ යකඩ ප්‍රමාණයෙමන් 33% පමණ  +2 තෙක් ඔක්සිහරණය වී ඇත.

2 Fe3O4 + 2 CO →  6FeO + 2CO2

(හෝ Fe3O4 +  CO →  3FeO + CO2 )

FeO+ CO →   Fe+ CO2

ධාරා ඌශ්මකය තුල  10000C වැඩි උශ්නත්වයක  සිදුවන ප්‍රතික්‍රියා

2 FeO + CO→ 2Fe3O4 + CO2

CO2 + C →2CO

CaO + SiO2→   CaSiO3   (ලෝ බොර)

CaO + Al2O3→ Ca(AlO2)2 ( ලෝ බොර)

ඉදිරියේදී ප්‍රශ්න ඇතුලත් වන්නේ මෙතනටයි.

ඔබේ අදහස් හා ප්‍රශ්න ඇතුළත් කරන්න.