Concentration Questions in Hindi

(A) सायनाइड विधि,जिसे मैकार्थर-फॉरेस्ट विधि के रूप में भी जाना जाता है,का उपयोग मुख्य रूप से सोने $(Au)$ और चांदी $(Ag)$ जैसी कीमती धातुओं को उनके अयस्कों से निकालने के लिए किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,पिसे हुए अयस्क को हवा की उपस्थिति में सोडियम सायनाइड $(NaCN)$ के तनु घोल के साथ उपचारित किया जाता है।
चांदी $(Ag)$ के लिए,रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है: $4Ag(s) + 8CN^-(aq) + 2H_2O(aq) + O_2(g) \rightarrow 4[Ag(CN)_2]^-(aq) + 4OH^-(aq)$.
अतः,$Ag$ का निष्कर्षण सायनाइड विधि का उपयोग करके किया जाता है।

(A) स्थिरवैद्युत पृथक्करण अयस्क के घटकों के विद्युत गुणों में अंतर पर आधारित है।
$PbS$ (गैलेना) विद्युत का सुचालक है,जबकि $ZnS$ (जिंक ब्लेंड) विद्युत का कुचालक है।
जब अयस्क के चूर्ण को आवेशित रोलर के ऊपर से गुजारा जाता है,तो सुचालक कण $(PbS)$ रोलर की ओर आकर्षित होते हैं और अलग गिरते हैं,जबकि कुचालक कण $(ZnS)$ रोलर से दूर गिरते हैं।

(C) फेन प्लवन विधि का उपयोग मुख्य रूप से सल्फाइड अयस्कों के सांद्रण के लिए किया जाता है।
दिए गए विकल्पों में से,$HgS$ (सिनेबार) एक सल्फाइड अयस्क है।
इसलिए,इसका सांद्रण फेन प्लवन विधि द्वारा किया जाता है।
$Horn \ silver$ का सूत्र $AgCl$,$Bauxite$ का $Al_2O_3 \cdot 2H_2O$ और $Hematite$ का $Fe_2O_3$ है।

(B) गुरुत्व पृथक्करण अयस्क और गैंग (gangue) के कणों के घनत्व में अंतर पर आधारित है।
इस विधि को जलीय प्रक्षालन (hydraulic washing) के रूप में भी जाना जाता है।
इस प्रक्रिया में,बहते पानी की एक धारा का उपयोग हल्के गैंग कणों को धोने के लिए किया जाता है,जबकि भारी अयस्क के कण नीचे बैठ जाते हैं।

(A) झाग प्लवन विधि में,झाग को स्थिर करने के लिए स्टेबलाइजर्स मिलाए जाते हैं। सल्फाइड अयस्कों के सांद्रण के दौरान बनने वाले झाग की स्थिरता बढ़ाने के लिए $Cresol$ (क्रेसोल) और $Aniline$ (एनीलिन) का उपयोग स्टेबलाइजर्स के रूप में किया जाता है।

(C) बॉक्साइट से एल्युमिनियम के निष्कर्षण की बेयर प्रक्रिया में,अयस्क को $473-523 \ K$ तापमान और $35-36 \ bar$ दबाव पर $NaOH$ के सांद्र घोल के साथ उपचारित किया जाता है।
$Al_2O_3 \cdot 2H_2O + 2NaOH + H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$.
इस प्रक्रिया के दौरान,$Fe_2O_3$ (फेरिक ऑक्साइड),$TiO_2$ (टाइटेनियम डाइऑक्साइड) और $SiO_2$ (सिलिका) जैसी अशुद्धियाँ अघुलनशील रहती हैं और 'रेड मड' के रूप में बाहर निकल जाती हैं।
दिए गए विकल्पों में से,$Fe$ और $Ti$ के यौगिक ($Fe_2O_3$ और $TiO_2$) मुख्य अघुलनशील अशुद्धियाँ हैं जो अवक्षेपित हो जाती हैं।

(B) झाग प्लवन विधि का उपयोग सल्फाइड अयस्कों के लिए किया जाता है।
$(1)$ पानी और तेल का अनुपात उचित रूप से चुना जाता है,जो सत्य है।
$(2)$ अवसादकों का उपयोग एक अयस्क को झाग में आने से रोकने के लिए किया जाता है,जो सत्य है।
$(3)$ $ZnS$ और $PbS$ के मिश्रण के लिए $HCN$ का उपयोग अवसादक के रूप में किया जाता है,जो सत्य है।
$(4)$ चूँकि $HCN$,$ZnS$ को झाग में आने से रोकता है,इसलिए केवल $PbS$ झाग के साथ ऊपर आता है,जो सत्य है।
अतः,सभी कथन $(1), (2), (3)$ और $(4)$ सत्य हैं।

(D) कथन $I$ गलत है क्योंकि हॉल प्रक्रम में $Na_2CO_3$ का उपयोग करके $Al_2O_3$ को $NaAlO_2$ में परिवर्तित किया जाता है। सिलिकॉन बेयर प्रक्रम में $Na_2SiO_3$ के रूप में दूर होता है,हॉल प्रक्रम में नहीं।
कथन $II$ सही है क्योंकि बेयर प्रक्रम का उपयोग विशेष रूप से $Fe_2O_3$ अशुद्धियों वाले बॉक्साइट अयस्कों के लिए किया जाता है।
कथन $III$ सही है क्योंकि सर्पेक प्रक्रम में बॉक्साइट को कोक और नाइट्रोजन के साथ उच्च तापमान पर गर्म करके एल्युमिनियम नाइट्राइड $(AlN)$ बनाया जाता है।

(IRON ORES) चुंबकीय पृथक्करण विधि का उपयोग तब किया जाता है जब अयस्क या गैंग के कण चुंबकीय प्रकृति के होते हैं।
दी गई तालिका में,लोहे के अयस्क चुंबकीय होते हैं।
विशेष रूप से,$Haematite (Fe_{2}O_{3})$,$Magnetite (Fe_{3}O_{4})$,$Siderite (FeCO_{3})$,और $Iron pyrites (FeS_{2})$ लोहे युक्त अयस्क हैं जो चुंबकीय गुण प्रदर्शित करते हैं और इस विधि का उपयोग करके इन्हें सांद्रित किया जा सकता है।

एल्युमिनियम के निष्कर्षण में,निक्षालन का महत्व बॉक्साइट अयस्क से शुद्ध एल्युमिना $(Al_2O_3)$ को सांद्रित करना है।
बॉक्साइट में आमतौर पर अशुद्धियों के रूप में सिलिका,आयरन ऑक्साइड और टाइटेनियम ऑक्साइड होते हैं। निक्षालन की प्रक्रिया में,चूर्णित अयस्क को $473-523 \, K$ तापमान और $35-36 \, bar$ दबाव पर $NaOH$ के सांद्र घोल के साथ उपचारित किया जाता है। इन परिस्थितियों में,एल्युमिना $(Al_2O_3)$ सोडियम मेटा-एल्युमिनेट के रूप में और सिलिका $(SiO_2)$ सोडियम सिलिकेट के रूप में घुल जाता है,जबकि अन्य अशुद्धियाँ पीछे रह जाती हैं।
$Al_2O_{3(s)} + 2NaOH_{(aq)} + 3H_2O_{(l)} \xrightarrow[35-36 \, bar]{473-523 \, K} 2Na[Al(OH)_4]_{(aq)}$
$SiO_{2(s)} + 2NaOH_{(aq)} \xrightarrow[35-36 \, bar]{473-523 \, K} Na_2SiO_{3(aq)} + H_2O_{(l)}$
इसके बाद अशुद्धियों को छान लिया जाता है और घोल को $CO_2$ गैस प्रवाहित करके उदासीन किया जाता है। इस प्रक्रिया में,जलयोजित $Al_2O_3$ अवक्षेपित हो जाता है और सोडियम सिलिकेट घोल में ही रह जाता है। अवक्षेपण को जलयोजित $Al_2O_3$ के ताजे नमूनों को बीज के रूप में डालकर प्रेरित किया जाता है।
$2Na[Al(OH)_4]_{(aq)} + CO_{2(g)} \to Al_2O_3 \cdot xH_2O_{(s)} + 2NaHCO_{3(aq)}$
इस प्रकार प्राप्त जलयोजित एल्युमिना को छानकर,सुखाकर और गर्म करके शुद्ध एल्युमिना $(Al_2O_3)$ प्राप्त किया जाता है।
$Al_2O_3 \cdot xH_2O_{(s)} \xrightarrow{1470 \, K} Al_2O_{3(s)} + xH_2O_{(g)}$

(B) फेन प्लवन प्रक्रम में,अवनमकों (depressants) की भूमिका दो सल्फाइड अयस्कों को चयनात्मक रूप से एक अयस्क को फेन बनाने से रोककर अलग करना है।
उदाहरण के लिए,दो सल्फाइड अयस्कों ($ZnS$ और $PbS$) को अलग करने के लिए,$NaCN$ का उपयोग अवनमक के रूप में किया जाता है जो चयनात्मक रूप से $PbS$ को फेन के साथ आने देता है,लेकिन $ZnS$ को फेन में आने से रोकता है।
यह इसलिए होता है क्योंकि $NaCN$,$ZnS$ के साथ अभिक्रिया करके घुलनशील संकुल $Na_2[Zn(CN)_4]$ बनाता है।
$4NaCN + ZnS \longrightarrow Na_2[Zn(CN)_4] + Na_2S$

(N/A) बॉक्साइट अयस्क में उपस्थित सिलिका से एलुमिना को अलग करने के लिए,चूर्णित अयस्क को $473-523 \ K$ तापमान और $35-36 \ bar$ दाब पर सांद्र $NaOH$ विलयन के साथ उपचारित किया जाता है।
इस प्रक्रिया में एलुमिना $(Al_2O_3)$ सोडियम एलुमिनेट के रूप में और सिलिका $(SiO_2)$ सोडियम सिलिकेट के रूप में विलयन में घुल जाते हैं,जबकि अन्य अशुद्धियाँ पीछे रह जाती हैं।
$Al_2O_{3(s)} + 2NaOH_{(aq)} + 3H_2O_{(l)} \to 2Na[Al(OH)_4]_{(aq)}$
$SiO_2 + 2NaOH_{(aq)} \to Na_2SiO_{3(aq)} + H_2O_{(l)}$
इसके बाद,विलयन से $CO_2$ गैस प्रवाहित की जाती है ताकि एलुमिनेट को उदासीन किया जा सके,जिससे जलयोजित एलुमिना का अवक्षेपण होता है। अवक्षेपण को प्रेरित करने के लिए विलयन में जलयोजित एलुमिना के ताजे नमूने मिलाए जाते हैं।
$2Na[Al(OH)_4]_{(aq)} + 2CO_{2(g)} \to Al_2O_3 \cdot xH_2O_{(s)} + 2NaHCO_{3(aq)}$
इस प्रक्रिया के दौरान सोडियम सिलिकेट विलयन में ही रहता है। प्राप्त जलयोजित एलुमिना को छानकर,सुखाकर और गर्म करके शुद्ध एलुमिना प्राप्त किया जाता है।
$Al_2O_3 \cdot xH_2O_{(s)} \xrightarrow{1470 \ K} Al_2O_{3(s)} + xH_2O_{(g)}$

(N/A) निम्न कोटि के कॉपर अयस्कों के मामले में,हवा की उपस्थिति में अम्ल या बैक्टीरिया का उपयोग करके निक्षालन किया जाता है। इस प्रक्रिया में,कॉपर $Cu^{2+}$ आयनों के रूप में विलयन में चला जाता है।
$Cu_{(s)} + 2H^{+}_{(aq)} + \frac{1}{2}O_{2(g)} \to Cu^{2+}_{(aq)} + H_2O_{(l)}$
प्राप्त विलयन को धात्विक कॉपर प्राप्त करने के लिए स्क्रैप आयरन या $H_2$ गैस के साथ उपचारित किया जाता है।
$Cu^{2+}_{(aq)} + H_{2(g)} \to Cu_{(s)} + 2H^{+}_{(aq)}$

(N/A) $(i)$ हाइड्रोलिक वाशिंग :
सिद्धांत : यह विधि अयस्क और गैंग (अशुद्धि) के कणों के विशिष्ट घनत्व (specific gravities) के बीच के अंतर पर आधारित है।
हाइड्रोलिक वाशिंग में,चूर्णित अयस्क को धोने के लिए बहते हुए पानी की ऊपर की ओर धारा का उपयोग किया जाता है। हल्के गैंग के कण पानी की धारा के साथ बह जाते हैं,जबकि भारी अयस्क के कण पीछे रह जाते हैं। इस विधि को गुरुत्व पृथक्करण (Gravity Separation) भी कहा जाता है।

(N/A) सिद्धांत: यह विधि अयस्क के घटकों (अयस्क या गैंग) के चुंबकीय गुणों में अंतर पर आधारित है।
प्रक्रिया: चूर्णित अयस्क को एक कन्वेयर बेल्ट पर गिराया जाता है जो एक चुंबकीय रोलर के ऊपर घूमता है।
कार्यविधि: यदि अयस्क या गैंग के कणों में से कोई भी चुंबकीय है,तो वे चुंबकीय रोलर की ओर आकर्षित होते हैं और उसके करीब गिरते हैं,जबकि गैर-चुंबकीय कण दूर गिरते हैं,जिससे एक अलग ढेर बन जाता है।
उदाहरण: इस विधि का उपयोग लोहे के अयस्कों जैसे मैग्नेटाइट $(Fe_3O_4)$ और हेमेटाइट $(Fe_2O_3)$ के सांद्रण के लिए किया जाता है।

(N/A) सिद्धांत: यह प्रक्रिया पानी और फेनकारक (frothing agent) की उपस्थिति में अयस्क और अशुद्धियों के गीले होने के गुणों में अंतर पर आधारित है। इस प्रक्रिया में निम्नलिखित घटकों का उपयोग किया जाता है:
$(i)$ फेनकारक (Frothers): ये पदार्थ फेन (झाग) उत्पन्न करते हैं। उदाहरण: पाइन का तेल,तारपीन का तेल आदि।
$(ii)$ संग्राहक (Collectors): संग्राहक अयस्क के कणों को फेन में हवा के बुलबुले से चिपकने में मदद करते हैं। उदाहरण: सोडियम एथिल ज़ैंथेट।
$(iii)$ फेन स्थायीकारक (Froth stabilizers): ये पदार्थ फेन को स्थिर करते हैं। उदाहरण: एनिलिन,क्रेसोल आदि।
$(iv)$ अवनमक (Depressants): ये पदार्थ विशिष्ट खनिजों के लिए हवा के बुलबुले के साथ फेन बनने से रोकते हैं। उदाहरण: $NaCN$ (सोडियम साइनाइड)।
प्रक्रिया: इस प्रक्रिया में,चूर्णित अयस्क का पानी के साथ निलंबन बनाया जाता है। खनिज कण तेल से भीग जाते हैं,जबकि गैंग के कण पानी से भीग जाते हैं। एक घूमने वाला पैडल मिश्रण को हिलाता है और उसमें हवा खींचता है। परिणामस्वरूप,फेन बनता है जो खनिज कणों को ले जाता है। फेन हल्का होता है और इसे ऊपर से हटा लिया जाता है। फिर अयस्क कणों की प्राप्ति के लिए इसे सुखाया जाता है।
अवनमकों की भूमिका: कभी-कभी,तेल और पानी के अनुपात को समायोजित करके या अवनमक जोड़कर दो सल्फाइड अयस्कों को अलग करना संभव होता है। उदाहरण के लिए,$ZnS$ और $PbS$ युक्त अयस्क के मामले में,उपयोग किया जाने वाला अवनमक $NaCN$ है। $NaCN$,$ZnS$ की सतह पर जिंक कॉम्प्लेक्स $Na_2[Zn(CN)_4]$ की एक परत बनाता है,जिससे यह फेन बनने से रुक जाता है और $PbS$ को फेन के साथ आने देता है।
निष्कर्ष: सल्फाइड अयस्क हल्के होने और तेल से आसानी से भीगने के कारण सतह पर आ जाते हैं,जबकि गैंग पीछे छूट जाता है। इसलिए,इस विधि का उपयोग सल्फाइड अयस्कों के सांद्रण के लिए किया जाता है।

(N/A) निक्षालन अयस्क के सांद्रण की एक विधि है,जिसका उपयोग तब किया जाता है जब अयस्क किसी उपयुक्त विलायक में घुलनशील हो।
सिद्धांत: चूर्णित अयस्क को एक उपयुक्त विलायक के साथ उपचारित किया जाता है जिसमें अयस्क घुलनशील होता है,लेकिन अशुद्धियाँ नहीं। इसके बाद उपयुक्त रासायनिक विधियों द्वारा विलयन से अयस्क को पुनः प्राप्त किया जाता है।
उदाहरण-$1$: बॉक्साइट से एलुमिना का निक्षालन।
बॉक्साइट,जो एल्युमिनियम का मुख्य अयस्क है,में आमतौर पर $SiO_2$,आयरन ऑक्साइड और टाइटेनियम ऑक्साइड $(TiO_2)$ अशुद्धियों के रूप में होते हैं।
चूर्णित अयस्क को $473-523 \ K$ तापमान और $35-36 \ bar$ दबाव पर $NaOH$ के सांद्र विलयन के साथ उपचारित (digested) किया जाता है। यह प्रक्रिया $Al_2O_3$ को सोडियम एल्युमिनेट के रूप में निष्कर्षित करती है।
$Al_2O_{3(s)} + 2NaOH_{(aq)} + 3H_2O_{(l)} \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]_{(aq)}$
$SiO_2$ जैसी अशुद्धियाँ भी $NaOH$ में घुलकर सोडियम सिलिकेट बनाती हैं,जबकि अन्य अशुद्धियाँ अघुलनशील रहती हैं।
विलयन में मौजूद एल्युमिनेट को $CO_2$ गैस प्रवाहित करके उदासीन किया जाता है,जिसके परिणामस्वरूप जलयोजित $Al_2O_3$ का अवक्षेपण होता है। अवक्षेपण को प्रेरित करने के लिए विलयन में ताज़ा तैयार $Al_2O_3$ के नमूने मिलाए जाते हैं।
$2Na[Al(OH)_4]_{(aq)} + 2CO_{2(g)} \rightarrow Al_2O_3 \cdot xH_2O_{(s)} + 2NaHCO_{3(aq)}$
सोडियम सिलिकेट विलयन में ही रह जाता है,और जलयोजित एलुमिना को छानकर,सुखाकर और गर्म करके शुद्ध $Al_2O_3$ प्राप्त किया जाता है।
$Al_2O_3 \cdot xH_2O_{(s)} \xrightarrow{1470 \ K} Al_2O_{3(s)} + xH_2O_{(g)}$
उदाहरण-$2$: सिल्वर और गोल्ड का निक्षालन।
सिल्वर और गोल्ड की धातु-कर्म में,संबंधित धातु को हवा $(O_2)$ की उपस्थिति में $NaCN$ या $KCN$ के तनु विलयन के साथ निक्षालित किया जाता है,जो आवश्यक ऑक्सीजन प्रदान करता है।
$4M_{(s)} + 8CN^-_{(aq)} + 2H_2O_{(aq)} + O_2(g) \rightarrow 4[M(CN)_2]^-_{(aq)} + 4OH^-_{(aq)}$ (जहाँ $M = Ag$ या $Au$)
इसके बाद जिंक का उपयोग करके विस्थापन द्वारा धातु को पुनः प्राप्त किया जाता है।
$2[M(CN)_2]^-_{(aq)} + Zn_{(s)} \rightarrow [Zn(CN)_4]^{2-}_{(aq)} + 2M_{(s)}$

(D) अयस्क का सांद्रण अयस्क से गैंग को हटाने की प्रक्रिया है। उपयोग की जाने वाली सामान्य विधियाँ हैं:
$1$. हाइड्रोलिक वाशिंग (गुरुत्वीय पृथक्करण): अयस्क और गैंग के घनत्व में अंतर पर आधारित है।
$2$. चुंबकीय पृथक्करण: तब उपयोग किया जाता है जब अयस्क या गैंग में से कोई एक चुंबकीय हो।
$3$. फेन प्लवन विधि: सल्फाइड अयस्कों के लिए उपयोग की जाती है,जो तेल और पानी के साथ अयस्क और गैंग की भीगने की क्षमता में अंतर पर आधारित है।
$4$. लीचिंग (निक्षालन): रासायनिक विधि,जिसका उपयोग तब किया जाता है जब अयस्क उपयुक्त विलायक में घुलनशील हो।

(B) फेन प्लवन प्रक्रिया अयस्क और गैंग के कणों की पानी और तेल के साथ गीला होने की क्षमता में अंतर के सिद्धांत पर आधारित है।
इस प्रक्रिया में,अयस्क के कण तेल द्वारा अधिमानतः गीले हो जाते हैं,जबकि गैंग के कण पानी द्वारा अधिमानतः गीले हो जाते हैं।

(B) फेन प्लवन विधि का उपयोग मुख्य रूप से $Sulphide$ अयस्कों के सांद्रण के लिए किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,अयस्क के कण तेल (पाइन ऑयल) द्वारा भीग जाते हैं और फेन के साथ सतह पर आ जाते हैं,जबकि गैंग के कण पानी द्वारा भीग जाते हैं और नीचे बैठ जाते हैं।

(B) चुंबकीय पृथक्करण अयस्क और गैंग के कणों के चुंबकीय गुणों में अंतर पर आधारित है।
यदि अयस्क या गैंग में से कोई भी चुंबकीय क्षेत्र द्वारा आकर्षित होता है,तो इस विधि का उपयोग पृथक्करण के लिए किया जा सकता है।
उदाहरण के लिए,मैग्नेटाइट $(Fe_3O_4)$ या क्रोमाइट $(FeCr_2O_4)$ जैसे चुंबकीय अयस्कों को इस तकनीक का उपयोग करके गैर-चुंबकीय अशुद्धियों से अलग किया जा सकता है।

(N/A) फेन प्लवन विधि में,दो सल्फाइड अयस्कों को 'अवनमक' (depressants) नामक पदार्थों का उपयोग करके अलग किया जा सकता है।
अवनमक चयनात्मक रूप से एक सल्फाइड अयस्क को फेन (froth) बनाने से रोकते हैं जबकि दूसरे को फेन के साथ आने देते हैं।
उदाहरण के लिए,$ZnS$ (जिंक ब्लेंड) और $PbS$ (गैलेना) युक्त अयस्क में,$NaCN$ का उपयोग अवनमक के रूप में किया जाता है।
$NaCN$,$ZnS$ के साथ अभिक्रिया करके एक घुलनशील संकुल $Na_2[Zn(CN)_4]$ बनाता है,जो $ZnS$ को फेन बनाने से रोकता है,जबकि $PbS$ को फेन के साथ आने दिया जाता है।

(N/A) सिद्धांत: यह उपयुक्त विलायक में अयस्क और अशुद्धियों की विलेयता के अंतर पर कार्य करता है।
$(i)$ बॉक्साइट से एल्युमिना का निक्षालन (बेयर प्रक्रम): बॉक्साइट एल्युमिनियम का मुख्य अयस्क है। इसमें फेरिक ऑक्साइड $(Fe_{2}O_{3})$,सिलिका $(SiO_{2})$ और टाइटेनियम ऑक्साइड $(TiO_{2})$ की अशुद्धियाँ होती हैं। चूर्णित अयस्क को सांद्र $NaOH$ विलयन के साथ $473-523 \ K$ तापमान और $35-36 \ bar$ दाब पर गर्म किया जाता है। एल्युमिना सोडियम एल्युमिनेट के रूप में घुल जाता है,जबकि $Fe_{2}O_{3}$ और $TiO_{2}$ ठोस अवशेष के रूप में रह जाते हैं। $SiO_{2}$ सोडियम सिलिकेट के रूप में घुल जाता है।
$Al_{2}O_{3(s)} + 2NaOH_{(aq)} + 3H_{2}O_{(l)} \xrightarrow[473-523 \ K]{35 \ bar} 2Na[Al(OH)_{4}]_{(aq)}$
$SiO_{2(s)} + 2NaOH_{(aq)} \rightarrow Na_{2}SiO_{3(aq)} + H_{2}O_{(l)}$
सोडियम एल्युमिनेट विलयन को $CO_{2}$ गैस प्रवाहित करके उदासीन किया जाता है,जिससे जलयोजित $Al_{2}O_{3}$ अवक्षेपित हो जाता है। अवक्षेपण को प्रेरित करने के लिए ताज़ा तैयार जलयोजित $Al_{2}O_{3}$ की थोड़ी मात्रा मिलाई जाती है,जिसे सीडिंग (seeding) कहते हैं।
$2Na[Al(OH)_{4}]_{(aq)} + 2CO_{2(g)} \rightarrow Al_{2}O_{3} \cdot xH_{2}O_{(s)} + 2NaHCO_{3(aq)}$
सोडियम सिलिकेट विलयन में रह जाता है और जलयोजित एल्युमिना को छानकर शुद्ध $Al_{2}O_{3}$ प्राप्त किया जाता है।
$Al_{2}O_{3} \cdot xH_{2}O_{(s)} \xrightarrow{1470 \ K} Al_{2}O_{3(s)} + xH_{2}O_{(g)}$
$(ii)$ सायनाइड प्रक्रम (सोने और चांदी का निक्षालन): सोने और चांदी के धातु-कर्म में,धातु को हवा (जो $O_{2}$ प्रदान करती है) की उपस्थिति में $KCN$ या $NaCN$ के तनु विलयन के साथ निक्षालित किया जाता है। धातु को बाद में विस्थापन अभिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है।
$4M_{(s)} + 8CN^{-}_{(aq)} + 2H_{2}O_{(l)} + O_{2(g)} \rightarrow 4[M(CN)_{2}]^{-}_{(aq)} + 4OH^{-}_{(aq)}$
$(M = Ag \text{ या } Au)$

(B) अयस्क से रेत,मिट्टी और चट्टानों जैसी अवांछित अशुद्धियों को हटाने की प्रक्रिया को अयस्क का सांद्रण (dressing) कहा जाता है।
सांद्रण से पहले,अयस्कों को कुचलकर महीन कणों में पीस लिया जाता है।
सांद्रण विधि का चयन धातु यौगिक और गैंग के बीच भौतिक गुणों में अंतर पर निर्भर करता है।
धातु का प्रकार,उपलब्ध सुविधाएं और पर्यावरणीय कारकों को भी ध्यान में रखा जाता है।

(A) अयस्क और गैंग (अशुद्धियों) के घनत्व के बीच अंतर पर आधारित अयस्क को सांद्रित करने की विधि को $Levigation$ या $Gravity$ $Separation$ या $Hydraulic$ $Washing$ कहा जाता है। इस प्रक्रिया में,चूर्णित अयस्क को पानी की धारा के साथ धोया जाता है,जहाँ हल्की गैंग के कण बह जाते हैं और भारी अयस्क के कण पीछे रह जाते हैं।

(A) सल्फाइड अयस्कों का सांद्रण आमतौर पर फेन प्लवन विधि द्वारा किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,एक सल्फाइड अयस्क को फेन बनाने से रोकने के लिए 'अवसादक' (depressants) का उपयोग किया जाता है।
$ZnS$ (स्फेलेराइट) और $PbS$ (गैलेना) युक्त अयस्क के लिए,सोडियम सायनाइड $(NaCN)$,जो समूह $1$ का सायनाइड लवण है,का उपयोग अवसादक के रूप में किया जाता है।
$NaCN$ जटिल यौगिक $Na_{2}[Zn(CN)_{4}]$ बनाकर $ZnS$ को फेन में आने से रोकता है,जबकि $PbS$ फेन बनाता है।
अतः,$ZnS$ (स्फेलेराइट) इस प्रक्रिया से संबंधित अयस्क है।

(B) कथन $I$ सत्य है: स्फेलेराइट $ZnS$ (जिंक सल्फाइड) है और कॉपर ग्लान्स $Cu_2S$ (कॉपर सल्फाइड) है।
कथन $II$ सत्य है: फेन प्लवन विधि में,दो सल्फाइड अयस्कों को तेल और पानी के अनुपात को समायोजित करके या 'अवसादकों' का उपयोग करके अलग किया जा सकता है (उदाहरण के लिए,$ZnS$ को $PbS$ से अलग करने के लिए $NaCN$ का उपयोग किया जाता है)।

(B) बॉक्साइट में $Fe_{2}O_{3}$,$TiO_{2}$ और $SiO_{2}$ की अशुद्धियाँ मौजूद होती हैं।
$Fe_{2}O_{3}$ और $TiO_{2}$ क्षारीय ऑक्साइड हैं,इसलिए वे $NaOH$ के साथ अभिक्रिया नहीं करते हैं और न ही उसमें घुलते हैं।
$SiO_{2}$ एक अम्लीय ऑक्साइड है; यह $NaOH$ के साथ अभिक्रिया करके घुलनशील सोडियम सिलिकेट बनाता है,इसलिए यह निक्षालित हो जाता है।
रासायनिक अभिक्रिया: $SiO_{2} + 2NaOH \rightarrow Na_{2}SiO_{3} (aq.) + H_{2}O$.

(C) फेन प्लवन विधि (froth flotation process) में,$ZnS$ को $PbS$ से अलग करने के लिए $NaCN$ का उपयोग अवसादक के रूप में किया जाता है।
$NaCN$ घुलनशील संकुल $Na_2[Zn(CN)_4]$ बनाकर $ZnS$ को फेन बनाने से रोकता है,जबकि $PbS$ फेन बनाता है और उसे एकत्र कर लिया जाता है।

(A) फेन प्लवन प्रक्रिया में,अवसादकों (depressants) का उपयोग अयस्क के एक घटक को फेन बनाने से चयनात्मक रूप से रोकने के लिए किया जाता है।
उदाहरण के लिए,$PbS$ (गैलेना) से $ZnS$ (जिंक ब्लेंड) के पृथक्करण में,$NaCN$ का उपयोग अवसादक के रूप में किया जाता है।
$NaCN$,$ZnS$ के साथ अभिक्रिया करके एक घुलनशील संकुल $Na_2[Zn(CN)_4]$ बनाता है,जिससे $ZnS$ फेन में आने से रुक जाता है,जबकि $PbS$ फेन बनाता है।

(C) लीचिंग अयस्क को एक उपयुक्त विलायक में घोलकर सांद्रित करने की एक प्रक्रिया है जिसमें अयस्क घुलनशील होता है लेकिन अशुद्धियाँ नहीं।
अभिक्रिया $Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$ बेयर प्रक्रिया (Bayer's process) को दर्शाती है,जो सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल का उपयोग करके बॉक्साइट अयस्क $(Al_2O_3)$ के लीचिंग का एक उत्कृष्ट उदाहरण है।

(A) अयस्क में मौजूद मृदा और अवांछित पदार्थ,जो वांछित धातु के अलावा होते हैं,उन्हें गैंग (gangue) कहा जाता है।

(B) कथन $I$ असत्य है क्योंकि फेन प्लवन विधि में,घूर्णन पैडल मिश्रण को हिलाता है ताकि हवा अंदर खिंची जा सके,न कि हवा को बाहर निकालने के लिए।
कथन $II$ सत्य है क्योंकि आयरन पाइराइट्स $(FeS_2)$ में सल्फर की उच्च मात्रा होती है,जो भर्जन के दौरान $SO_2$ गैस छोड़ती है,जिससे गंभीर पर्यावरणीय प्रदूषण और अम्लीय वर्षा होती है। इसलिए,लोहे के निष्कर्षण के लिए इससे सामान्यतः बचा जाता है।

(C) अयस्क के सांद्रण (जिसे बेनेफिकेशन या ड्रेसिंग भी कहा जाता है) में अयस्क से गैंग को हटाना शामिल है। सामान्य विधियाँ हैं:
$(i)$ हाइड्रोलिक वाशिंग (गुरुत्व पृथक्करण)
$(ii)$ फेन प्लवन
$(iii)$ चुंबकीय पृथक्करण
$(iv)$ निक्षालन
द्रवीकरण $(A)$ कम गलनांक वाली धातुओं के शोधन के लिए उपयोग की जाने वाली विधि है।
विद्युत अपघटन $(C)$ धातुओं के शोधन के लिए उपयोग की जाने वाली विधि है।
अतः,अयस्क के सांद्रण में $NOT$ (शामिल न होने वाली) विधियाँ $A$ (द्रवीकरण) और $C$ (विद्युत अपघटन) हैं।

(D) क्षार निक्षालन प्रक्रिया का उपयोग आमतौर पर $Al$ (बॉक्साइट अयस्क से) और $Au$ या $Ag$ (उनके संबंधित अयस्कों से) के निष्कर्षण के लिए किया जाता है।
सोने $(Au)$ के मामले में,अयस्क को हवा $(O_2)$ की उपस्थिति में सोडियम साइनाइड $(NaCN)$ के तनु घोल के साथ उपचारित किया जाता है,जो ऑक्सीजन के स्रोत के रूप में कार्य करता है।
रासायनिक अभिक्रिया है: $4Au(s) + 8CN^-(aq) + 2H_2O(aq) + O_2(g) \rightarrow 4[Au(CN)_2]^-(aq) + 4OH^-(aq)$।
इस प्रकार,इस निक्षालन तकनीक का उपयोग करके $Au$ का निष्कर्षण किया जाता है।

(D) फेन प्लवन विधि (froth flotation process) में,झाग को स्थिर करने के लिए स्टेबलाइजर मिलाए जाते हैं। $Cresols$ या $Aniline$ का उपयोग आमतौर पर स्टेबलाइजर के रूप में किया जाता है।

(B) कैसिटेराइट $(SnO_2)$ टिन का मुख्य अयस्क है।
इसमें अक्सर वोल्फ्रेमाइट की चुंबकीय अशुद्धियाँ होती हैं,जो आयरन टंगस्टेट $(FeWO_4)$ और मैंगनीज टंगस्टेट $(MnWO_4)$ का मिश्रण है।
इन चुंबकीय अशुद्धियों को विद्युत-चुंबकीय पृथक्करण (electromagnetic separation) का उपयोग करके गैर-चुंबकीय $SnO_2$ अयस्क से अलग किया जाता है।

(D) सही उत्तर $Galena$ है।
$Galena$ $(PbS)$ एक सल्फाइड अयस्क है।
फेन प्लवन विधि का उपयोग विशेष रूप से सल्फाइड अयस्कों के सांद्रण के लिए किया जाता है क्योंकि सल्फाइड अयस्क तेल द्वारा अधिमानतः भीगते हैं,जबकि अशुद्धियाँ (gangue) पानी द्वारा भीगती हैं।
चूंकि $Galena$ लेड$(II)$ सल्फाइड है,इसलिए इसका सांद्रण इस विधि द्वारा किया जाता है।

(A) बेयर प्रक्रम द्वारा बॉक्साइट से एल्युमिना के निक्षालन में,अयस्क को $NaOH_{(aq)}$ के साथ उपचारित किया जाता है।
सांद्रण के लिए चूर्णित अयस्क को $NaOH$ के सांद्र विलयन के साथ $473-523 \ K$ ताप और $35-36 \ bar$ दाब पर गर्म किया जाता है।
$Al_2O_3$ को सोडियम एल्युमिनेट के रूप में निष्कर्षित किया जाता है।
$Al_2O_{3(s)} + 2NaOH_{(aq)} + 3H_2O_{(l)} \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]_{(aq)}$
प्राप्त सोडियम एल्युमिनेट को $CO_2$ गैस प्रवाहित करके उदासीन किया जाता है और जलयोजित $Al_2O_3$ अवक्षेपित हो जाता है।
$2Na[Al(OH)_4]_{(aq)} + 2CO_{2(g)} \rightarrow Al_2O_3 \cdot xH_2O_{(s)} + 2NaHCO_{3(aq)}$

(D) कैसिटेराइट $(SnO_2)$ एक अचुंबकीय अयस्क है।
वोल्फ्रेमाइट $(FeWO_4)$ एक चुंबकीय अशुद्धि है।
इन्हें चुंबकीय पृथक्करण विधि द्वारा अलग किया जा सकता है,जिसमें अयस्क को एक चुंबकीय बेल्ट के ऊपर से गुजारा जाता है जो चुंबकीय वोल्फ्रेमाइट को आकर्षित करता है जबकि अचुंबकीय $SnO_2$ नीचे गिर जाता है।

(B) सोने के निक्षालन की प्रक्रिया में,अयस्क को हवा या ऑक्सीजन $(O_2)$ की उपस्थिति में सोडियम साइनाइड $(NaCN)$ के तनु विलयन के साथ उपचारित किया जाता है।
इसके परिणामस्वरूप एक घुलनशील संकुल,सोडियम डाइसायनोऑरेट$(I)$ बनता है,जिसे समीकरण द्वारा दर्शाया गया है: $4Au(s) + 8CN^-(aq) + 2H_2O(aq) + O_2(g) \rightarrow 4[Au(CN)_2]^-(aq) + 4OH^-(aq)$.

(A) बॉक्साइट अयस्क को बारीक पीसकर $150^{\circ} C$ पर सोडियम हाइड्रोक्साइड $(NaOH)$ के सांद्र घोल के साथ दबाव में गर्म किया जाता है,जिससे सोडियम मेटा-एल्युमिनेट प्राप्त होता है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$Al_{2}O_{3} \cdot 2H_{2}O + 2NaOH \xrightarrow{150^{\circ} C} 2NaAlO_{2} + 3H_{2}O$
अतः,बनने वाला उत्पाद सोडियम मेटा-एल्युमिनेट है।

(C) बॉक्साइट अयस्क $(Al_2O_3 \cdot 2H_2O)$ को $473-523 \ K$ तापमान और $35-36 \ bar$ दबाव पर सोडियम हाइड्रॉक्साइड $(NaOH)$ के सांद्र घोल के साथ उपचारित किया जाता है।
यह प्रक्रिया एल्युमिनियम ऑक्साइड को घोलकर घुलनशील सोडियम मेटा एल्युमिनेट $(NaAlO_2)$ बनाती है:
$Al_2O_3(s) + 2NaOH(aq) + 3H_2O(l) \rightarrow 2Na[Al(OH)_4](aq)$ या $2NaAlO_2(aq) + 3H_2O(l)$.

(B) बॉक्साइट $(Al_2O_3 \cdot 2H_2O)$,जो एल्युमीनियम का अयस्क है,उसे $Fe_2O_3$,$SiO_2$ और $TiO_2$ जैसी अशुद्धियों को दूर करने के लिए हॉल की प्रक्रिया (या बेयर की प्रक्रिया) नामक लीचिंग प्रक्रिया द्वारा शुद्ध किया जाता है।

(A) बेयर प्रक्रिया में,बॉक्साइट अयस्क $(Al_2O_3 \cdot 2H_2O)$ को $Fe_2O_3$ और $SiO_2$ जैसी अशुद्धियों से अलग करने के लिए $NaOH$ का उपयोग किया जाता है।
$NaOH$ एक प्राथमिक मानक नहीं है क्योंकि यह आर्द्रताग्राही है और हवा से $CO_2$ को अवशोषित करता है।
मैंगनस हाइड्रॉक्साइड,$Mn(OH)_2$,$NaOH$ के आधिक्य में अघुलनशील है।
$NaOH$,$Cl_2$ के साथ प्रतिक्रिया करके तापमान के आधार पर सोडियम क्लोराइड और सोडियम हाइपोक्लोराइट या क्लोरेट बनाता है।

(B) फेन प्लवन प्रक्रम में,पोटेशियम एथिल जेन्थेट जैसे संग्राहक (collectors) मिलाए जाते हैं।
ये अणु खनिज कणों की सतह पर अधिशोषित हो जाते हैं,जिससे वे जल-विकर्षी या $hydrophobic$ बन जाते हैं।
यह खनिज कणों को वायु के बुलबुलों से जुड़ने और फेन के साथ सतह पर आने में मदद करता है,जिससे वे गैंग (अशुद्धियों) से अलग हो जाते हैं।

(A) फेन प्लवन विधि में,पोटेशियम एथिल जेन्थेट एक संग्राहक (collector) के रूप में कार्य करता है।
यह अपने ध्रुवीय समूह द्वारा खनिज के कणों से जुड़ जाता है,जिससे खनिज की सतह जल-विरोधी (hydrophobic) हो जाती है।
यह खनिज कणों की जल में भीगने की क्षमता को कम करता है,जिससे अयस्क जल-विकर्षी बन जाता है।

(D) फेन प्लवन प्रक्रम का उपयोग मुख्य रूप से सल्फाइड अयस्कों के सांद्रण के लिए किया जाता है।
दिए गए विकल्पों में से,चाल्कोपायराइट्स $(CuFeS_{2})$ एक सल्फाइड अयस्क है,जबकि क्रायोलाइट $(Na_{3}AlF_{6})$,क्युप्राइट $(Cu_{2}O)$ और कैलेमाइन $(ZnCO_{3})$ सल्फाइड अयस्क नहीं हैं।
अतः,चाल्कोपायराइट्स को फेन प्लवन प्रक्रम द्वारा सांद्रित किया जाता है।

(B) सिन्नाबार $(HgS)$ एक सल्फाइड अयस्क है।
फेन प्लवन प्रक्रम का उपयोग विशेष रूप से सल्फाइड अयस्कों के सांद्रण के लिए किया जाता है।
अतः,सिन्नाबार को इस प्रक्रम द्वारा सांद्रित किया जाता है।

(A) जब $Al_2O_3$ को बॉक्साइट से सांद्र $NaOH$ विलयन का उपयोग करके निक्षालित किया जाता है,तो बनने वाला संकुल $Na[Al(OH)_4]$ है।
बॉक्साइट अयस्क के निक्षालन में शामिल रासायनिक अभिक्रिया है:
$Al_2O_3 \cdot 2H_2O + 2NaOH + 3H_2O \xrightarrow{473-523 \ K} 2Na[Al(OH)_4]$