Roasting and Calcination Questions in Gujarati

(A) કેલ્સિનેશન એ કાચી ધાતુને મર્યાદિત હવાના પુરવઠામાં ગરમ કરીને કાર્બોનેટ અથવા જલીય ઓક્સાઇડને તેમના સંબંધિત ધાતુના ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા છે.
$ZnO$ અને $MgO$ પહેલેથી જ તેમના ઓક્સાઇડ સ્વરૂપમાં છે,તેથી તેમને કેલ્સિનેશનની જરૂર નથી.

(C) ધાતુના સલ્ફાઈડનું ધાતુમાં રિડક્શન એ ધાતુના ઓક્સાઈડના રિડક્શનની તુલનામાં ઉષ્માગતિશાસ્ત્રની દ્રષ્ટિએ પ્રતિકૂળ છે.
ધાતુના ઓક્સાઈડનું $C$ અથવા $CO$ જેવા સામાન્ય રિડક્શનકર્તાઓનો ઉપયોગ કરીને રિડક્શન કરવું સરળ છે કારણ કે $CO_2$ નું નિર્માણ અત્યંત ઉષ્માક્ષેપક છે.
તેનાથી વિપરીત,સલ્ફાઈડનું રિડક્શન મુશ્કેલ છે અને તેમાં વધુ ઉર્જાની જરૂર પડે છે.
તેથી,સલ્ફાઈડ અયસ્કને પહેલા 'રોસ્ટિંગ' (ભુંજણ) પ્રક્રિયા દ્વારા ધાતુના ઓક્સાઈડમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે,જે ત્યારબાદના રિડક્શનને વધુ કાર્યક્ષમ બનાવે છે.

(B) ભૂંજન એ ધાતુશાસ્ત્રીય પ્રક્રિયા છે જેમાં અયસ્કને ધાતુના ગલનબિંદુથી નીચેના તાપમાને હવામાં ગરમ કરવામાં આવે છે.
$I$. ભૂંજનનો ઉપયોગ સલ્ફાઇડ અયસ્કને ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે. આ વિધાન સાચું છે.
$II$. ભૂંજન સામાન્ય રીતે ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે કારણ કે સલ્ફાઇડ અયસ્કના ઓક્સિડેશનથી ઘણી ઉષ્મા મુક્ત થાય છે. આ વિધાન સાચું છે.
$III$. ભેજ અને અસ્થિર અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે જળયુક્ત ઓક્સાઇડ અને ઓક્સિસાલ્ટ અયસ્કને ગરમ કરવાની પ્રક્રિયાને કેલ્સિનેશન કહેવાય છે,ભૂંજન નહીં. આ વિધાન ખોટું છે.
$IV$. અયસ્કના સંકેન્દ્રણ પછી ભૂંજન કરવામાં આવે છે જેથી સંકેન્દ્રિત અયસ્કને રિડક્શન માટે યોગ્ય સ્વરૂપમાં ફેરવી શકાય. આ વિધાન સાચું છે.
તેથી,વિધાનો $I, II$ અને $IV$ સાચા છે.

(C) કેલ્સિનેશન એ અયસ્કને મર્યાદિત હવા અથવા હવાની ગેરહાજરીમાં ગરમ કરવાની પ્રક્રિયા છે,જેથી બાષ્પશીલ અશુદ્ધિઓ અથવા સ્ફટિકજળ દૂર કરી શકાય અથવા કાર્બોનેટનું ઓક્સાઇડમાં વિઘટન કરી શકાય.
$PbCO_3 \to PbO + CO_2$ એ કેલ્સિનેશન પ્રક્રિયા છે.
$Fe_2O_3 \cdot 3H_2O \to Fe_2O_3 + 3H_2O$ એ કેલ્સિનેશન પ્રક્રિયા છે (પાણી દૂર કરવું).
$PbS \to PbSO_4$ એ ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા (ભૂંજન) છે,કેલ્સિનેશન નથી,કારણ કે તેમાં સલ્ફાઇડ અયસ્કમાં ઓક્સિજન ઉમેરવામાં આવે છે.
તેથી,$PbS \to PbSO_4$ એ ભૂંજન પ્રક્રિયા છે,કેલ્સિનેશન નથી.

(C) કેલ્સિનેશન એ અયસ્કને હવાના અભાવમાં સખત ગરમ કરવાની પ્રક્રિયા છે જેથી બાષ્પશીલ અશુદ્ધિઓ અથવા ભેજ દૂર થાય અને કાર્બોનેટ અથવા હાઇડ્રોક્સાઇડનું ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતર થાય.
$PbCO_3 \rightarrow PbO + CO_2$ (કેલ્સિનેશન)
$Fe_2O_3 \cdot 3H_2O \rightarrow Fe_2O_3 + 3H_2O$ (કેલ્સિનેશન)
$PbS + 1.5O_2 \rightarrow PbO + SO_2$ (રોસ્ટિંગ)
$PbS + 2O_2 \rightarrow PbSO_4$ (રોસ્ટિંગ)
$PbSO_4$ સામાન્ય રીતે સલ્ફાઇડ અયસ્કના રોસ્ટિંગ દરમિયાન બને છે,કેલ્સિનેશન દરમિયાન નહીં.
તેથી,$PbS \rightarrow PbSO_4$ ફેરફાર કેલ્સિનેશન દરમિયાન જોવા મળતો નથી.

(A) કેલ્સિનેશન એ અયસ્કને મર્યાદિત હવા અથવા હવાની ગેરહાજરીમાં તેના ગલનબિંદુથી નીચેના તાપમાને ગરમ કરવાની પ્રક્રિયા છે.
$1$. કાર્બોનેટ અયસ્ક ઓક્સાઇડ બનાવવા માટે વિઘટિત થાય છે (દા.ત.,$ZnCO_3 \rightarrow ZnO + CO_2$).
$2$. ભેજ અને બાષ્પશીલ અશુદ્ધિઓ દૂર થાય છે.
$3$. ફ્યુઝનને રોકવા માટે પ્રક્રિયાને ગલનબિંદુથી નીચે રાખવામાં આવે છે.
$4$. વિકલ્પ $A$ ખોટો છે કારણ કે અશુદ્ધિઓને તત્વના બાષ્પ સ્વરૂપે દૂર કરવી એ રોસ્ટિંગ અથવા ચોક્કસ નિસ્યંદન પ્રક્રિયાઓની લાક્ષણિકતા છે,કેલ્સિનેશનની નહીં.
$5$. વિકલ્પ $D$ ખોટો છે કારણ કે કેલ્સિનેશનમાં ઓક્સિડેશનનો સમાવેશ થતો નથી.

(D) જલીય એલ્યુમિના $(Al_2O_3 \cdot 2H_2O)$ નું નિર્જળ એલ્યુમિના $(Al_2O_3)$ માં રૂપાંતર કાચી ધાતુને હવા વગર અથવા મર્યાદિત હવામાં ગરમ કરીને કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાને $Calcination$ (કેલ્સીનેશન) કહેવામાં આવે છે. રાસાયણિક પ્રક્રિયા: $Al_2O_3 \cdot 2H_2O(s) \xrightarrow{\Delta} Al_2O_3(s) + 2H_2O(g)$.

(D) કેલ્સિનેશન એ કાચી ધાતુને મર્યાદિત હવાના પુરવઠામાં અથવા હવાની ગેરહાજરીમાં સખત ગરમ કરવાની પ્રક્રિયા છે.
તેના મુખ્ય કાર્યો નીચે મુજબ છે:
$1$. કાચી ધાતુમાંથી ભેજ દૂર કરવો.
$2$. અસ્થિર અશુદ્ધિઓ અને કાર્બનિક પદાર્થો દૂર કરવા.
$3$. કાર્બોનેટનું ઓક્સાઇડમાં વિઘટન કરવું (દા.ત.,$CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$).
તેથી,આપેલા તમામ વિકલ્પો સાચા છે.

(D) કેલ્સીનેશન એ અયસ્કને હવાના અભાવમાં અથવા મર્યાદિત હવાના પુરવઠામાં સખત ગરમ કરવાની પ્રક્રિયા છે,જેથી બાષ્પશીલ અશુદ્ધિઓ અને ભેજ દૂર કરી શકાય.
તે સામાન્ય રીતે કાર્બોનેટ અથવા હાઇડ્રોક્સાઇડ અયસ્ક માટે વપરાય છે.
પ્રક્રિયા $MgCO_3 \to MgO + CO_2$ માં,મેગ્નેશિયમ કાર્બોનેટને ગરમ કરીને મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ મેળવવામાં આવે છે,જે કેલ્સીનેશનનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે.
વિકલ્પ $A$ એ લીચિંગ પ્રક્રિયા દર્શાવે છે,જ્યારે વિકલ્પો $B$ અને $C$ એ રોસ્ટિંગ (ભૂંજન) પ્રક્રિયાઓ દર્શાવે છે.

(D) સલ્ફરને સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ $(SO_2)$ તરીકે દૂર કરવા માટે સલ્ફાઈડ અયસ્કને વધારાની હવાના સંપર્કમાં ગરમ કરવાની પ્રક્રિયાને ભૂંજન (Roasting) કહે છે.
ઉદાહરણ તરીકે,$2FeS_2 + \frac{11}{2}O_2 \rightarrow Fe_2O_3 + 4SO_2$.

(D) હવાની ગેરહાજરીમાં કાચી ધાતુને તેના ગલનબિંદુ કરતા નીચા તાપમાને ગરમ કરવાની પ્રક્રિયાને $Calcination$ (કેલ્સીનેશન) કહે છે.
$Calcination$ સામાન્ય રીતે કાર્બોનેટ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ અયસ્ક માટે વપરાય છે જેથી બાષ્પશીલ અશુદ્ધિઓ અને ભેજ દૂર કરી શકાય અને અયસ્કને તેના ઓક્સાઇડ સ્વરૂપમાં ફેરવી શકાય.

(D) $Roasting$ (ભૂંજન) અને $Calcination$ (કેલ્સિનેશન) બંને ધાતુશાસ્ત્રીય પ્રક્રિયાઓ છે જેનો ઉપયોગ કાચી ધાતુને તેના સંબંધિત ધાતુના ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે.
$Roasting$ માં કાચી ધાતુને વધારાની હવા (સામાન્ય રીતે સલ્ફાઇડ કાચી ધાતુ માટે) ની હાજરીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે.
$Calcination$ માં કાચી ધાતુને હવાની ગેરહાજરીમાં અથવા મર્યાદિત પુરવઠામાં (સામાન્ય રીતે કાર્બોનેટ અથવા હાઇડ્રેટેડ કાચી ધાતુ માટે) ગરમ કરવામાં આવે છે.
તેથી,બંને પ્રક્રિયાઓ ધાતુના ઓક્સાઇડના નિર્માણમાં પરિણમે છે.

(B) કેલ્સિનેશન એ અયસ્કને મર્યાદિત હવાના પુરવઠામાં અથવા હવાની ગેરહાજરીમાં સખત ગરમ કરવાની પ્રક્રિયા છે.
તે મુખ્યત્વે કાર્બોનેટ અયસ્કમાંથી પાણી (ભેજ) અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ જેવી બાષ્પશીલ અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે વપરાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે,$ZnCO_3 \xrightarrow{\Delta} ZnO + CO_2 \uparrow$.

(C) કોપર પાઇરાઇટ્સ એટલે $CuFeS_2$. ભૂંજનની પ્રક્રિયા દરમિયાન,$CuFeS_2$ ને હવાની (ઓક્સિજન) હાજરીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $2CuFeS_2 + O_2 \rightarrow Cu_2S + 2FeS + SO_2$.
આમ,ભૂંજન પછી મળતા મિશ્રણમાં $Cu_2S$ અને $FeS$ હોય છે અને $SO_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.

(B) ભુંજન એ એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં અયસ્કને વધારાની હવા (ઓક્સિજન) ની હાજરીમાં સખત ગરમ કરવામાં આવે છે.
તાંબાના નિષ્કર્ષણમાં,અયસ્કને દળ્યા અને સાંદ્રણ કર્યા પછી,તેને રિવર્બરેટરી ભઠ્ઠીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે.
કોપર પાયરાઇટ્સ $(CuFeS_2)$ નું આંશિક ઓક્સિડેશન થાય છે અને અયસ્કમાં રહેલા સલ્ફરનો કેટલોક ભાગ સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ $(SO_2)$ તરીકે દૂર થાય છે.
આપેલ સમીકરણ $2CuFeS_2 + O_2 \rightarrow Cu_2S + 2FeS + SO_2$ એ કોપર પાયરાઇટ્સનું આંશિક ભુંજન દર્શાવે છે.

(N/A) ઝિંક બ્લેન્ડ $(ZnS)$ માંથી ઝિંક મેળવવા માટેના વિવિધ તબક્કાઓ નીચે મુજબ છે:
$(i)$ અયસ્કનું સંકેન્દ્રણ: અયસ્કને ફીણ પ્લવન પદ્ધતિ દ્વારા સંકેન્દ્રિત કરવામાં આવે છે.
$(ii)$ ભૂંજન (Roasting): સંકેન્દ્રિત અયસ્કને હવાની હાજરીમાં ગરમ કરીને ઝિંક ઓક્સાઇડમાં ફેરવવામાં આવે છે.
$2 ZnS + 3 O_{2} \longrightarrow 2 ZnO + 2 SO_{2}$
$(iii)$ રિડક્શન: ઝિંક ઓક્સાઇડને કોક સાથે ગરમ કરીને ઝિંક ધાતુમાં રિડક્શન કરવામાં આવે છે.
$ZnO + C \xrightarrow{673 \ K} Zn + CO$
$(iv)$ વિદ્યુતવિભાજનીય શુદ્ધિકરણ: અશુદ્ધ ઝિંકને વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા શુદ્ધ કરવામાં આવે છે,જેમાં ઝિંક સલ્ફેટ $(ZnSO_{4})$ ના એસિડિક દ્રાવણનો ઉપયોગ વિદ્યુતવિભાજ્ય તરીકે થાય છે.
એનોડ: $Zn \longrightarrow Zn^{2+} + 2e^{-}$
કેથોડ: $Zn^{2+} + 2e^{-} \longrightarrow Zn$

(N/A) ભુંજન એ સલ્ફાઇડ અયસ્કને ધાતુના ગલનબિંદુથી નીચેના તાપમાને હવાની નિયમિત હાજરીમાં ગરમ કરીને ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા છે. ઉદાહરણ તરીકે,$Zn$,$Pb$ અને $Cu$ ની સલ્ફાઇડ અયસ્ક આ પ્રક્રિયા દ્વારા તેમના સંબંધિત ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
$2ZnS + 3O_2 \xrightarrow{\Delta} 2ZnO + 2SO_2$
$2PbS + 3O_2 \xrightarrow{\Delta} 2PbO + 2SO_2$
$2Cu_2S + 3O_2 \xrightarrow{\Delta} 2Cu_2O + 2SO_2$
બીજી તરફ,કેલ્સિનેશન એ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને કાર્બોનેટ અયસ્કને ધાતુના ગલનબિંદુથી નીચેના તાપમાને હવાની ગેરહાજરીમાં અથવા મર્યાદિત પુરવઠામાં ગરમ કરીને ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા છે. આ પ્રક્રિયા બાષ્પશીલ પદાર્થોને દૂર કરે છે અને પાછળ ધાતુનો ઓક્સાઇડ રહે છે. ઉદાહરણ તરીકે,$Fe$ ના હાઇડ્રોક્સાઇડ,$Zn$,$Ca$ અને $Mg$ ના કાર્બોનેટ આ પ્રક્રિયા દ્વારા તેમના સંબંધિત ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
$Fe_2O_3 \cdot 3H_2O \xrightarrow{\Delta} Fe_2O_3 + 3H_2O$
$ZnCO_3(s) \xrightarrow{\Delta} ZnO(s) + CO_2(g)$
$CaMg(CO_3)_2 \xrightarrow{\Delta} CaO(s) + MgO(s) + 2CO_2(g)$

(N/A) સંકેન્દ્રિત અયસ્કને એવા સ્વરૂપમાં પરિવર્તિત કરવી જોઈએ જે રિડક્શન માટે યોગ્ય હોય. સામાન્ય રીતે,સલ્ફાઈડ અયસ્કને રિડક્શન પહેલાં ઑક્સાઈડમાં પરિવર્તિત કરવામાં આવે છે,કારણ કે સલ્ફાઈડ કે કાર્બોનેટ જેવા અન્ય સંયોજનો કરતા ધાતુના ઑક્સાઈડનું રિડક્શન કરવું વધુ સરળ છે.

(N/A) સંકેન્દ્રિત અયસ્કને ઓક્સાઈડમાં ફેરવવાની બે રીતો છે: $(A)$ નિસ્તાપન (Calcination) અને $(B)$ ભૂંજન (Roasting).
$(A)$ નિસ્તાપન (Calcination): નિસ્તાપનમાં અયસ્કને હવાના અભાવમાં અથવા મર્યાદિત પુરવઠામાં ગરમ કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા બાષ્પશીલ અશુદ્ધિઓને દૂર કરે છે અને ધાતુ ઑક્સાઈડ બાકી રહે છે.
$Fe_{2}O_{3} \cdot xH_{2}O_{(s)} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} Fe_{2}O_{3(s)} + xH_{2}O_{(g)}$
$ZnCO_{3(s)} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} ZnO_{(s)} + CO_{2(g)}$
$CaCO_{3} \cdot MgCO_{3(s)} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} CaO_{(s)} + MgO_{(s)} + 2CO_{2(g)}$
$(B)$ ભૂંજન (Roasting): ભૂંજનમાં અયસ્કને ધાતુના ગલનબિંદુથી નીચા તાપમાને હવાના નિયમિત પુરવઠા સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે.
સલ્ફાઈડ અયસ્કને લગતી કેટલીક પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$2ZnS + 3O_{2} \rightarrow 2ZnO + 2SO_{2}$
$2PbS + 3O_{2} \rightarrow 2PbO + 2SO_{2}$
$2Cu_{2}S + 3O_{2} \rightarrow 2Cu_{2}O + 2SO_{2}$
કૉપરની સલ્ફાઈડ અયસ્કને પરાવર્તની ભઠ્ઠીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે. જો અયસ્ક આયર્ન ધરાવતી હોય,તો તેને ગરમ કરતાં પહેલાં સિલિકા સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે. આયર્ન ઑક્સાઈડ આયર્ન સિલિકેટના 'ધાતુમલ (slag)' તરીકે દૂર થાય છે અને કૉપર 'કૉપર મેટ્ટે (matte)' સ્વરૂપમાં મળે છે,જે $Cu_{2}S$ અને $FeS$ ધરાવે છે.
$FeO + SiO_{2} \rightarrow FeSiO_{3}$
ઉત્પાદિત $SO_{2}$ વાયુનો ઉપયોગ $H_{2}SO_{4}$ ના ઉત્પાદનમાં થાય છે.

(N/A) સંકેન્દ્રિત અયસ્કને ઓક્સાઈડમાં ફેરવવાની બે મુખ્ય રીતો છે: $(A)$ નિસ્તાપન $(Calcination)$ અને $(B)$ ભૂંજન $(Roasting)$.
$(A)$ નિસ્તાપન $(Calcination)$: નિસ્તાપનમાં અયસ્કને હવાના ગેરહાજરીમાં અથવા મર્યાદિત પુરવઠામાં ગરમ કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા બાષ્પશીલ અશુદ્ધિઓને દૂર કરે છે અને ધાતુ ઓક્સાઈડ બાકી રહે છે.
$Fe_2O_3 \cdot xH_2O(s) \xrightarrow{\Delta} Fe_2O_3(s) + xH_2O(g)$
$ZnCO_3(s) \xrightarrow{\Delta} ZnO(s) + CO_2(g)$
$CaCO_3 \cdot MgCO_3(s) \xrightarrow{\Delta} CaO(s) + MgO(s) + 2CO_2(g)$
$(B)$ ભૂંજન $(Roasting)$: ભૂંજનમાં અયસ્કને ધાતુના ગલનબિંદુથી નીચા તાપમાને હવાના નિયમિત પુરવઠા સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે.
સલ્ફાઈડ અયસ્ક સાથેની કેટલીક પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$2ZnS + 3O_2 \rightarrow 2ZnO + 2SO_2$
$2PbS + 3O_2 \rightarrow 2PbO + 2SO_2$
$2Cu_2S + 3O_2 \rightarrow 2Cu_2O + 2SO_2$
કોપરની સલ્ફાઈડ અયસ્કને પરાવર્તની ભઠ્ઠીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે. જો અયસ્કમાં આયર્ન હોય,તો તેને ગરમ કરતા પહેલા સિલિકા સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે. આયર્ન ઓક્સાઈડ આયર્ન સિલિકેટના 'ધાતુમલ' $(slag)$ $(FeSiO_3)$ તરીકે દૂર થાય છે અને કોપર 'કોપર મેટ' $(matte)$ સ્વરૂપમાં મળે છે,જેમાં $Cu_2S$ અને $FeS$ હોય છે.
$FeO + SiO_2 \rightarrow FeSiO_3$
ઉત્પન્ન થતો $SO_2$ વાયુ $H_2SO_4$ ના ઉત્પાદનમાં વપરાય છે.

(N/A) કેન્દ્રિત અયસ્કમાંથી ધાતુઓના અલગીકરણની પ્રક્રિયામાં બે મુખ્ય તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે:
$(i)$ ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતરણ
$(ii)$ ઓક્સાઇડનું ધાતુમાં રિડક્શન
તબક્કો $1$: ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતરણ:
$(i)$ કેલ્સિનેશન: કેલ્સિનેશનમાં અયસ્કને હવાના અભાવમાં અથવા મર્યાદિત પુરવઠામાં ગરમ કરવામાં આવે છે. તે બાષ્પશીલ પદાર્થો અને ભેજને દૂર કરે છે,અને પાછળ ધાતુનો ઓક્સાઇડ બાકી રહે છે:
$Fe_{2}O_{3} \cdot xH_{2}O_{(s)} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} Fe_{2}O_{3_{(s)}} + xH_{2}O_{(g)}$
$ZnCO_{3_{(s)}} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} ZnO_{(s)} + CO_{2_{(g)}}$
$CaCO_{3} \cdot MgCO_{3_{(s)}} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} CaO_{(s)} + MgO_{(s)} + 2CO_{2_{(g)}}$
$(ii)$ ભૂંજન (Roasting): ભૂંજનમાં,અયસ્કને ધાતુના ગલનબિંદુથી નીચેના તાપમાને ભઠ્ઠીમાં હવાની નિયમિત હાજરીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે. આ સામાન્ય રીતે સલ્ફાઇડ અયસ્ક માટે વપરાય છે:
$2ZnS_{(s)} + 3O_{2_{(g)}} \rightarrow 2ZnO_{(s)} + 2SO_{2_{(g)}}$
$2PbS_{(s)} + 3O_{2_{(g)}} \rightarrow 2PbO_{(s)} + 2SO_{2_{(g)}}$
$2Cu_{2}S_{(s)} + 3O_{2_{(g)}} \rightarrow 2Cu_{2}O_{(s)} + 2SO_{2_{(g)}}$
કોપરના સલ્ફાઇડ અયસ્કને રિવરબરેટરી ભઠ્ઠીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે. જો અયસ્કમાં લોખંડ હોય,તો તેને ગરમ કરતા પહેલા સિલિકા સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે. આયર્ન ઓક્સાઇડ આયર્ન સિલિકેટ સ્લેગ $(FeSiO_{3})$ તરીકે દૂર થાય છે અને કોપર મેટના સ્વરૂપમાં કોપર ઉત્પન્ન થાય છે,જેમાં $Cu_{2}S$ અને $FeS$ હોય છે.

(N/A) ધાતુના સલ્ફાઈડ કરતાં ધાતુના ઓક્સાઈડનું રિડક્શન કરવું થર્મોડાયનેમિકલી સરળ છે. ધાતુના સલ્ફાઈડનું રિડક્શન મુશ્કેલ છે કારણ કે ધાતુ-સલ્ફર બંધ વધુ સ્થાયી હોય છે અને ઓક્સાઈડના રિડક્શનની સરખામણીમાં આ પ્રક્રિયા ઓછી સ્વયંભૂ હોય છે. તેથી,સલ્ફાઈડ અયસ્કને પહેલાં ભૂંજન (roasting) દ્વારા ઓક્સાઈડ અયસ્કમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે,જેનું ત્યારબાદ સરળતાથી ધાતુમાં રિડક્શન કરી શકાય છે.

(A) કેલ્સિનેશનમાં કાર્બોનેટ અયસ્કને ગરમ કરવામાં આવે છે,જે $CO_{2}$ વાયુ મુક્ત કરે છે,જે ગ્લોબલ વોર્મિંગ માટે જવાબદાર મુખ્ય ગ્રીનહાઉસ વાયુ છે.
રોસ્ટિંગમાં સલ્ફાઇડ અયસ્કને ગરમ કરવામાં આવે છે,જે $SO_{2}$ વાયુ મુક્ત કરે છે,જે એસિડ વર્ષા માટે જવાબદાર મુખ્ય પ્રદૂષક છે.
તેથી,કેલ્સિનેશન અને રોસ્ટિંગ અનુક્રમે ગ્લોબલ વોર્મિંગ અને એસિડ વર્ષા તરફ દોરી જાય છે.

(B) ભુંજન (Roasting) પ્રક્રિયામાં,ધાતુ સલ્ફાઇડ $(MS)$ અયસ્કનું ધાતુ ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતર થાય છે અને સલ્ફર $SO_{2}$ વાયુ સ્વરૂપે દૂર થાય છે.
$2 MS + 3 O_{2} \xrightarrow{\Delta} 2 MO + 2 SO_{2} \uparrow$

(A) $ZnCO_{3(s)} \xrightarrow{\Delta} ZnO_{(s)} + CO_{2(g)}$
હવાની ગેરહાજરીમાં ગરમ કરવાની પ્રક્રિયાને કેલ્સિનેશન કહેવાય છે.
$(B)$ $2ZnS_{(s)} + 3O_{2(g)} \longrightarrow 2ZnO_{(s)} + 2SO_{2(g)}$
હવાની હાજરીમાં ગરમ કરવાની પ્રક્રિયાને રોસ્ટિંગ કહેવાય છે.
તેથી,$(A)$ એ કેલ્સિનેશન છે અને $(B)$ એ રોસ્ટિંગ છે.

(A) સાચો વિકલ્પ $A$ છે.
પ્રક્રિયા $2ZnS_{(s)} + 3O_{2(g)} \xrightarrow{\Delta} 2ZnO_{(s)} + 2SO_{2(g)}$ છે.
આ પ્રક્રિયાને 'રોસ્ટિંગ' (ભુંજણ) કહેવામાં આવે છે,જેમાં સલ્ફાઈડ અયસ્કને હવાની નિયમિત હાજરીમાં ધાતુના ગલનબિંદુથી નીચેના તાપમાને ગરમ કરીને તેના ઓક્સાઈડ સ્વરૂપમાં ફેરવવામાં આવે છે.

(A) ધાતુશાસ્ત્રમાં,સલ્ફાઇડ અયસ્કને સૌ પ્રથમ ભૂંજન (roasting) દ્વારા ઓક્સાઇડમાં ફેરવવામાં આવે છે કારણ કે સલ્ફાઇડ કરતાં ધાતુના ઓક્સાઇડનું રિડક્શન કરવું ઉષ્માગતિશાસ્ત્રની દ્રષ્ટિએ સરળ છે.
$2 ZnS + 3 O_2 \rightarrow 2 ZnO + 2 SO_2$
કાર્બનનો ઉપયોગ કરીને ધાતુના ઓક્સાઇડનું રિડક્શન કરવું સરળ છે કારણ કે $CO_2$ નું નિર્માણ વધુ અનુકૂળ છે અને $CO_2$ એક સ્થાયી વાયુ છે,જ્યારે કાર્બન સાથે સલ્ફાઇડનું રિડક્શન કરવું મુશ્કેલ છે અને ઘણીવાર તે $CS_2$ ના નિર્માણ તરફ દોરી જાય છે,જે ઓછું સ્થાયી છે અને દૂર કરવું મુશ્કેલ છે.
તેથી,વિધાન-$I$ અને વિધાન-$II$ બંને સાચા છે.

(D) કેલ્સિનેશન એ ભેજ અને અસ્થિર અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે હવાના અભાવમાં અથવા મર્યાદિત પુરવઠામાં અયસ્કને ગરમ કરવાની પ્રક્રિયા છે.
વિકલ્પ $A$ એ લિમોનાઈટનું નિર્જલીકરણ (કેલ્સિનેશન) છે.
વિકલ્પ $B$ એ ચૂનાના પથ્થરનું કેલ્સિનેશન છે.
વિકલ્પ $C$ એ ડોલોમાઈટનું કેલ્સિનેશન છે.
વિકલ્પ $D$ $(2PbS + 3O_2 \xrightarrow{\Delta} 2PbO + 2SO_2)$ માં સલ્ફાઈડ અયસ્કની ઓક્સિજન સાથેની પ્રક્રિયા થાય છે,જે રોસ્ટિંગ (ભૂંજન) ની વ્યાખ્યા છે.

(B) ઝિંક બ્લેન્ડ $(ZnS)$ માંથી ઝિંકનું નિષ્કર્ષણ નીચે મુજબના તબક્કાઓ દ્વારા થાય છે:
$1$. ભુંજન: ઝિંક બ્લેન્ડને હવાની હાજરીમાં ગરમ કરીને ઝિંક ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે $(ZnS + 3O_2 \rightarrow 2ZnO + 2SO_2)$.
$2$. રિડક્શન: મેળવેલ ઝિંક ઓક્સાઇડ $(ZnO)$ નું કાર્બન (કોક) નો ઉપયોગ કરીને રિડક્શન કરવામાં આવે છે $(ZnO + C \rightarrow Zn + CO)$.
તેથી,વિકલ્પ $B$ સાચો છે.

(A) જ્યારે સલ્ફાઈડ અયસ્કને શેકવામાં આવે છે,ત્યારે તેને હવાની વધુ પડતી હાજરીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે જેથી $SO_{2}$ વાયુ બને છે.
$S + O_{2} \longrightarrow SO_{2} (X)$
ઉદાહરણ તરીકે: $2ZnS + 3O_{2} \longrightarrow 2ZnO + 2SO_{2}$
ત્યારબાદ,$X$ $(SO_{2})$ સક્રિય ચારકોલની હાજરીમાં $Cl_{2}$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $Y$ $(SO_{2}Cl_{2})$ આપે છે:
$SO_{2} + Cl_{2} \xrightarrow{\text{activated charcoal}} SO_{2}Cl_{2} (Y)$
આમ,$Y$ એ $SO_{2}Cl_{2}$ છે.

(D) સાચું વિધાન વિકલ્પ $(D)$ માં આપેલ છે.
- ભુંજનમાં અયસ્કને હવાની નિયમિત હાજરીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે.
- કેલ્સિનેશનમાં અયસ્કને તેના ગલનબિંદુથી નીચે ગરમ કરવામાં આવે છે.
- સ્મેલ્ટિંગ એ એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા ધાતુ તેના ગલનબિંદુથી ઉપરના તાપમાને મેળવવામાં આવે છે.
- કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનું કેલ્સિનેશન $(CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2)$ એ ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા છે કારણ કે તેને આગળ વધવા માટે ઉષ્માની જરૂર પડે છે.

(C) કેલ્સિનેશન એ અયસ્કને તેના ગલનબિંદુથી નીચે હવાની ગેરહાજરીમાં અથવા મર્યાદિત પુરવઠામાં સખત ગરમ કરીને તેના ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા છે. કાર્બોનેટ અયસ્કને કાર્બન ડાયોક્સાઇડના નુકસાન દ્વારા તેમના સંબંધિત ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.
$CaCO_{3} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} CaO + CO_{2} \uparrow$

(D) ભૂંજન એ ધાતુના ગલનબિંદુથી નીચેના તાપમાને ભઠ્ઠીમાં હવાની નિયમિત હાજરીમાં અયસ્કને ગરમ કરવાની પ્રક્રિયા છે. $ZnS$ (ઝિંક બ્લેન્ડ) એ સલ્ફાઈડ અયસ્ક છે,અને સલ્ફાઈડ અયસ્કને તેમના ઓક્સાઈડમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે હંમેશા ભૂંજન કરવામાં આવે છે,કેલ્સિનેશન નહીં. તેથી,ઝિંક બ્લેન્ડનું કેલ્સિનેશન કરવામાં આવે છે તે વિધાન ખોટું છે.

(B) ભૂંજન એ એક ધાતુશાસ્ત્રીય પ્રક્રિયા છે જેમાં સલ્ફાઈડ યુક્ત કાચી ધાતુને હવા અથવા ઓક્સિજનના નિયમિત પુરવઠામાં ગરમ કરીને તેના ઓક્સાઈડ સ્વરૂપમાં ફેરવવામાં આવે છે.
પ્રક્રિયા $2 PbS + 3 O_2 \longrightarrow 2 PbO + 2 SO_2$ માં,લેડ સલ્ફાઈડ $(PbS)$ ને ઓક્સિજનની હાજરીમાં ગરમ કરીને લેડ ઓક્સાઈડ $(PbO)$ અને સલ્ફર ડાયોક્સાઈડ $(SO_2)$ મેળવવામાં આવે છે.
તેથી,આ પ્રક્રિયા ભૂંજનનું ઉદાહરણ છે.
વિકલ્પ $A$ કેલ્સિનેશન દર્શાવે છે,વિકલ્પ $C$ કાર્બનનો ઉપયોગ કરીને રિડક્શન દર્શાવે છે,અને વિકલ્પ $D$ સ્લેગ (ધાતુમલ) બનવાની પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.

(B) કાસ્ટ આયર્નમાંથી રોટ આયર્ન બનાવવાની પ્રક્રિયામાં,રિવરબરેટરી ફર્નેસમાં લાઈમસ્ટોન $(CaCO_3)$ નું અસ્તર કરવામાં આવે છે.
$CaCO_3$ એ સિલિકોન જેવી અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે ફ્લક્સ તરીકે કાર્ય કરે છે,જેનું ઓક્સિડેશન થઈને $SiO_2$ બને છે.
$CaO + SiO_2 \longrightarrow CaSiO_3$ (સ્લેગ).
આમ,$CaCO_3$ એ વપરાતું ફ્લક્સ છે.

(A) આયર્ન પાયરાઇટ,એટલે કે $FeS_2$,ને 'ફૂલ્સ ગોલ્ડ' તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
તે લોખંડના નિષ્કર્ષણ માટે આદર્શ અયસ્ક નથી કારણ કે તે ભુંજન પ્રક્રિયા દરમિયાન સલ્ફર ધરાવતા પ્રદૂષિત વાયુઓ,જેમ કે $SO_2$ અને $SO_3$,ઉત્પન્ન કરે છે.
જોકે તે ઉષ્માગતિશાસ્ત્રની દ્રષ્ટિએ શક્ય અને સ્થિર છે,પરંતુ આ વાયુઓની પર્યાવરણીય અસરને કારણે તે અનિચ્છનીય છે.
તેથી,વિકલ્પ $(A)$ સાચો જવાબ છે.

(C) ભૂંજન એ એક ધાતુશાસ્ત્રીય પ્રક્રિયા છે જેમાં સલ્ફાઇડ અયસ્કને વધારાની હવા (ઓક્સિજન) ની હાજરીમાં ગરમ કરીને તેને અનુરૂપ ધાતુના ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાં,પ્રક્રિયા $2ZnS + 3O_2 \longrightarrow 2ZnO + 2SO_2$ એ ઝિંક સલ્ફાઇડ $(ZnS)$ અયસ્કનું ઝિંક ઓક્સાઇડ $(ZnO)$ માં રૂપાંતર કરવા માટેની ભૂંજન પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.

(D) કેલ્સિનેશન એ અયસ્કને મર્યાદિત હવા અથવા હવાની ગેરહાજરીમાં ગરમ કરવાની પ્રક્રિયા છે જેથી બાષ્પશીલ અશુદ્ધિઓ અને ભેજ દૂર કરી શકાય.
તે સામાન્ય રીતે કાર્બોનેટ અથવા જલીય ઓક્સાઇડ અયસ્ક માટે વપરાય છે.
પ્રક્રિયા $Fe_2O_3 \cdot x H_2O \xrightarrow{\Delta} Fe_2O_{3(s)} + x H_2O_{(g)}$ એ લિમોનાઈટમાંથી સ્ફટિકજળ દૂર કરવાની પ્રક્રિયા દર્શાવે છે,જે કેલ્સિનેશનનું ઉદાહરણ છે.