1. Вовед

Антимонот, како важен обоен метал, е широко користен во средства за забавување на пламенот, легури, полупроводници и други области. Сепак, рудите на антимон во природата често коегзистираат со арсен, што резултира со висока содржина на арсен во суровиот антимон што значително влијае на перформансите и примената на производите од антимон. Оваа статија систематски воведува различни методи за отстранување на арсен при прочистување на суровиот антимон, вклучувајќи пирометалуршко рафинирање, хидрометалуршко рафинирање и електролитичко рафинирање, детално опишувајќи ги нивните принципи, процеси на обработка, услови за работа и предности/недостатоци.

2. Пирометалуршко рафинирање за отстранување на арсен

2.1 Метод на алкално рафинирање

2.1.1 Принцип

Методот на алкално рафинирање го отстранува арсенот врз основа на реакцијата помеѓу арсенот и соединенијата на алкалните метали за да се формираат арсенати. Главни реакциони равенки:
2As + 3Na2CO3 → 2Na3AsO3 + 3CO↑
4As + 5O2 + 6Na2CO3 → 4Na3AsO4 + 6CO2↑

2.1.2 Тек на процесот

1. Подготовка на суровина: Скршете го суровиот антимон на честички од 5-10 mm и измешајте го со сода пепел (Na₂CO₃) во масен сооднос од 10:1.
2. Топење: Загревање во реверберативна печка до 850-950°C, држење 2-3 часа
3. Оксидација: Воведување на компримиран воздух (притисок 0,2-0,3MPa), проток 2-3m³/(h·t)
4. Формирање на згура: Додадете соодветна количина на шалитра (NaNO₃) како оксиданс, доза од 3-5% од тежината на антимонот.
5. Отстранување на згура: По таложење 30 минути, отстранете ја површинската згура
6. Повторување на операцијата: Повторете го горенаведениот процес 2-3 пати

2.1.3 Контрола на параметрите на процесот

• Контрола на температурата: Оптимална температура 900±20°C
• Доза на алкали: Прилагодете според содржината на арсен, обично 8-12% од тежината на антимонот
• Време на оксидација: 1-1,5 часа по циклус на оксидација

2.1.4 Ефикасност на отстранување на арсен

Може да ја намали содржината на арсен од 2-5% на 0,1-0,3%

2.2 Метод на оксидативна испарливост

2.2.1 Принцип

Користи карактеристика дека арсеновиот оксид (As₂O₃) е поиспарлив од антимоновиот оксид. As₂O₃ испарува на само 193°C, додека Sb₂O₃ бара 656°C.

2.2.2 Тек на процесот

1. Оксидативно топење: Загревање во ротациона печка на 600-650°C со воведување на воздух
2. Третман на димни гасови: Кондензирање и враќање на испарливиот As₂O₃
3. Редукциско топење: Намалување на преостанатиот материјал на 1200°C со кокс
4. Рафинирање: Додадете мала количина на сода пепел за понатамошно прочистување

2.2.3 Клучни параметри

• Концентрација на кислород: 21-28%
• Време на престој: 4-6 часа
• Брзина на ротација на печката: 0,5-1r/min

3. Хидрометалуршко рафинирање за отстранување на арсен

3.1 Метод на истекување на алкален сулфид

3.1.1 Принцип

Ја користи карактеристиката дека арсен сулфидот има поголема растворливост во раствори на алкален сулфид отколку антимон сулфидот. Главна реакција:
As2S3 + 3Na2S → 2Na3AsS3
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Нерастворлив

3.1.2 Тек на процесот

1. Сулфидација: Измешајте суров антимон во прав со сулфур во масен сооднос 1:0,3, сулфидизирајте на 500°C во тек на 1 час.
2. Исцедување: Користете раствор од 2mol/L Na₂S, сооднос течност-цврста материја 5:1, мешајте на 80°C во тек на 2 часа.
3. Филтрација: Филтрирајте со филтер-преса, остатокот е концентрат од антимон со ниска содржина на арсен.
4. Регенерација: Внесете H₂S во филтратот за да го регенерирате Na₂S

3.1.3 Услови на процесот

• Концентрација на Na2S: 1,5-2,5mol/L
• pH вредност на истекување: 12-13
• Ефикасност на испирање: As>90%, загуба на Sb <5%

3.2 Метод на кисело оксидативно исцедување

3.2.1 Принцип

Го користи полесното оксидирање на арсенот во кисели услови, користејќи оксиданси како FeCl₃ или H₂O₂ за селективно растворање.

3.2.2 Тек на процесот

1. Исцедување: Во раствор од 1,5 mol/L HCl, додадете 0,5 mol/L FeCl₃, сооднос течност-цврста материја 8:1.
2. Контрола на потенцијалот: Одржувајте го потенцијалот за оксидација на 400-450mV (во споредба со SHE)
3. Одвојување на цврсто-течно: Вакуумска филтрација, испраќање на филтратот за регенерација на арсен
4. Перење: Измијте ги остатоците од филтерот 3 пати со разредена хлороводородна киселина

4. Метод на електролитичко рафинирање

4.1 Принцип

Ја користи разликата во потенцијалите на таложење помеѓу антимонот (+0,212V) и арсенот (+0,234V).

4.2 Тек на процесот

1. Подготовка на анода: Лиење суров антимон во анодни плочи од 400×600×20 mm
2. Состав на електролити: Sb³⁺ 80g/L, HCl 120g/L, додаток (желатин) 0,5g/L
3. Услови за електролиза:
   • Густина на струја: 120-150A/m²
   • Напон на ќелијата: 0,4-0,6V
   • Температура: 30-35°C
   • Растојание на електродата: 100 mm
4. Циклус: Отстранете од ќелијата на секои 7-10 дена

4.3 Технички индикатори

• Чистота на катоден антимон: ≥99,85%
• Стапка на отстранување на арсен: >95%
• Струјна ефикасност: 85-90%

5. Нови технологии за отстранување на арсен

5.1 Вакуумска дестилација

Под вакуум од 0,1-10Pa, се користи разлика во притисокот на пареа (како: 133Pa на 550°C, Sb бара 1000°C).

5.2 Оксидација на плазма

Користи плазма со ниска температура (5000-10000K) за селективна оксидација на арсен, кратко време на обработка (10-30 минути), мала потрошувачка на енергија.

6. Споредба на процеси и препораки за избор

Препораки за избор:

• Високо арсенска храна (As>3%): Претпочитаат истекување со алкален сулфид
• Среден арсен (0,5-3%): Алкално рафинирање или електролиза
• Барања за висока чистота со ниска содржина на арсен: Препорачано електролитичко рафинирање

7. Заклучок

Отстранувањето на арсен од суровиот антимон бара сеопфатно разгледување на карактеристиките на суровината, барањата за производот и економијата. Традиционалните пирометалуршки методи имаат голем капацитет, но значителен притисок врз животната средина; хидрометалуршките методи имаат помало загадување, но подолги процеси; електролитичките методи произведуваат висока чистота, но трошат повеќе енергија. Идните насоки за развој вклучуваат:

1. Развивање на ефикасни композитни адитиви
2. Оптимизирање на повеќестепени комбинирани процеси
3. Подобрување на искористувањето на ресурсите од арсен
4. Намалување на потрошувачката на енергија и емисиите на загадување