1. Inngangur

Antimon, sem mikilvægur málmur sem ekki er járn, er mikið notaður í logavarnarefnum, málmblöndum, hálfleiðurum og öðrum sviðum. Hins vegar finnast antimonmálmgrýti í náttúrunni oft samhliða arseni, sem leiðir til mikils arseninnihalds í hráantimoni sem hefur veruleg áhrif á afköst og notkun antimonafurða. Þessi grein kynnir kerfisbundið ýmsar aðferðir til að fjarlægja arsen við hreinsun hráantimons, þar á meðal hitafræðilega hreinsun, vatnsfræðilega hreinsun og rafgreiningarhreinsun, og lýsir ítarlega meginreglum þeirra, ferlisflæði, rekstrarskilyrðum og kostum/göllum.

2. Pímetallurgísk hreinsun til að fjarlægja arsen

2.1 Aðferð við basíska hreinsun

2.1.1 Meginregla

Basísk hreinsunaraðferð fjarlægir arsen með efnahvarfi milli arsens og basískra málmasambanda til að mynda arsenöt. Helstu efnahvarfsjöfnur:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO4 + 6CO₂↑

2.1.2 Ferliflæði

1. Undirbúningur hráefnis: Myljið óhreinsað antimon í 5-10 mm agnir og blandið saman við sódaösku (Na₂CO₃) í massahlutfallinu 10:1.
2. Bræðsla: Hitið í eftirköstunarofni í 850-950°C, haldið í 2-3 klukkustundir
3. Oxun: Innleiða þrýstiloft (þrýstingur 0,2-0,3 MPa), rennslishraði 2-3 m³/(h·t)
4. Gjallmyndun: Bætið við viðeigandi magni af saltpétri (NaNO₃) sem oxunarefni, skammtur 3-5% af þyngd antímons.
5. Fjarlæging á gjall: Eftir að hafa setið í 30 mínútur skal fjarlægja yfirborðsgjall
6. Endurtaka aðgerð: Endurtakið ofangreint ferli 2-3 sinnum

2.1.3 Stýring á ferlisbreytum

• Hitastýring: Kjörhitastig 900±20°C
• Skammtur basa: Stillið eftir arseninnihaldi, venjulega 8-12% af þyngd antímons.
• Oxunartími: 1-1,5 klukkustundir á oxunarhringrás

2.1.4 Skilvirkni fjarlægingar arseniks

Getur dregið úr arseninnihaldi úr 2-5% í 0,1-0,3%

2.2 Aðferð við oxunargufun

2.2.1 Meginregla

Nýtir sér þann eiginleika að arsenoxíð (As₂O₃) er rokgjörnara en antimonoxíð. As₂O₃ gufar upp við aðeins 193°C, en Sb₂O₃ þarfnast 656°C.

2.2.2 Ferliflæði

1. Oxunarbræðsla: Hitað í snúningsofni í 600-650°C með loftinntöku.
2. Meðhöndlun útblástursgass: Þétti og endurheimti rokgjörn As₂O₃
3. Afoxunarbræðsla: Afoxaðu eftirstandandi efni við 1200°C með kóksi
4. Hreinsun: Bætið við litlu magni af sódaösku til frekari hreinsunar.

2.2.3 Lykilþættir

• Súrefnisþéttni: 21-28%
• Dvalartími: 4-6 klukkustundir
• Snúningshraði ofnsins: 0,5-1r/mín

3. Vatnsmálmvinnsluhreinsun til að fjarlægja arsen

3.1 Aðferð til að útskola basísksúlfíðs

3.1.1 Meginregla

Nýtir sér þann eiginleika að arseniksúlfíð hefur meiri leysni í basískum súlfíðlausnum en antímónsúlfíð. Helstu viðbrögð:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Óleysanlegt

3.1.2 Ferliflæði

1. Súlfíðun: Blandið óhreinsuðu antímondufti saman við brennistein í massahlutfallinu 1:0,3, súlfíðið við 500°C í 1 klukkustund.
2. Útskolun: Notið 2 mól/L Na₂S lausn, hlutfall vökva og fasts efnis 5:1, hrærið við 80°C í 2 klukkustundir.
3. Síun: Síað með síupressu, leifarnar eru antímonþykkni með lágu arseninnihaldi
4. Endurnýjun: Setjið H₂S í síuvökvann til að endurnýja Na₂S

3.1.3 Ferlisskilyrði

• Na₂S styrkur: 1,5-2,5mól/L
• Útskolun pH: 12-13
• Útskolunarhagkvæmni: As> 90%, Sb tap <5%

3.2 Aðferð við súr oxunarútskolun

3.2.1 Meginregla

Nýtir auðveldari oxun arsens við súrar aðstæður, með því að nota oxunarefni eins og FeCl₃ eða H₂O₂ til sértækrar upplausnar.

3.2.2 Ferliflæði

1. Útskolun: Í 1,5 mól/L af HCl lausn, bætið við 0,5 mól/L af FeCl₃, hlutfall vökva og fasts efnis 8:1
2. Möguleg stjórnun: Halda oxunarmöguleika við 400-450mV (samanborið við SHE)
3. Aðskilnaður fasts efnis og vökva: Lofttæmissíun, send síuvökvi til arsenvinnslu
4. Þvottur: Þvoið leifar af síu 3 sinnum með þynntri saltsýru

4. Rafgreiningaraðferð

4.1 Meginregla

Nýtir mismuninn á útfellingarspennu milli antimons (+0,212V) og arsens (+0,234V).

4.2 Ferliflæði

1. Undirbúningur anóðu: Steyptu óhreinsað antimon í 400 × 600 × 20 mm anóðuplötur
2. Rafvökvasamsetning: Sb³⁺ 80 g/L, HCl 120 g/L, aukefni (gelatín) 0,5 g/L
3. Rafgreiningarskilyrði:
   • Núverandi þéttleiki: 120-150A/m²
   • Rafmagnsspenna: 0,4-0,6V
   • Hitastig: 30-35°C
   • Rafskautsfjarlægð: 100 mm
4. Hringrás: Fjarlægja úr frumunni á 7-10 daga fresti

4.3 Tæknilegar vísbendingar

• Hreinleiki antímons í kaþóðu: ≥99,85%
• Fjarlægingarhlutfall arseniks: >95%
• Núverandi skilvirkni: 85-90%

5. Nýjar tæknilausnir til að fjarlægja arsen

5.1 Lofttæmiseiming

Undir 0,1-10 Pa lofttæmi, nýtir gufuþrýstingsmun (As: 133 Pa við 550°C, Sb þarf 1000°C).

5.2 Oxun í plasma

Notar lághitaplasma (5000-10000K) fyrir sértæka arsenoxun, stuttan vinnslutíma (10-30 mín.), lág orkunotkun.

6. Tillögur um samanburð á ferlum og val á þeim

Ráðleggingar um val:

• Fóður með háu arseninnihaldi (As>3%): Helst útskolun með basískum súlfíði
• Miðlungs arsen (0,5-3%): Basísk hreinsun eða rafgreining
• Kröfur um lágt arsen og mikla hreinleika: Mælt er með rafgreiningu

7. Niðurstaða

Fjarlæging arsens úr hráefnisantimoni krefst ítarlegrar skoðunar á eiginleikum hráefnisins, kröfum um vöruna og hagkvæmni. Hefðbundnar aðferðir við hitamálmvinnslu hafa mikla afkastagetu en verulegan umhverfisþrýsting; vatnsmálmvinnsluaðferðir hafa minni mengun en lengri ferli; rafgreiningaraðferðir framleiða mikla hreinleika en neyta meiri orku. Framtíðarþróunaráætlanir eru meðal annars:

1. Þróun skilvirkra samsettra aukefna
2. Að fínstilla margstiga sameinuð ferli
3. Að bæta nýtingu arsenauðlinda
4. Að draga úr orkunotkun og mengunarlosun