1. Bevezetés

Az antimon, mint fontos színesfém, széles körben használatos égésgátlókban, ötvözetekben, félvezetőkben és más területeken. Az antimonércek azonban a természetben gyakran együtt fordulnak elő arzénnal, ami a nyers antimon magas arzéntartalmát eredményezi, ami jelentősen befolyásolja az antimontermékek teljesítményét és alkalmazását. Ez a cikk szisztematikusan bemutatja a nyers antimon tisztításában alkalmazott arzén eltávolításának különböző módszereit, beleértve a pirometallurgiai finomítást, a hidrometallurgiai finomítást és az elektrolitikus finomítást, részletezve azok alapelveit, folyamatait, működési feltételeit, valamint előnyeit és hátrányait.

2. Pirometallurgiai finomítás arzén eltávolítására

2.1 Lúgos finomítási módszer

2.1.1 Alapelv

Az alkálikus finomítási módszer az arzén és az alkálifémvegyületek közötti reakció alapján távolítja el az arzént, arzenátokat képezve. Fő reakcióegyenletek:
2As + 3Na2CO3 → 2Na3AsO3 + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na2CO3 → 4Na3AsO4 + 6CO₂↑

2.1.2 Folyamatfolyamat

1. Nyersanyag-előkészítés: A nyers antimont 5-10 mm-es részecskékre kell zúzni, majd 10:1 tömegarányban szódahamuval (Na₂CO₃) kell keverni.
2. Olvasztás: Melegítse visszaverő kemencében 850-950°C-ra, és tartsa 2-3 órán át
3. Oxidáció: Sűrített levegő bevezetése (0,2-0,3 MPa nyomás), áramlási sebesség 2-3 m³/(h·t)
4. Salakképződés: Adjon hozzá megfelelő mennyiségű salétromot (NaNO₃) oxidálószerként, az antimon tömegének 3-5%-át kitevő adagolással.
5. Salak eltávolítása: 30 perc ülepedés után távolítsa el a felületi salakot
6. Ismétlési művelet: Ismételje meg a fenti folyamatot 2-3 alkalommal

2.1.3 Folyamatparaméter-szabályozás

• Hőmérséklet-szabályozás: Optimális hőmérséklet 900±20°C
• Lúg adagolása: Az arzéntartalom szerint állítsa be, jellemzően az antimon tömegének 8-12%-a
• Oxidációs idő: 1-1,5 óra oxidációs ciklusonként

2.1.4 Arzén eltávolításának hatékonysága

2-5%-ról 0,1-0,3%-ra csökkentheti az arzéntartalmat

2.2 Oxidatív párologtatási módszer

2.2.1 Alapelv

Kihasználja azt a tulajdonságot, hogy az arzén-oxid (As₂O₃) illékonyabb, mint az antimon-oxid. Az As₂O₃ mindössze 193°C-on illékonyodik, míg az Sb₂O₃-hoz 656°C szükséges.

2.2.2 Folyamatfolyamat

1. Oxidatív olvasztás: Forgókemencében 600-650°C-ra melegítés levegőbevezetéssel
2. Füstgázkezelés: Az illékony As₂O₃ kondenzálása és kinyerése
3. Redukciós olvasztás: A maradék anyagot 1200°C-on koksszal redukálja.
4. Finomítás: Kis mennyiségű szóda hozzáadása a további tisztításhoz

2.2.3 Főbb paraméterek

• Oxigénkoncentráció: 21-28%
• Tartózkodási idő: 4-6 óra
• Kemence forgási sebessége: 0,5-1 fordulat/perc

3. Hidrometallurgiai finomítás arzén eltávolítására

3.1 Alkáli-szulfidos kioldási módszer

3.1.1 Alapelv

Az arzén-szulfid azon tulajdonságát használja ki, hogy az alkáli-szulfid oldatokban jobban oldódik, mint az antimon-szulfid. Fő reakció:
As2S3 + 3Na2S → 2Na3AsS3
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Oldhatatlan

3.1.2 Folyamatfolyamat

1. Szulfidálás: Nyers antimonport kénnel 1:0,3 tömegarányban összekeverünk, majd 500°C-on 1 órán át szulfidáljuk.
2. Kioldás: Használjon 2 mol/l Na₂S oldatot, folyadék-szilárd arány 5:1, keverje 80°C-on 2 órán át
3. Szűrés: Szűrőpréses szűrés, a maradék alacsony arzéntartalmú antimonkoncentrátum
4. Regenerálás: H₂S bevitele a szűrletbe a Na₂S regenerálásához

3.1.3 Folyamatfeltételek

• Na2S koncentráció: 1,5-2,5 mol/l
• Kioldódási pH: 12-13
• Kioldódási hatékonyság: As>90%, Sb veszteség<5%

3.2 Savas oxidatív kioldási módszer

3.2.1 Alapelv

Az arzén savas körülmények között történő könnyebb oxidációját használja ki, oxidálószereket, például FeCl₃-t vagy H₂O₂-t használva a szelektív oldódáshoz.

3.2.2 Folyamatfolyamat

1. Kioldás: 1,5 mol/l HCl-oldathoz adjunk 0,5 mol/l FeCl₃-t, folyadék-szilárd arány 8:1
2. Potenciálszabályozás: Az oxidációs potenciál fenntartása 400-450 mV-on (a SHE-vel szemben)
3. Szilárd-folyadék elválasztás: Vákuumszűrés, szűrlet küldése arzén-visszanyerésre
4. Mosás: A szűrőmaradványt háromszor mossa át híg sósavval

4. Elektrolitikus finomítási módszer

4.1 Alapelv

Az antimon (+0,212 V) és az arzén (+0,234 V) közötti lerakódási potenciálkülönbséget használja ki.

4.2 Folyamatáram

1. Anód előkészítése: Nyers antimon öntése 400×600×20 mm-es anódlemezekbe
2. Elektrolit összetétel: Sb³⁺ 80g/l, HCl 120g/l, adalékanyag (zselatin) 0,5g/l
3. Elektrolízis körülményei:
   • Áramsűrűség: 120-150A/m²
   • Cellafeszültség: 0,4-0,6 V
   • Hőmérséklet: 30-35°C
   • Elektróda távolság: 100 mm
4. Ciklus: 7-10 naponta távolítsuk el a cellából

4.3 Technikai mutatók

• Katód antimon tisztasága: ≥99,85%
• Arzén eltávolítási arány: >95%
• Jelenlegi hatásfok: 85-90%

5. Feltörekvő arzén eltávolítási technológiák

5.1 Vákuumdesztilláció

0,1-10 Pa vákuum alatt gőznyomáskülönbséget használ (As: 133 Pa 550°C-on, Sb esetén 1000°C szükséges).

5.2 Plazmaoxidáció

Alacsony hőmérsékletű plazmát (5000-10000K) használ a szelektív arzénoxidációhoz, rövid feldolgozási idő (10-30 perc), alacsony energiafogyasztás.

6. Folyamat-összehasonlítás és kiválasztási ajánlások

Kiválasztási ajánlások:

• Magas arzéntartalmú betáplálás (As>3%): Előnyben részesítjük az alkáli-szulfidos kioldást
• Közepes arzéntartalmú (0,5-3%): Lúgos finomítás vagy elektrolízis
• Alacsony arzéntartalmú, nagy tisztaságú követelmények: Elektrolitikus finomítás ajánlott

7. Következtetés

Az arzén nyers antimonból történő eltávolítása átfogó mérlegelést igényel a nyersanyag jellemzői, a termékkövetelmények és a gazdaságosság tekintetében. A hagyományos pirometallurgiai módszerek nagy kapacitással, de jelentős környezeti terheléssel járnak; a hidrometallurgiai módszerek kevesebb szennyezéssel járnak, de hosszabb folyamatokat igényelnek; az elektrolitikus módszerek nagy tisztaságúak, de több energiát fogyasztanak. A jövőbeli fejlesztési irányok a következők:

1. Hatékony kompozit adalékanyagok fejlesztése
2. Többlépcsős kombinált folyamatok optimalizálása
3. Az arzénforrás-felhasználás javítása
4. Az energiafogyasztás és a szennyezőanyag-kibocsátás csökkentése