1. Inleiding

Antimoon, as 'n belangrike nie-ysterhoudende metaal, word wyd gebruik in vlamvertragers, legerings, halfgeleiers en ander velde. Antimoonertse in die natuur bestaan ​​egter dikwels saam met arseen, wat lei tot 'n hoë arseeninhoud in ru-antimoon wat die werkverrigting en toepassings van antimoonprodukte aansienlik beïnvloed. Hierdie artikel stel sistematies verskeie metodes vir arseenverwydering in ru-antimoonsuiwering bekend, insluitend pirometallurgiese raffinering, hidrometallurgiese raffinering en elektrolitiese raffinering, en beskryf hul beginsels, prosesvloei, bedryfstoestande en voordele/nadele.

2. Pirometallurgiese Raffinering vir Arseenverwydering

2.1 Alkaliese Raffineringsmetode

2.1.1 Beginsel

Die alkaliese raffineringsmetode verwyder arseen gebaseer op die reaksie tussen arseen en alkalimetaalverbindings om arsenate te vorm. Belangrikste reaksievergelykings:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

2.1.2 Prosesvloei

1. Grondstofvoorbereiding: Verkrummel ru-antimoon in 5-10 mm deeltjies en meng met soda-as (Na₂CO₃) teen 'n massaverhouding van 10:1.
2. Smelt: Verhit in 'n nagalmoond tot 850-950°C, hou vir 2-3 uur
3. Oksidasie: Voer saamgeperste lug in (druk 0.2-0.3MPa), vloeitempo 2-3m³/(h·t)
4. Slakvorming: Voeg gepaste hoeveelheid salpeter (NaNO₃) as oksidant by, dosis 3-5% van antimoongewig
5. Slakverwydering: Nadat dit vir 30 minute afgesak het, verwyder oppervlakslak
6. Herhaal die bewerking: Herhaal die bogenoemde proses 2-3 keer

2.1.3 Prosesparameterbeheer

• Temperatuurbeheer: Optimale temperatuur 900±20°C
• Alkali-dosis: Pas aan volgens arseeninhoud, tipies 8-12% van antimoongewig
• Oksidasietyd: 1-1.5 uur per oksidasiesiklus

2.1.4 Arseenverwyderingsdoeltreffendheid

Kan arseeninhoud verminder van 2-5% tot 0.1-0.3%

2.2 Oksidatiewe Vervlugtigingmetode

2.2.1 Beginsel

Benut die eienskap dat arseenoksied (As₂O₃) meer vlugtig is as antimoonoksied. As₂O₃ vervlugtig slegs teen 193°C, terwyl Sb₂O₃ 656°C benodig.

2.2.2 Prosesvloei

1. Oksidatiewe smelting: Verhit in 'n roterende oond tot 600-650°C met lugtoevoer
2. Rookgasbehandeling: Kondenseer en herwin vervlugtige As₂O₃
3. Reduksiesmelting: Reduseer oorblywende materiaal by 1200°C met kooks
4. Raffinering: Voeg 'n klein hoeveelheid soda-as by vir verdere suiwering.

2.2.3 Sleutelparameters

• Suurstofkonsentrasie: 21-28%
• Verblyftyd: 4-6 uur
• Oondrotasiespoed: 0.5-1r/min

3. Hidrometallurgiese Raffinering vir Arseenverwydering

3.1 Alkalisulfied-uitlogingsmetode

3.1.1 Beginsel

Benut die eienskap dat arseensulfied hoër oplosbaarheid in alkalisulfiedoplossings het as antimoonsulfied. Hoofreaksie:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Onoplosbaar

3.1.2 Prosesvloei

1. Sulfidasie: Meng ru-antimoonpoeier met swael teen 'n massaverhouding van 1:0.3, sulfidiseer by 500°C vir 1 uur.
2. Uitloging: Gebruik 'n 2mol/L Na₂S-oplossing, vloeistof-vastestofverhouding 5:1, roer by 80°C vir 2 uur.
3. Filtrering: Filtreer met filterpers, residu is lae-arseen antimoonkonsentraat
4. Regenerasie: Voeg H₂S in die filtraat in om Na₂S te regenereer

3.1.3 Prosesvoorwaardes

• Na₂S-konsentrasie: 1,5-2,5mol/L
• Uitlogings-pH: 12-13
• Uitlogingsdoeltreffendheid: As> 90%, Sb-verlies <5%

3.2 Suur Oksidatiewe Uitlogingsmetode

3.2.1 Beginsel

Benut arseen se makliker oksidasie in suur toestande, deur oksidante soos FeCl₃ of H₂O₂ te gebruik vir selektiewe ontbinding.

3.2.2 Prosesvloei

1. Uitloging: In 1.5mol/L HCl-oplossing, voeg 0.5mol/L FeCl₃ by, vloeistof-vastestof-verhouding 8:1
2. Potensiaalbeheer: Handhaaf oksidasiepotensiaal teen 400-450 mV (teenoor SHE)
3. Vastestof-vloeistof skeiding: Vakuumfiltrasie, stuur filtraat na arseenherwinning
4. Was: Was filterresidu 3 keer met verdunde soutsuur

4. Elektrolitiese Raffineringsmetode

4.1 Beginsel

Benut die verskil in afsettingspotensiale tussen antimoon (+0.212V) en arseen (+0.234V).

4.2 Prosesvloei

1. Anodevoorbereiding: Giet ru-antimoon in 400 × 600 × 20 mm anodeplate
2. Elektrolietsamestelling: Sb³⁺ 80 g/L, HCl 120 g/L, bymiddel (gelatien) 0.5 g/L
3. Elektrolise-toestande:
   • Stroomdigtheid: 120-150A/m²
   • Selspanning: 0.4-0.6V
   • Temperatuur: 30-35°C
   • Elektrode-afstand: 100 mm
4. Siklus: Verwyder elke 7-10 dae uit die sel

4.3 Tegniese Aanwysers

• Katode-antimoon suiwerheid: ≥99.85%
• Arseenverwyderingskoers: >95%
• Huidige doeltreffendheid: 85-90%

5. Opkomende tegnologieë vir die verwydering van arseen

5.1 Vakuumdistillasie

Onder 0.1-10 Pa vakuum, gebruik dampdrukverskil (As: 133 Pa teen 550°C, Sb benodig 1000°C).

5.2 Plasma-oksidasie

Gebruik laetemperatuurplasma (5000-10000K) vir selektiewe arseenoksidasie, kort verwerkingstyd (10-30 min), lae energieverbruik.

6. Prosesvergelyking en seleksie-aanbevelings

Seleksie-aanbevelings:

• Hoë-arseen voer (As>3%): Verkies alkali sulfied uitloging
• Medium arseen (0.5-3%): Alkaliese raffinering of elektrolise
• Lae-arseen hoë-suiwerheidsvereistes: Elektrolitiese raffinering word aanbeveel

7. Gevolgtrekking

Arseenverwydering uit ru-antimoon vereis omvattende oorweging van grondstofeienskappe, produkvereistes en ekonomie. Tradisionele pirometallurgiese metodes het groot kapasiteit, maar beduidende omgewingsdruk; hidrometallurgiese metodes het minder besoedeling, maar langer prosesse; elektrolitiese metodes produseer hoë suiwerheid, maar verbruik meer energie. Toekomstige ontwikkelingsrigtings sluit in:

1. Ontwikkeling van doeltreffende saamgestelde bymiddels
2. Optimalisering van meerfasige gekombineerde prosesse
3. Verbetering van arseenhulpbronbenutting
4. Vermindering van energieverbruik en besoedelingsvrystellings