1. Ներածություն

Անտիմոնը, որպես կարևոր գունավոր մետաղ, լայնորեն օգտագործվում է կրակմարիչներում, համաձուլվածքներում, կիսահաղորդիչներում և այլ ոլորտներում: Այնուամենայնիվ, բնության մեջ առկա անտիմոնային հանքաքարերը հաճախ համակեցության մեջ են մտնում մկնդեղի հետ, ինչը հանգեցնում է անմշակ անտիմոնում արսենի բարձր պարունակության, որը զգալիորեն ազդում է անտիմոնային արտադրանքի արդյունավետության և կիրառման վրա: Այս հոդվածը համակարգված կերպով ներկայացնում է անմշակ անտիմոնի մաքրման գործընթացում մկնդեղի հեռացման տարբեր մեթոդներ, ներառյալ պիրոմետալուրգիական մաքրումը, հիդրոմետալուրգիական մաքրումը և էլեկտրոլիտիկ մաքրումը, մանրամասն նկարագրելով դրանց սկզբունքները, գործընթացային հոսքերը, շահագործման պայմանները և առավելություններն ու թերությունները:

2. Պիրոմետալուրգիական մաքրում մկնդեղի հեռացման համար

2.1 Ալկալային մաքրման մեթոդ

2.1.1 Սկզբունք

Ալկալային մաքրման մեթոդը հեռացնում է մկնդեղը՝ հիմնվելով մկնդեղը և ալկալային մետաղական միացությունները արսենատներ առաջացնելու ռեակցիայի վրա: Հիմնական ռեակցիայի հավասարումները՝
2As + 3Na2CO3 → 2Na3AsO3 + 3CO↑
4As + 5O2 + 6Na2CO3 → 4Na3AsO4 + 6CO2↑

2.1.2 Գործընթացի հոսք

1. Հումքի պատրաստում. մանրացնել հում անտիմոնը 5-10 մմ մասնիկների և խառնել սոդայի (Na₂CO₃) հետ 10:1 զանգվածային հարաբերակցությամբ։
2. Հալեցում. Տաքացնել ռեվերբերացիոն վառարանում մինչև 850-950°C, պահել 2-3 ժամ
3. Օքսիդացում. Սեղմված օդի ներմուծում (ճնշում 0.2-0.3 ՄՊա), հոսքի արագություն 2-3 մ³/(ժ·տ)
4. Խարամի առաջացում. որպես օքսիդացնող նյութ ավելացնել համապատասխան քանակությամբ սելիտրա (NaNO₃), դեղաչափը՝ 3-5% անտիմոնի քաշի
5. Խարամի հեռացում. 30 րոպե նստելուց հետո հեռացրեք մակերեսային խարամը
6. Կրկնել գործողությունը։ Կրկնել վերը նշված գործընթացը 2-3 անգամ։

2.1.3 Գործընթացի պարամետրերի կառավարում

• Ջերմաստիճանի կառավարում. Օպտիմալ ջերմաստիճան 900±20°C
• Ալկալիի դեղաչափը. Կարգավորեք մկնդեղի պարունակության համաձայն, սովորաբար 8-12% անտիմոնի քաշի
• Օքսիդացման ժամանակը՝ 1-1.5 ժամ մեկ օքսիդացման ցիկլի համար

2.1.4 Արսենի հեռացման արդյունավետությունը

Կարող է նվազեցնել մկնդեղի պարունակությունը 2-5%-ից մինչև 0.1-0.3%

2.2 Օքսիդատիվ գոլորշիացման մեթոդ

2.2.1 Սկզբունք

Օգտագործում է այն առանձնահատկությունը, որ մկնդեղի օքսիդը (As₂O₃) ավելի ցնդող է, քան անտիմոնի օքսիդը։ As₂O₃-ը ցնդում է ընդամենը 193°C-ում, մինչդեռ Sb₂O₃-ը պահանջում է 656°C։

2.2.2 Գործընթացի հոսք

1. Օքսիդատիվ հալեցում. Տաքացնել պտտվող վառարանում մինչև 600-650°C՝ օդի ներմուծմամբ
2. Ծխնելույզի գազերի մաքրում. խտացնել և վերականգնել գոլորշիացած As₂O₃-ը
3. Վերականգնողական հալեցում. Մնացած նյութի կրճատում 1200°C-ում կոքսի միջոցով
4. Մաքրում. հետագա մաքրման համար ավելացրեք փոքր քանակությամբ սոդայի մոխիր

2.2.3 Հիմնական պարամետրեր

• Թթվածնի կոնցենտրացիան՝ 21-28%
• Բնակության ժամանակը. 4-6 ժամ
• Վառարանի պտտման արագությունը՝ 0.5-1 պտ/րոպե

3. Հիդրոմետալուրգիական մաքրում մկնդեղի հեռացման համար

3.1 Ալկալիական սուլֆիդի լվացման մեթոդ

3.1.1 Սկզբունք

Օգտագործում է այն առանձնահատկությունը, որ արսենի սուլֆիդն ավելի լավ լուծելի է ալկալիական սուլֆիդի լուծույթներում, քան անտիմոնի սուլֆիդը։ Հիմնական ռեակցիան՝
As₂S3 + 3Na2S → 2Na₃AsS3
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Անլուծելի

3.1.2 Գործընթացի հոսք

1. Սուլֆիդացում. Խառնել հում անտիմոնի փոշին ծծմբի հետ 1:0.3 զանգվածային հարաբերակցությամբ, սուլֆիդացնել 500°C-ում 1 ժամ։
2. Լվացք. Օգտագործեք 2 մոլ/լ Na₂S լուծույթ, հեղուկ-պինդ նյութ հարաբերակցությունը 5:1, խառնեք 80°C ջերմաստիճանում 2 ժամ։
3. Զտում. Զտել ֆիլտրով, մնացորդը ցածր արսենային պարունակությամբ անտիմոնային խտանյութ է
4. Վերականգնում. Na₂S-ը վերականգնելու համար ֆիլտրատի մեջ ներմուծեք H₂S:

3.1.3 Գործընթացի պայմաններ

• Na2S կոնցենտրացիան՝ 1,5-2,5 մոլ/լ
• Լվացքի pH: 12-13
• Արտահոսքի արդյունավետություն՝ As>90%, Sb կորուստ <5%

3.2 Թթվային օքսիդատիվ լվացման մեթոդ

3.2.1 Սկզբունք

Օգտագործում է մկնդեղի ավելի հեշտ օքսիդացումը թթվային պայմաններում՝ ընտրողական լուծարման համար օգտագործելով օքսիդանտներ, ինչպիսիք են FeCl₃-ը կամ H₂O₂-ը։

3.2.2 Գործընթացի հոսք

1. Լվացք. 1.5 մոլ/լ HCl լուծույթին ավելացնել 0.5 մոլ/լ FeCl₃, հեղուկ-պինդ նյութ հարաբերակցությունը՝ 8:1:
2. Պոտենցիալի վերահսկողություն. Պահպանել օքսիդացման պոտենցիալը 400-450 մՎ-ի վրա (SHE-ի համեմատ):
3. Պինդ-հեղուկային բաժանում. Վակուումային ֆիլտրացիա, ֆիլտրատն ուղարկել մկնդեղի վերականգնման
4. Լվացում. Ֆիլտրի մնացորդը 3 անգամ լվացեք նոսր աղաթթվով

4. Էլեկտրոլիտիկ մաքրման մեթոդ

4.1 Սկզբունք

Օգտագործում է անտիմոնի (+0.212 Վ) և մկնդեղի (+0.234 Վ) միջև նստվածքի պոտենցիալների տարբերությունը։

4.2 Գործընթացի հոսք

1. Անոդի պատրաստում. 400×600×20 մմ անոդային թիթեղների մեջ լցնել հում անտիմոն
2. Էլեկտրոլիտի կազմը՝ Sb³⁺ 80 գ/լ, HCl 120 գ/լ, հավելանյութ (ժելատին) 0.5 գ/լ
3. Էլեկտրոլիզի պայմաններ՝
   • Հոսանքի խտություն՝ 120-150Ա/մ²
   • Բջջի լարումը՝ 0.4-0.6 Վ
   • Ջերմաստիճան՝ 30-35°C
   • Էլեկտրոդի հեռավորությունը՝ 100 մմ
4. Ցիկլ՝ հանել բջջից յուրաքանչյուր 7-10 օրը մեկ

4.3 Տեխնիկական ցուցանիշներ

• Կաթոդային անտիմոնի մաքրությունը՝ ≥99.85%
• Արսենի հեռացման մակարդակը՝ >95%
• Հոսանքի արդյունավետություն՝ 85-90%

5. Արսենի հեռացման զարգացող տեխնոլոգիաներ

5.1 Վակուումային թորում

0.1-10Pa վակուումի դեպքում օգտագործվում է գոլորշու ճնշման տարբերությունը (As: 133Pa 550°C-ում, Sb-ը պահանջում է 1000°C):

5.2 Պլազմային օքսիդացում

Արսենի ընտրողական օքսիդացման համար օգտագործում է ցածր ջերմաստիճանի պլազմա (5000-10000K), կարճ մշակման ժամանակ (10-30 րոպե), ցածր էներգիայի սպառում։

6. Գործընթացների համեմատություն և ընտրության առաջարկություններ

Ընտրության առաջարկություններ.

• Բարձր արսենի պարունակությամբ հումք (As>3%). նախընտրելի է ալկալային սուլֆիդային լվացումը
• Միջին մկնդեղ (0.5-3%): Ալկալային մաքրում կամ էլեկտրոլիզ
• Արսենի ցածր պարունակությամբ բարձր մաքրության պահանջներ. խորհուրդ է տրվում էլեկտրոլիտիկ զտում

7. Եզրակացություն

Արսենի հեռացումը հում անտիմոնից պահանջում է հումքի բնութագրերի, արտադրանքի պահանջների և տնտեսագիտության համապարփակ քննարկում: Ավանդական պիրոմետալուրգիական մեթոդներն ունեն մեծ հզորություն, բայց զգալի շրջակա միջավայրի ճնշում. հիդրոմետալուրգիական մեթոդներն ունեն ավելի քիչ աղտոտվածություն, բայց ավելի երկար գործընթացներ. էլեկտրոլիտիկ մեթոդները ապահովում են բարձր մաքրություն, բայց սպառում են ավելի շատ էներգիա: Ապագա զարգացման ուղղությունները ներառում են.

1. Արդյունավետ կոմպոզիտային հավելումների մշակում
2. Բազմաստիճան համակցված գործընթացների օպտիմալացում
3. Արսենի ռեսուրսների օգտագործման բարելավում
4. Էներգիայի սպառման և աղտոտող արտանետումների կրճատում