1. Hyrje

Antimoni, si një metal i rëndësishëm jo-ferroz, përdoret gjerësisht në retardantët e flakës, aliazhet, gjysmëpërçuesit dhe fusha të tjera. Megjithatë, xehet e antimonit në natyrë shpesh bashkëjetojnë me arsenin, duke rezultuar në përmbajtje të lartë të arsenikut në antimonin bruto që ndikon ndjeshëm në performancën dhe aplikimet e produkteve të antimonit. Ky artikull prezanton në mënyrë sistematike metoda të ndryshme për heqjen e arsenikut në pastrimin e antimonit bruto, duke përfshirë rafinimin pirometalurgjik, rafinimin hidrometalurgjik dhe rafinimin elektrolitik, duke detajuar parimet e tyre, rrjedhat e procesit, kushtet e funksionimit dhe avantazhet/disavantazhet.

2. Rafinimi pirometalurgjik për heqjen e arsenikut

2.1 Metoda e Rafinimit Alkalik

2.1.1 Parimi

Metoda e rafinimit alkalik largon arsenikun bazuar në reagimin midis arsenikut dhe përbërjeve të metaleve alkaline për të formuar arsenate. Ekuacionet kryesore të reagimit:
2As + 3Na2CO3 → 2Na3AsO3 + 3CO↑
4As + 5O2 + 6Na2CO3 → 4Na3AsO4 + 6CO2↑

2.1.2 Rrjedha e Procesit

1. Përgatitja e lëndës së parë: Thërrmoni antimonin e papërpunuar në grimca 5-10 mm dhe përzieni me hirin e sodës (Na₂CO₃) në një raport masiv prej 10:1.
2. Shkrirja: Ngroheni në një furrë reverberuese në 850-950°C, mbajeni për 2-3 orë.
3. Oksidimi: Futja e ajrit të kompresuar (presioni 0.2-0.3MPa), shkalla e rrjedhjes 2-3m³/(h·t)
4. Formimi i skorjeve: Shtoni sasinë e duhur të nitratit (NaNO₃) si oksidues, doza 3-5% e peshës së antimonit.
5. Heqja e skorjeve: Pasi të vendoset për 30 minuta, hiqni skorjet sipërfaqësore.
6. Përsëritja e veprimit: Përsëriteni procesin e mësipërm 2-3 herë

2.1.3 Kontrolli i Parametrave të Procesit

• Kontrolli i temperaturës: Temperatura optimale 900±20°C
• Doza e alkalit: Rregulloni sipas përmbajtjes së arsenikut, zakonisht 8-12% e peshës së antimonit
• Koha e oksidimit: 1-1.5 orë për cikël oksidimi

2.1.4 Efikasiteti i Largimit të Arsenikut

Mund të zvogëlojë përmbajtjen e arsenikut nga 2-5% në 0.1-0.3%

2.2 Metoda e Avullimit Oksidues

2.2.1 Parimi

Përdor karakteristikën që oksidi i arsenikut (As₂O₃) është më i avullueshëm se oksidi i antimonit. As₂O₃ avullohet vetëm në 193°C, ndërsa Sb₂O₃ kërkon 656°C.

2.2.2 Rrjedha e Procesit

1. Shkrirja oksidative: Ngroheni në një furrë rrotulluese në 600-650°C me futjen e ajrit
2. Trajtimi i gazrave të oxhakut: Kondensimi dhe rikuperimi i As₂O₃ të avulluar
3. Shkrirja reduktuese: Reduktoni materialin e mbetur në 1200°C me koks
4. Rafinimi: Shtoni një sasi të vogël hiri sode për pastrim të mëtejshëm

2.2.3 Parametrat kryesorë

• Përqendrimi i oksigjenit: 21-28%
• Koha e qëndrimit: 4-6 orë
• Shpejtësia e rrotullimit të furrës: 0.5-1r/min

3. Rafinimi hidrometalurgjik për heqjen e arsenikut

3.1 Metoda e Shpëlarjes së Sulfurit Alkali

3.1.1 Parimi

Shfrytëzon karakteristikën që sulfidi i arsenikut ka tretshmëri më të lartë në tretësirat e sulfurit alkali sesa sulfidi i antimonit. Reaksioni kryesor:
As2S3 + 3Na2S → 2Na3AsS3
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → I patretshëm

3.1.2 Rrjedha e Procesit

1. Sulfurizimi: Përzieni pluhurin e papërpunuar të antimonit me squfur në raportin masiv 1:0.3, sulfidojeni në 500°C për 1 orë.
2. Shpëlarja: Përdorni tretësirë ​​2mol/L Na₂S, raporti lëng-solid 5:1, përzieni në 80°C për 2 orë.
3. Filtrimi: Filtrohet me presë filtri, mbetja është koncentrat antimoni me përmbajtje të ulët arseniku
4. Rigjenerimi: Futni H₂S në filtrat për të rigjeneruar Na₂S

3.1.3 Kushtet e Procesit

• Përqendrimi i Na2S: 1,5-2,5mol/L
• pH i rrjedhjes: 12-13
• Efikasiteti i shpëlarjes: As>90%, humbja e Sb <5%

3.2 Metoda e Shpëlarjes Oksiduese Acidike

3.2.1 Parimi

Shfrytëzon oksidimin më të lehtë të arsenikut në kushte acidike, duke përdorur oksidantë si FeCl₃ ose H₂O₂ për tretje selektive.

3.2.2 Rrjedha e Procesit

1. Shpëlarja: Në tretësirë ​​HCl 1.5mol/L, shtoni 0.5mol/L FeCl₃, raporti lëng-i ngurtë 8:1
2. Kontroll i potencialit: Ruajeni potencialin e oksidimit në 400-450mV (kundrejt SHE)
3. Ndarja e ngurtë-lëngshme: Filtrim me vakum, dërgimi i filtratit për rikuperimin e arsenikut
4. Larja: Lani mbetjet e filtrit 3 herë me acid klorhidrik të holluar

4. Metoda e Rafinimit Elektrolitik

4.1 Parimi

Shfrytëzon ndryshimin në potencialet e depozitimit midis antimonit (+0.212V) dhe arsenikut (+0.234V).

4.2 Rrjedha e Procesit

1. Përgatitja e anodës: Derdhni antimon të papërpunuar në pllaka anode 400×600×20 mm
2. Përbërja e elektroliteve: Sb³⁺ 80g/L, HCl 120g/L, shtesë (xhelatinë) 0.5g/L
3. Kushtet e elektrolizës:
   • Dendësia e rrymës: 120-150A/m²
   • Tensioni i qelizës: 0.4-0.6V
   • Temperatura: 30-35°C
   • Distanca e elektrodës: 100 mm
4. Cikli: Hiqeni nga qeliza çdo 7-10 ditë

4.3 Treguesit Teknikë

• Pastërtia e antimonit të katodës: ≥99.85%
• Shkalla e heqjes së arsenikut: >95%
• Efikasiteti i rrymës: 85-90%

5. Teknologjitë në zhvillim e sipër për largimin e arsenikut

5.1 Distilimi në vakum

Nën vakum 0.1-10Pa, shfrytëzon ndryshimin e presionit të avullit (Si: 133Pa në 550°C, Sb kërkon 1000°C).

5.2 Oksidimi i plazmës

Përdor plazmë me temperaturë të ulët (5000-10000K) për oksidimin selektiv të arsenikut, kohë të shkurtër përpunimi (10-30min), konsum të ulët energjie.

6. Krahasimi i Proceseve dhe Rekomandimet e Përzgjedhjes

Rekomandime për përzgjedhje:

• Lëndë ushqyese me përmbajtje të lartë arseniku (As>3%): Preferohet shpëlarja me sulfur alkali
• Arsenik i mesëm (0.5-3%): Rafinim alkalik ose elektrolizë
• Kërkesat për pastërti të lartë me arsenik të ulët: Rekomandohet rafinimi elektrolitik

7. Përfundim

Largimi i arsenikut nga antimoni i papërpunuar kërkon një shqyrtim gjithëpërfshirës të karakteristikave të lëndës së parë, kërkesave të produktit dhe ekonomisë. Metodat tradicionale pirometalurgjike kanë kapacitet të madh, por presion të konsiderueshëm mjedisor; metodat hidrometalurgjike kanë më pak ndotje, por procese më të gjata; metodat elektrolitike prodhojnë pastërti të lartë, por konsumojnë më shumë energji. Drejtimet e zhvillimit të ardhshëm përfshijnë:

1. Zhvillimi i aditivëve të përbërë efikasë
2. Optimizimi i proceseve të kombinuara me shumë faza
3. Përmirësimi i shfrytëzimit të burimeve të arsenikut
4. Ulja e konsumit të energjisë dhe emetimeve të ndotjes