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电解法电解熔融硫化锑液提取高纯度锑

日期:2018-08-17 11:10 人气:
        美国研究人员发现了一种利用电熔炼金属的方法,潜在地革新了金属材料的生产方式。该团队在与电池做不相关的电化学工作时取得了突破性进展。
       最近,美国研究者在无意间发现一种电解熔融金属的方法,采用此电解法,他们在熔融的硫化锑液中,获得了99.9%纯度的锑,而且没有产生任何污染,如果此法能够得到应用那无疑是对金属冶炼工艺的又一次的技术革命。
        锑在合金中的主要作用是增加硬度,常被称为金属或合金的硬化剂。在金属中加入比例不等的锑后,金属的硬度就会加大,可以用来制造军火,所以锑被称为战略金属。锑及锑化合物首先使用于耐磨合金、印刷铅字合金及军火工业,是重要的战略物资(所谓战略金属指的是大量用于军事制造工业的金属,对国防建设有着至关重要的作用。比如钨合金,钢铁等。此外,稀有金属钽、锶、锑、镉、铱、铋、铑、镍、锆、铬、钴、铟等等,也都具有战略意义,对发展和巩固国防建设不可或缺的)。
        其实,早在公元前3100年的埃及前王朝时代,三硫化二锑就被当作眼影粉使用。而在埃及发现的镀锑铜器,也可以追溯到公元前2500年至前2200年间。中国是世界上发现、使用锑较早的国家之一。
        随着科学技术的发展,锑现已被广泛用于生产各种阻燃剂、合金、陶瓷、玻璃、颜料、半导体元件、医药及化工等领域。其中用于阻燃剂生产的锑约占锑消耗总量的60%,制造电池中的合金材料、滑动轴承和焊接剂所消耗的锑约占20%,其他方面的消耗约为20%。
        最近,美国研究者在无意间发现一种可以电解熔融金属的方法,采用此电解法,他们在熔融的硫化锑液中,获得了99.9%纯度的锑,而且没有产生任何污染,如果此法能够得到应用那无疑是对金属冶炼工艺的又一次的技术革命。
        不过就目前来看,我国是锑的生产大国,站到全球市场的80%左右,那么我国主要冶炼锑的方法有哪些呢?
         锑的冶炼方法有火法和湿法两种。我国用的矿物原料,主要是硫化矿(辉锑矿),其次是氧化矿和复杂锑铅矿(主要是脆硫锑铅矿)。这些矿石通常要用选矿方法选出富块矿和精矿进行冶炼。
1、火法炼锑 硫化矿经挥发焙烧或挥发熔炼,使Sb2S3变成Sb2O3(俗称锑氧),再经还原熔炼和精炼,成为金属锑。还可用沉淀熔炼法直接生产粗锑。
 
2、锑氧生产有4种方法:①硫化锑块矿的挥发焙烧;②硫化锑精矿闪速挥发焙烧;③硫化锑精矿鼓风炉挥发熔炼;④硫化锑精矿旋涡炉挥发熔炼。
 
3、还原熔炼和火法精炼挥发焙烧和挥发熔炼所产锑氧含杂质很少,配入煤和少量纯碱(Na2CO3),在反射炉内还原熔炼成粗锑。如需精炼,可继续加入纯碱,碱熔化后把压缩空气鼓入锑液,进行碱性精炼。
4、电解精炼采用电解方法进行精炼,能获得纯度较高的锑并能回收粗锑中的贵金属和其他有价值金属。
 
5、沉淀熔炼此法适于处理富矿,不宜处理含铅的矿石。小规模生产多用坩埚炉,大规模生产用反射炉,有的厂用电炉。
 
6、氧化锑矿石熔炼用鼓风炉熔炼成粗锑,鼓风炉适应范围大,可以处理难熔矿石,对矿石品位要求不严格,还允许氧化矿石中混有部分硫化矿。熔炼时以铁矿石、石灰石为熔剂,以焦炭为还原剂,产出粗锑。
 
7、复杂锑铅矿石熔炼这是一种难冶炼的矿石类型,广西大厂以脆硫锑铅矿为原料,采用沸腾炉焙烧,反射炉还原熔炼,所产粗合金吹炼挥发锑、锑烟尘还原熔炼精炼生产高铅锑、精铅进行电解产精铅的方法。经过10多年的生产实践,已日趋成熟,为复杂的锑铅矿的处理积累了宝贵经验。
        火法炼锑是国内外传统采用的生产工艺,但由于在冶炼过程中,砷、硫污染环境严重,因此迫使研究应用新的湿法工艺。
        中国对湿法炼锑的研究应用特点是:原料适应性强,含铅等杂质较高的锑矿也能处理,能综合回收原料中的锑和硫,基本上解决了硫烟污染问题。
 
 1、湿法炼锑用硫化钠、氢氧化钠溶液浸出硫化锑精矿,硫化锑与硫化钠作用生成溶于水的硫代亚锑酸钠(Na3SbS3);以此溶液配制成阴极液,以氢氧化钠溶液为阳极液,进行隔膜电积,得到含锑96%~98%的电锑。
 
2、锑白生产锑白(Sb2O3)是锑的主要用途之一。中国用精锑生产锑白一般用反射炉。将精锑投入反射炉熔化,向锑液中鼓入一次空气,向液面上鼓入二次空气,使锑蒸气完全氧化。氧化锑出炉后与大量冷空气汇合,迅速冷却,进入收尘系统,即得优质锑白。
 
3、生锑生锑即工业用纯净Sb2O3,是由高品位辉锑矿熔析而得,呈针状结晶,又称针锑。将硫化锑块矿破碎至粒度为20~30mm,在反射炉中添加1%~2%的纯碱助熔剂,于900~1000℃下,三硫化二锑熔融析出,扒出残渣,出炉铸锭,即得含锑71%~73%的生锑。