1. Cyflwyniad

Mae antimoni, fel metel anfferrus pwysig, yn cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn gwrthfflamau, aloion, lled-ddargludyddion a meysydd eraill. Fodd bynnag, mae mwynau antimoni yn y byd naturiol yn aml yn cydfodoli ag arsenig, gan arwain at gynnwys arsenig uchel mewn antimoni crai sy'n effeithio'n sylweddol ar berfformiad a chymwysiadau cynhyrchion antimoni. Mae'r erthygl hon yn cyflwyno amrywiol ddulliau yn systematig ar gyfer tynnu arsenig mewn puro antimoni crai, gan gynnwys mireinio pyrometallurgaidd, mireinio hydrometallurgaidd, a mireinio electrolytig, gan fanylu ar eu hegwyddorion, llifau prosesau, amodau gweithredu, a manteision/anfanteision.

2. Mireinio Pyrometallurgig ar gyfer Tynnu Arsenig

2.1 Dull Mireinio Alcalïaidd

2.1.1 Egwyddor

Mae'r dull mireinio alcalïaidd yn tynnu arsenig yn seiliedig ar yr adwaith rhwng arsenig a chyfansoddion metel alcalïaidd i ffurfio arsenadau. Hafaliadau adwaith prif:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

2.1.2 Llif y Broses

1. Paratoi deunydd crai: Malwch antimoni crai yn ronynnau 5-10mm a chymysgwch â lludw soda (Na₂CO₃) ar gymhareb màs o 10:1
2. Toddi: Gwresogi mewn ffwrnais atseiniol i 850-950°C, dal am 2-3 awr
3. Ocsidiad: Cyflwyno aer cywasgedig (pwysedd 0.2-0.3MPa), cyfradd llif 2-3m³/(h·t)
4. Ffurfiant slag: Ychwanegwch swm priodol o saltpeter (NaNO₃) fel ocsidydd, dos 3-5% o bwysau antimoni
5. Tynnu slag: Ar ôl setlo am 30 munud, tynnwch slag yr wyneb
6. Ailadrodd y llawdriniaeth: Ailadroddwch y broses uchod 2-3 gwaith

2.1.3 Rheoli Paramedr Proses

• Rheoli tymheredd: Tymheredd gorau posibl 900±20°C
• Dos alcali: Addaswch yn ôl cynnwys arsenig, fel arfer 8-12% o bwysau antimoni
• Amser ocsideiddio: 1-1.5 awr fesul cylch ocsideiddio

2.1.4 Effeithlonrwydd Dileu Arsenig

Gall leihau cynnwys arsenig o 2-5% i 0.1-0.3%

2.2 Dull Anweddu Ocsidiadol

2.2.1 Egwyddor

Yn defnyddio'r nodwedd bod ocsid arsenig (As₂O₃) yn fwy anweddol nag ocsid antimoni. Mae As₂O₃ yn anweddu ar 193°C yn unig, tra bod Sb₂O₃ angen 656°C.

2.2.2 Llif y Broses

1. Toddi ocsideiddiol: Gwresogi mewn ffwrn gylchdro i 600-650°C gyda chyflwyniad aer
2. Triniaeth nwy ffliw: Cyddwyso ac adfer As₂O₃ wedi'i anweddu
3. Toddi lleihau: Lleihau'r deunydd sy'n weddill ar 1200°C gyda golosg
4. Mireinio: Ychwanegwch ychydig bach o ludw soda i'w buro ymhellach

2.2.3 Paramedrau Allweddol

• Crynodiad ocsigen: 21-28%
• Amser preswylio: 4-6 awr
• Cyflymder cylchdroi'r odyn: 0.5-1r/mun

3. Mireinio Hydrometallurgical ar gyfer Tynnu Arsenig

3.1 Dull Trwytholchi Sylffid Alcalïaidd

3.1.1 Egwyddor

Yn defnyddio'r nodwedd bod gan sylffid arsenig hydoddedd uwch mewn toddiannau sylffid alcalïaidd na sylffid antimoni. Prif adwaith:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Anhydawdd

3.1.2 Llif y Broses

1. Sylffidiad: Cymysgwch bowdr antimoni crai â sylffwr ar gymhareb màs o 1:0.3, sylffidiwch ar 500°C am 1 awr.
2. Trwytholchi: Defnyddiwch doddiant Na₂S 2mol/L, cymhareb hylif-solid 5:1, cymysgwch ar 80°C am 2 awr
3. Hidlo: Hidlo gyda gwasg hidlo, y gweddillion yw crynodiad antimoni arsenig isel
4. Adfywio: Cyflwyno H₂S i'r hidlydd i adfywio Na₂S

3.1.3 Amodau Proses

• Crynodiad Na₂S: 1.5-2.5mol/L
• pH trwytholchi: 12-13
• Effeithlonrwydd trwytholchi: As> 90%, Colli Sb <5%

3.2 Dull Trwytholchi Ocsideiddiol Asidig

3.2.1 Egwyddor

Yn defnyddio ocsidiad haws arsenig mewn amodau asidig, gan ddefnyddio ocsidyddion fel FeCl₃ neu H₂O₂ ar gyfer diddymiad dethol.

3.2.2 Llif y Broses

1. Trwytholchi: Mewn toddiant HCl 1.5mol/L, ychwanegwch 0.5mol/L FeCl₃, cymhareb hylif-solid 8:1
2. Rheoli potensial: Cynnal potensial ocsideiddio ar 400-450mV (o'i gymharu â SHE)
3. Gwahanu solid-hylif: Hidlo gwactod, anfon hidliad i adfer arsenig
4. Golchi: Golchwch weddillion yr hidlydd 3 gwaith gydag asid hydroclorig gwanedig

4. Dull Mireinio Electrolytig

4.1 Egwyddor

Yn defnyddio'r gwahaniaeth mewn potensialau dyddodiad rhwng antimoni (+0.212V) ac arsenig (+0.234V).

4.2 Llif y Broses

1. Paratoi anod: Bwrw antimoni crai i mewn i blatiau anod 400 × 600 × 20mm
2. Cyfansoddiad electrolyt: Sb³⁺ 80g/L, HCl 120g/L, ychwanegyn (gelatin) 0.5g/L
3. Amodau electrolysis:
   • Dwysedd cyfredol: 120-150A/m²
   • Foltedd celloedd: 0.4-0.6V
   • Tymheredd: 30-35°C
   • Pellter electrod: 100mm
4. Cylchred: Tynnu o'r gell bob 7-10 diwrnod

4.3 Dangosyddion Technegol

• Purdeb antimoni cathod: ≥99.85%
• Cyfradd tynnu arsenig: >95%
• Effeithlonrwydd cyfredol: 85-90%

5. Technolegau Dileu Arsenig sy'n Dod i'r Amlwg

5.1 Distyllu Gwactod

O dan wactod o 0.1-10Pa, mae'n defnyddio gwahaniaeth pwysau anwedd (As: 133Pa ar 550°C, mae angen 1000°C ar Sb).

5.2 Ocsidiad Plasma

Yn defnyddio plasma tymheredd isel (5000-10000K) ar gyfer ocsideiddio arsenig detholus, amser prosesu byr (10-30 munud), defnydd ynni isel.

6. Cymharu Prosesau a Argymhellion Dewis

Argymhellion dethol:

• Porthiant arsenig uchel (As>3%): Yn well ganddo drwytholchi sylffid alcalïaidd
• Arsenig canolig (0.5-3%): Mireinio alcalïaidd neu electrolysis
• Gofynion purdeb uchel arsenig isel: Argymhellir mireinio electrolytig

7. Casgliad

Mae tynnu arsenig o antimoni crai yn gofyn am ystyriaeth gynhwysfawr o nodweddion deunydd crai, gofynion cynnyrch, ac economeg. Mae gan ddulliau pyrometallurgaidd traddodiadol gapasiti mawr ond pwysau amgylcheddol sylweddol; mae gan ddulliau hydrometallurgaidd lai o lygredd ond prosesau hirach; mae dulliau electrolytig yn cynhyrchu purdeb uchel ond yn defnyddio mwy o ynni. Mae cyfeiriadau datblygu yn y dyfodol yn cynnwys:

1. Datblygu ychwanegion cyfansawdd effeithlon
2. Optimeiddio prosesau cyfunol aml-gam
3. Gwella'r defnydd o adnoddau arsenig
4. Lleihau'r defnydd o ynni ac allyriadau llygredd