1. Кереш сүз

Сурьма, мөһим төсле металл буларак, ялкын тоткарлаучы матдәләрдә, эретмәләрдә, ярымүткәргечләрдә һәм башка өлкәләрдә киң кулланыла. Ләкин табигатьтә сурьма рудалары еш кына мышьяк белән бергә яши, нәтиҗәдә чимал сурьмада мышьякның югары күләме барлыкка килә, бу сурьма продуктларының эшчәнлегенә һәм кулланылышына сизелерлек йогынты ясый. Бу мәкаләдә чимал сурьманы чистартуда мышьякны алуның төрле ысуллары, шул исәптән пирометаллургик чистарту, гидрометаллургик чистарту һәм электролитик чистарту системалы рәвештә тәкъдим ителә, аларның принциплары, процесс агымнары, эш шартлары һәм өстенлекләре/кимчелекләре җентекләп аңлатыла.

2. Мышьякны бетерү өчен пирометаллургик рафинадлау

2.1 Селте белән чистарту ысулы

2.1.1 Принцип

Селте чистарту ысулы мышьякны мышьяк һәм селте металл кушылмалары арасындагы реакция нигезендә арсенатларны барлыкка китерү нигезендә бетерә. Төп реакция тигезләмәләре:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO ↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

2.1.2 Процесс агымы

1. Чимал әзерләү: Чимал сурьманы 5-10 мм кисәкчәләргә ваклагыз һәм 10:1 масса нисбәтендә сода көле (Na₂CO₃) белән кушыгыз.
2. Эретү: Ревербератор мичтә 850-950°C кадәр җылытыгыз, 2-3 сәгать тотыгыз
3. Оксидлашу: Кысылган һава кертегез (басым 0,2-0,3 МПа), агым тизлеге 2-3 м³/(сәг·т)
4. Шлак барлыкка килү: Оксидлаштыручы буларак тиешле күләмдә селитра (NaNO₃) өстәгез, дозасы сурьма авырлыгының 3-5% тәшкил итә.
5. Шлакны чыгару: 30 минут утырганнан соң, өслек шлакны чыгарыгыз
6. Гамәлне кабатлагыз: Югарыдагы процессны 2-3 тапкыр кабатлагыз

2.1.3 Процесс параметрларын контрольдә тоту

• Температураны контрольдә тоту: Оптималь температура 900±20°C
• Селте дозасы: Мышьяк составына карап көйләгез, гадәттә сурьма авырлыгының 8-12% ын тәшкил итә
• Оксидлашу вакыты: оксидлашу циклына 1-1,5 сәгать

2.1.4 Мышьякны чыгару нәтиҗәлелеге

Мышьяк күләмен 2-5% тан 0,1-0,3% ка кадәр киметә ала

2.2 Оксидатив парга әйләнү ысулы

2.2.1 Принцип

Мышьяк оксидының (As₂O₃) сурьма оксидына караганда очучанрак булуы үзенчәлеген куллана. As₂O₃ нибары 193°C температурада оча, ә Sb₂O₃ 656°C температурада оча.

2.2.2 Процесс агымы

1. Оксидатив эретү: әйләнмәле мичтә һава кертеп 600-650°C кадәр җылытыгыз
2. Төтен газын эшкәртү: конденсация һәм парланган As₂O₃ны кайтару
3. Редукцион эретү: Калган материалны 1200°C температурада кокаин белән киметү
4. Рафинация: Тагын да чистарту өчен аз күләмдә сода көле өстәгез

2.2.3 Төп параметрлар

• Кислород концентрациясе: 21-28%
• Яшәү вакыты: 4-6 сәгать
• Мичнең әйләнү тизлеге: 0,5-1 айн/мин

3. Мышьякны бетерү өчен гидрометаллургик рафинадлау

3.1 Селте сульфидын селтеләү ысулы

3.1.1 Принцип

Мышьяк сульфидының селте сульфиды эремәләрендә сурьма сульфидына караганда югарырак эрүчәнлеге булуын куллана. Төп реакция:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Эремсез

3.1.2 Процесс агымы

1. Сульфидлаштыру: Чимал сурьма порошогын 1:0,3 масса нисбәтендә күкерт белән кушыгыз, 500°C температурада 1 сәгать дәвамында сульфидлаштырыгыз
2. Чәйтү: 2 моль/л Na₂S эремәсен кулланыгыз, сыеклык-каты нисбәте 5:1, 80°C температурада 2 сәгать болгатыгыз
3. Фильтрлау: Фильтр-пресс белән фильтрлау, калдык - аз мышьяклы сурьма концентраты
4. Регенерация: Na₂S регенерацияләү өчен фильтратка H₂S кертегез

3.1.3 Процесс шартлары

• Na₂S концентрациясе: 1,5-2.5мол / Л.
• Чүпләүнең pH дәрәҗәсе: 12-13
• Чүпләү нәтиҗәлелеге: As>90%, Sb югалту <5%

3.2 Әче оксидлаштырылган селтеләү ысулы

3.2.1 Принцип

Мышьякның кислоталы шартларда җиңелрәк оксидлашуын куллана, сайлап эретү өчен FeCl₃ яки H₂O₂ кебек оксидантлар куллана.

3.2.2 Процесс агымы

1. Чыгару: 1,5 моль/л HCl эремәсенә 0,5 моль/л FeCl₃ өстәгез, сыеклык-каты матдә нисбәте 8:1.
2. Потенциалларны контрольдә тоту: Оксидлашу потенциалын 400-450 мВ дәрәҗәсендә саклау (SHE белән чагыштырганда)
3. Каты-сыекча аеру: Вакуум фильтрлау, фильтратны мышьякны алуга җибәрү
4. Юу: Фильтр калдыкларын 3 тапкыр суюлтылган тоз кислотасы белән юыгыз

4. Электролитик чистарту ысулы

4.1 Принцип

Сурьма (+0.212V) һәм мышьяк (+0.234V) арасындагы утырма потенциаллары аермасын куллана.

4.2 Процесс агымы

1. Анод әзерләү: Чимал сурьманы 400×600×20 мм анод пластиналарына кою
2. Электролит составы: Sb³⁺ 80 г/л, HCl 120 г/л, өстәмә (желатин) 0,5 г/л
3. Электролиз шартлары:
   • Ток тыгызлыгы: 120-150А/м²
   • Элемент көчәнеше: 0,4-0,6 В
   • Температура: 30-35°C
   • Электрод арасы: 100 мм
4. Цикл: Һәр 7-10 көн саен күзәнәктән чыгарыгыз

4.3 Техник күрсәткечләр

• Катод сурьмасының сафлыгы: ≥99.85%
• Мышьякны чыгару дәрәҗәсе: >95%
• Хәзерге нәтиҗәлелек: 85-90%

5. Мышьякны бетерүнең яңа технологияләре

5.1 Вакуум дистилляциясе

0,1-10Па вакуум астында пар басымы аермасын куллана (550°C температурада 133Па, Sb өчен 1000°C кирәк).

5.2 Плазма оксидлашуы

Түбән температуралы плазманы (5000-10000K) сайлап мышьяк оксидлаштыру, кыска эшкәртү вакыты (10-30 мин), аз энергия куллану өчен куллана.

6. Процессларны чагыштыру һәм сайлау буенча тәкъдимнәр

Сайлау тәкъдимнәре:

• Күп мышьяклы азык (As>3%): Селте сульфидын селтеләүне өстен күрә
• Уртача мышьяк (0,5-3%): Селте чистарту яки электролиз
• Түбән мышьяклы югары чисталык таләпләре: Электролит чистарту тәкъдим ителә

7. Йомгаклау

Чимал сурьмадан мышьякны аеру чимал үзенчәлекләрен, продукт таләпләрен һәм икътисадны комплекслы исәпкә алуны таләп итә. Традицион пирометаллургия ысуллары зур куәткә ия, ләкин әйләнә-тирә мохиткә зур басым ясый; гидрометаллургия ысуллары азрак пычрануга ия, ләкин процесслар озаграк; электролитик ысуллар югары чисталык бирә, ләкин күбрәк энергия куллана. Киләчәк үсеш юнәлешләре түбәндәгеләрне үз эченә ала:

1. Нәтиҗәле композит өстәмәләр эшләү
2. Күп баскычлы берләштерелгән процессларны оптимальләштерү
3. Мышьяк ресурсларын куллануны яхшырту
4. Энергия куллануны һәм пычрану чыгаруларын киметү