1. Utangulizi

Antimoni, kama metali muhimu isiyo na feri, hutumika sana katika vizuia moto, aloi, semiconductors na nyanja zingine. Hata hivyo, madini ya antimoni katika asili mara nyingi hushirikiana na arseniki, na kusababisha kiwango cha juu cha arseniki katika antimoni ghafi ambacho huathiri sana utendaji na matumizi ya bidhaa za antimoni. Makala haya yanawasilisha kimfumo mbinu mbalimbali za kuondoa arseniki katika utakaso wa antimoni ghafi, ikiwa ni pamoja na utakaso wa pyrometallurgiska, utakaso wa hydrometallurgiska, na utakaso wa elektrolitiki, ikielezea kanuni zao, mtiririko wa michakato, hali ya uendeshaji, na faida/hasara.

2. Usafishaji wa Pirometallurgiska kwa Uondoaji wa Arseniki

2.1 Mbinu ya Kusafisha Alkali

2.1.1 Kanuni

Mbinu ya kusafisha alkali huondoa arseniki kulingana na mmenyuko kati ya misombo ya arseniki na alkali ili kuunda arsenati. Milinganyo mikuu ya mmenyuko:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

2.1.2 Mtiririko wa Mchakato

1. Maandalizi ya malighafi: Ponda antimoni ghafi katika chembe za 5-10mm na uchanganye na majivu ya soda (Na₂CO₃) kwa uwiano wa uzito wa 10:1
2. Kuyeyusha: Pasha kwenye tanuru ya kusikika hadi 850-950°C, subiri kwa saa 2-3
3. Oksidasheni: Huanzisha hewa iliyoshinikizwa (shinikizo 0.2-0.3MPa), kiwango cha mtiririko 2-3m³/(h·t)
4. Uundaji wa slag: Ongeza kiasi kinachofaa cha saltpeter (NaNO₃) kama kioksidishaji, kipimo cha 3-5% ya uzito wa antimoni
5. Kuondoa takataka: Baada ya kutulia kwa dakika 30, ondoa takataka ya uso
6. Rudia operesheni: Rudia mchakato ulio hapo juu mara 2-3

2.1.3 Udhibiti wa Vigezo vya Mchakato

• Udhibiti wa halijoto: Joto bora 900±20°C
• Kipimo cha alkali: Rekebisha kulingana na kiwango cha arseniki, kwa kawaida 8-12% ya uzito wa antimoni
• Muda wa oksidi: Saa 1-1.5 kwa kila mzunguko wa oksidi

2.1.4 Ufanisi wa Kuondoa Arseniki

Inaweza kupunguza kiwango cha arseniki kutoka 2-5% hadi 0.1-0.3%

2.2 Mbinu ya Kupunguza Uoksidishaji

2.2.1 Kanuni

Hutumia sifa kwamba oksidi ya arseniki (As₂O₃) ni tete zaidi kuliko oksidi ya antimoni. As₂O₃ tete kwa 193°C pekee, huku Sb₂O₃ ikihitaji 656°C.

2.2.2 Mtiririko wa Mchakato

1. Kuyeyusha kwa oksidi: Pasha kwenye tanuru inayozunguka hadi 600-650°C kwa kuingiza hewa
2. Matibabu ya gesi ya mafua: Hupunguza na kurejesha As₂O₃ iliyoharibika
3. Kupunguza kuyeyusha: Punguza nyenzo zilizobaki kwa 1200°C kwa kutumia koke
4. Kusafisha: Ongeza kiasi kidogo cha majivu ya soda kwa ajili ya usafi zaidi

2.2.3 Vigezo Muhimu

• Mkusanyiko wa oksijeni: 21-28%
• Muda wa makazi: saa 4-6
• Kasi ya mzunguko wa tanuru: 0.5-1r/min

3. Usafishaji wa Maji kwa Ajili ya Kuondoa Arseniki

3.1 Mbinu ya Kuchuja Alkali Sulfidi

3.1.1 Kanuni

Hutumia sifa kwamba sulfidi ya arseniki ina umumunyifu mkubwa katika myeyusho ya sulfidi ya alkali kuliko sulfidi ya antimoni. Mwitikio Mkuu:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Haimumunyifu

3.1.2 Mtiririko wa Mchakato

1. Ufyonzaji: Changanya unga wa antimoni ghafi na salfa kwa uwiano wa uzito wa 1:0.3, kisha ongeza salfa kwa 500°C kwa saa 1
2. Kuchuja: Tumia 2mol/L Na₂S myeyusho, uwiano wa kimiminika-imara 5:1, koroga kwa 80°C kwa saa 2
3. Uchujaji: Chuja kwa kutumia kichujio, mabaki yake yana mkusanyiko mdogo wa antimoni
4. Urejeshaji: Ingiza H₂S kwenye chujio ili kuzalisha Na₂S tena

3.1.3 Masharti ya Mchakato

• Mkusanyiko wa Na₂S: 1.5-2.5mol/L
• pH ya uvujaji: 12-13
• Ufanisi wa kuvuja: Kama> 90%, Upotevu wa Sb<5%

3.2 Mbinu ya Kuchuja Oksidanti ya Tindikali

3.2.1 Kanuni

Hutumia uoksidishaji rahisi wa arseniki katika hali ya asidi, kwa kutumia vioksidishaji kama FeCl₃ au H₂O₂ kwa ajili ya kuyeyusha kwa kuchagua.

3.2.2 Mtiririko wa Mchakato

1. Kuchuja: Katika myeyusho wa 1.5mol/L HCl, ongeza 0.5mol/L FeCl₃, uwiano wa kioevu-imara 8:1
2. Udhibiti wa uwezekano: Dumisha uwezo wa oksidi katika 400-450mV (dhidi ya SHE)
3. Mgawanyiko wa kioevu kigumu: Uchujaji wa ombwe, tuma kichujio kwenye urejeshaji wa arseniki
4. Kuosha: Osha mabaki ya kichujio mara 3 kwa kutumia asidi hidrokloriki iliyopunguzwa

4. Mbinu ya Kusafisha Kielektroniki

4.1 Kanuni

Hutumia tofauti katika uwezo wa uwekaji kati ya antimoni (+0.212V) na arseniki (+0.234V).

4.2 Mtiririko wa Mchakato

1. Maandalizi ya anodi: Tupa antimoni ghafi kwenye sahani za anodi za 400×600×20mm
2. Muundo wa elektroliti: Sb³⁺ 80g/L, HCl 120g/L, nyongeza (gelatin) 0.5g/L
3. Masharti ya elektrolisisi:
   • Msongamano wa sasa: 120-150A/m²
   • Volti ya seli: 0.4-0.6V
   • Halijoto: 30-35°C
   • Umbali wa elektrodi: 100mm
4. Mzunguko: Ondoa kutoka kwenye seli kila baada ya siku 7-10

4.3 Viashiria vya Kiufundi

• Usafi wa antimoni ya kathodi: ≥99.85%
• Kiwango cha kuondolewa kwa arseniki: >95%
• Ufanisi wa sasa: 85-90%

5. Teknolojia Zinazoibuka za Kuondoa Arseniki

5.1 Uchafuzi wa Ombwe

Chini ya utupu wa 0.1-10Pa, hutumia tofauti ya shinikizo la mvuke (Kama: 133Pa kwa 550°C, Sb inahitaji 1000°C).

5.2 Oksidasheni ya Plasma

Hutumia plazma ya joto la chini (5000-10000K) kwa oksidi ya arseniki teule, muda mfupi wa usindikaji (dakika 10-30), na matumizi ya chini ya nishati.

6. Ulinganisho wa Mchakato na Mapendekezo ya Uteuzi

Mapendekezo ya uteuzi:

• Chakula chenye arseniki nyingi (Kama>3%): Hupendelea uvujaji wa alkali sulfidi
• Arseniki ya wastani (0.5-3%): Kusafisha alkali au elektrolisisi
• Mahitaji ya usafi wa juu wa arseniki ya chini: Usafishaji wa elektroliti unapendekezwa

7. Hitimisho

Kuondolewa kwa arseniki kutoka kwa antimoni ghafi kunahitaji uzingatio wa kina wa sifa za malighafi, mahitaji ya bidhaa, na uchumi. Mbinu za kitamaduni za pyrometallurgiska zina uwezo mkubwa lakini shinikizo kubwa la kimazingira; mbinu za hydrometallurgiska zina uchafuzi mdogo lakini michakato mirefu; mbinu za elektrolitiki hutoa usafi wa hali ya juu lakini hutumia nishati zaidi. Maelekezo ya maendeleo ya siku zijazo ni pamoja na:

1. Kutengeneza viongeza vyenye mchanganyiko vyenye ufanisi
2. Kuboresha michakato ya pamoja ya hatua nyingi
3. Kuboresha matumizi ya rasilimali ya arseniki
4. Kupunguza matumizi ya nishati na uzalishaji wa uchafuzi wa mazingira