1. Introdución

O antimonio, como importante metal non ferroso, úsase amplamente en retardantes de chama, aliaxes, semicondutores e outros campos. Non obstante, os minerais de antimonio na natureza adoitan coexistir co arsénico, o que resulta nun alto contido de arsénico no antimonio bruto que afecta significativamente o rendemento e as aplicacións dos produtos de antimonio. Este artigo introduce sistematicamente varios métodos para a eliminación de arsénico na purificación de antimonio bruto, incluíndo o refinado pirometalúrxico, o refinado hidrometalúrxico e o refinado electrolítico, detallando os seus principios, fluxos de proceso, condicións de funcionamento e vantaxes/desvantaxes.

2. Refinación pirometalúrxica para a eliminación de arsénico

2.1 Método de refinación alcalina

2.1.1 Principio

O método de refinación alcalina elimina o arsénico baseándose na reacción entre o arsénico e os compostos de metais alcalinos para formar arseniatos. Principais ecuacións de reacción:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

2.1.2 Fluxo do proceso

1. Preparación da materia prima: triturar o antimonio bruto en partículas de 5-10 mm e mesturar con carbonato de sodio (Na₂CO₃) nunha proporción de masa de 10:1.
2. Fusión: Quentar nun forno de reverbero a 850-950 °C, manter durante 2-3 horas
3. Oxidación: Introducir aire comprimido (presión 0,2-0,3 MPa), caudal 2-3 m³/(h·t)
4. Formación de escoria: Engadir a cantidade axeitada de salitre (NaNO₃) como oxidante, dosificación 3-5% do peso de antimonio
5. Eliminación de escoria: Despois de repousar durante 30 minutos, eliminar a escoria superficial
6. Repetir a operación: Repita o proceso anterior 2-3 veces

2.1.3 Control dos parámetros do proceso

• Control de temperatura: Temperatura óptima 900 ± 20 °C
• Dosificación de álcalis: Axustar segundo o contido de arsénico, normalmente entre o 8 e o 12 % do peso de antimonio
• Tempo de oxidación: 1-1,5 horas por ciclo de oxidación

2.1.4 Eficiencia da eliminación do arsénico

Pode reducir o contido de arsénico do 2-5% ao 0,1-0,3%

2.2 Método de volatilización oxidativa

2.2.1 Principio

Aproveita a característica de que o óxido de arsénico (As₂O₃) é máis volátil que o óxido de antimonio. O As₂O₃ volatilízase a só 193 °C, mentres que o Sb₂O₃ require 656 °C.

2.2.2 Fluxo do proceso

1. Fusión oxidativa: Quentar nun forno rotatorio a 600-650 °C con introdución de aire
2. Tratamento de gases de combustión: condensar e recuperar o As₂O₃ volatilizado
3. Fusión por redución: reducir o material restante a 1200 °C con coque
4. Refinación: Engadir unha pequena cantidade de carbonato de sodio para unha maior purificación

2.2.3 Parámetros clave

• Concentración de osíxeno: 21-28%
• Tempo de residencia: 4-6 horas
• Velocidade de rotación do forno: 0,5-1 r/min

3. Refinación hidrometalúrxica para a eliminación de arsénico

3.1 Método de lixiviación de sulfuro alcalino

3.1.1 Principio

Aproveita a característica de que o sulfuro de arsénico ten unha maior solubilidade en solucións de sulfuro alcalino que o sulfuro de antimonio. Reacción principal:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Insoluble

3.1.2 Fluxo do proceso

1. Sulfidación: mesturar po de antimonio bruto con xofre nunha proporción de masa de 1:0,3, sulfidizar a 500 °C durante 1 hora.
2. Lixiviación: usar unha solución de Na₂S de 2 mol/L, proporción líquido-sólido 5:1, axitar a 80 °C durante 2 horas.
3. Filtración: Filtrar con filtro prensa, o residuo é concentrado de antimonio baixo en arsénico
4. Rexeneración: Introducir H₂S no filtrado para rexenerar Na₂S

3.1.3 Condicións do proceso

• Concentración de Na₂S: 1,5-2,5 mol/L
• pH de lixiviación: 12-13
• Eficiencia de lixiviación: As>90%, perda de Sb<5%

3.2 Método de lixiviación oxidativa ácida

3.2.1 Principio

Utiliza a oxidación máis doada do arsénico en condicións ácidas, empregando oxidantes como FeCl₃ ou H₂O₂ para a disolución selectiva.

3.2.2 Fluxo do proceso

1. Lixiviación: en solución de HCl de 1,5 mol/L, engadir 0,5 mol/L de FeCl₃, proporción líquido-sólido 8:1
2. Control de potencial: manter o potencial de oxidación a 400-450 mV (en comparación con SHE)
3. Separación sólido-líquido: filtración ao baleiro, envío do filtrado a recuperación de arsénico
4. Lavado: Lavar os residuos do filtro 3 veces con ácido clorhídrico diluído

4. Método de refinación electrolítica

4.1 Principio

Aproveita a diferenza nos potenciais de deposición entre o antimonio (+0,212 V) e o arsénico (+0,234 V).

4.2 Fluxo do proceso

1. Preparación do ánodo: Fundición de antimonio bruto en placas de ánodo de 400 × 600 × 20 mm
2. Composición de electrólitos: Sb³⁺ 80 g/L, HCl 120 g/L, aditivo (xelatina) 0,5 g/L
3. Condicións de electrólise:
   • Densidade de corrente: 120-150 A/m²
   • Voltaxe da cela: 0,4-0,6 V
   • Temperatura: 30-35 °C
   • Distancia do eléctrodo: 100 mm
4. Ciclo: Retirar da célula cada 7-10 días

4.3 Indicadores técnicos

• Pureza do antimonio catódico: ≥99,85%
• Taxa de eliminación de arsénico: >95%
• Eficiencia actual: 85-90%

5. Tecnoloxías emerxentes de eliminación de arsénico

5.1 Destilación ao baleiro

Baixo un baleiro de 0,1-10 Pa, utiliza a diferenza de presión de vapor (As: 133 Pa a 550 °C, Sb require 1000 °C).

5.2 Oxidación do plasma

Emprega plasma de baixa temperatura (5000-10000K) para a oxidación selectiva do arsénico, tempo de procesamento curto (10-30 min), baixo consumo de enerxía.

6. Comparación de procesos e recomendacións de selección

Recomendacións de selección:

• Alimentación con alto contido de arsénico (As>3%): preferiblemente lixiviación con sulfuro alcalino
• Arsénico medio (0,5-3%): Refinación alcalina ou electrólise
• Requisitos de alta pureza e baixo contido de arsénico: recoméndase refinación electrolítica

7. Conclusión

A eliminación de arsénico do antimonio bruto require unha consideración exhaustiva das características das materias primas, os requisitos do produto e a economía. Os métodos pirometalúrxicos tradicionais teñen unha gran capacidade pero unha presión ambiental significativa; os métodos hidrometalúrxicos teñen menos contaminación pero procesos máis longos; os métodos electrolíticos producen alta pureza pero consomen máis enerxía. As direccións de desenvolvemento futuro inclúen:

1. Desenvolvemento de aditivos compostos eficientes
2. Optimización de procesos combinados de varias etapas
3. Mellora da utilización dos recursos de arsénico
4. Redución do consumo de enerxía e das emisións contaminantes