1. Оршил

Сурьма нь чухал төмөрлөг бус металлын хувьд галд тэсвэртэй бодис, хайлш, хагас дамжуулагч болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Гэсэн хэдий ч байгальд сурьмагийн хүдэр нь хүнцэлтэй хамт оршдог тул түүхий сурьмад хүнцлийн агууламж өндөр байдаг бөгөөд энэ нь сурьма бүтээгдэхүүний гүйцэтгэл, хэрэглээнд ихээхэн нөлөөлдөг. Энэхүү нийтлэлд түүхий сурьма цэвэршүүлэлтэд хүнцлийг зайлуулах янз бүрийн аргуудыг системтэйгээр танилцуулж, тэдгээрийн зарчим, процессын урсгал, ашиглалтын нөхцөл, давуу/сул талуудыг нарийвчлан тайлбарласан болно.

2. Хүнцэлийг зайлуулах зорилгоор пирометаллургийн цэвэршүүлэлт

2.1 Шүлтлэг цэвэршүүлэх арга

2.1.1 Зарчим

Шүлтлэг цэвэршүүлэх арга нь хүнцэл ба шүлтийн металлын нэгдлүүдийн хоорондын урвалд үндэслэн хүнцлийг арилгаж, арсенат үүсгэдэг. Үндсэн урвалын тэгшитгэлүүд:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

2.1.2 Үйл явцын урсгал

1. Түүхий эд бэлтгэх: Түүхий сурьмаа 5-10 мм-ийн хэсгүүд болгон буталж, содын үнс (Na₂CO₃)-тай 10:1 массын харьцаатай холино.
2. Хайлуулах: Дуугаралтын зууханд 850-950°C хүртэл халааж, 2-3 цаг байлгана
3. Исэлдэлт: Шахсан агаар нэвтрүүлэх (даралт 0.2-0.3MPa), урсгалын хурд 2-3м³/(ц·т)
4. Шаар үүсэх: Исэлдүүлэгч бодис болгон зохих хэмжээний нитрат (NaNO₃)-ийг нэмнэ, тунг сурьмагийн жингийн 3-5%-иар тооцно.
5. Шаар зайлуулах: 30 минутын турш тунгасны дараа гадаргуугийн шаарыг зайлуулна
6. Үйлдлийг давтах: Дээрх үйлдлийг 2-3 удаа давтана

2.1.3 Процессийн параметрийн хяналт

• Температурын хяналт: Хамгийн тохиромжтой температур 900±20°C
• Шүлтлэг тун: Хүнцлийн агууламжаас хамааран тохируулна, ихэвчлэн сурьмагийн жингийн 8-12% байна
• Исэлдэлтийн хугацаа: исэлдэлтийн мөчлөг бүрт 1-1.5 цаг

2.1.4 Хүнцлийн ялгаруулалтын үр ашиг

Хүнцлийн агууламжийг 2-5%-иас 0.1-0.3% хүртэл бууруулж чадна

2.2 Исэлдэлтийн ууршилтын арга

2.2.1 Зарчим

Хүнцлийн исэл (As₂O₃) нь сурьмагийн исэлээс илүү ууршимтгай гэсэн шинж чанарыг ашигладаг. As₂O₃ нь ердөө 193°C-д ууршдаг бол Sb₂O₃ нь 656°C шаарддаг.

2.2.2 Үйл явцын урсгал

1. Исэлдүүлэгч хайлуулах: Эргэлдэгч зууханд агаар оруулж 600-650°C хүртэл халаана.
2. Утааны хийн боловсруулалт: Ууршсан As₂O₃-г конденсацлаж, сэргээнэ
3. Бууруулах хайлуулалт: Үлдсэн материалыг 1200°C-д кокаиноор буцаана
4. Цэвэршүүлэх: Цаашид цэвэршүүлэхийн тулд бага хэмжээний содын үнс нэмнэ

2.2.3 Гол параметрүүд

• Хүчилтөрөгчийн агууламж: 21-28%
• Байрлах хугацаа: 4-6 цаг
• Зуухны эргэлтийн хурд: 0.5-1р/мин

3. Хүнцлийг зайлуулах гидрометаллургийн цэвэршүүлэлт

3.1 Шүлтлэг сульфидын уусгах арга

3.1.1 Зарчим

Хүнцлийн сульфид нь сурьма сульфидээс шүлтийн сульфидын уусмалд илүү өндөр уусдаг гэсэн шинж чанарыг ашигладаг. Үндсэн урвал:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Уусдаггүй

3.1.2 Үйл явцын урсгал

1. Сульфиджуулалт: Түүхий сурьма нунтагыг 1:0.3 массын харьцаатай хүхэртэй хольж, 500°C-д 1 цагийн турш сульфиджүүлнэ.
2. Уусгах: 2 моль/л Na₂S уусмалыг шингэн-хатуу харьцаа 5:1 болгон ашиглаж, 80°C-д 2 цагийн турш хутгана
3. Шүүлтүүр: Шүүлтүүрээр шүүнэ, үлдэгдэл нь хүнцэл багатай сурьма баяжмал юм
4. Нөхөн сэргээлт: Na₂S-ийг нөхөн сэргээхийн тулд шүүлтүүрт H₂S-ийг оруулна

3.1.3 Үйл явцын нөхцөл

• Na₂S концентраци: 1.5-2.5моль/л
• Уусалтын рН: 12-13
• Уусалтын үр ашиг: As>90%, Sb алдагдал <5%

3.2 Хүчиллэг исэлдүүлэгч уусгалтын арга

3.2.1 Зарчим

Хүнцлийн хүчиллэг нөхцөлд хүнцлийн илүү хялбар исэлдэлтийг ашиглан FeCl₃ эсвэл H₂O₂ зэрэг исэлдүүлэгчдийг сонгомол уусгалтанд ашигладаг.

3.2.2 Үйл явцын урсгал

1. Уусгах: 1.5моль/л HCl уусмалд 0.5моль/л FeCl₃ нэмнэ, шингэн-хатуу бодисын харьцаа 8:1
2. Потенциалын хяналт: Исэлдэлтийн потенциалыг 400-450мВ-д байлгана (SHE-тэй харьцуулахад)
3. Хатуу-шингэн ялгах: Вакуум шүүлтүүр, шүүлтүүрийг хүнцэл сэргээхэд илгээнэ
4. Угаах: Шүүлтүүрийн үлдэгдлийг шингэлсэн давсны хүчилээр 3 удаа угаана.

4. Электролизийн цэвэршүүлэх арга

4.1 Зарчим

Сурьма (+0.212V) болон хүнцэл (+0.234V)-ийн хоорондох тунадасжих потенциалын зөрүүг ашиглана.

4.2 Үйл явцын урсгал

1. Анод бэлтгэх: Түүхий сурьмаа 400×600×20мм анодын хавтан руу хийнэ
2. Электролитийн найрлага: Sb³⁺ 80г/л, HCl 120г/л, нэмэлт (желатин) 0.5г/л
3. Электролизийн нөхцөл:
   • Гүйдлийн нягтрал: 120-150А/м²
   • Эсийн хүчдэл: 0.4-0.6V
   • Температур: 30-35°C
   • Электродын зай: 100мм
4. Цикл: 7-10 хоног тутамд эсээс гаргана

4.3 Техникийн үзүүлэлтүүд

• Катодын сурьма цэвэршилт: ≥99.85%
• Хүнцэл арилгах түвшин: >95%
• Одоогийн үр ашиг: 85-90%

5. Хүнцэл арилгах шинэ технологиуд

5.1 Вакуум нэрэлт

0.1-10Pa вакуум дор уурын даралтын зөрүүг ашигладаг (550°C-д 133Pa, Sb нь 1000°C шаарддаг).

5.2 Плазмын исэлдэлт

Сонгомол хүнцлийн исэлдэлтэд бага температурт плазм (5000-10000K) ашигладаг, боловсруулах хугацаа богино (10-30 минут), эрчим хүчний зарцуулалт бага.

6. Үйл явцын харьцуулалт ба сонголтын зөвлөмж

Сонголтын зөвлөмжүүд:

• Хүнцэл ихтэй тэжээл (As>3%): Шүлтлэг сульфидын уусалтыг илүүд үздэг
• Дунд зэргийн хүнцэл (0.5-3%): Шүлтлэг цэвэршүүлэлт эсвэл электролиз
• Хүнцэл багатай өндөр цэвэршилтийн шаардлага: Электролитийн цэвэршүүлэлтийг зөвлөж байна

7. Дүгнэлт

Түүхий сурьмагаас хүнцэл ялгаруулахын тулд түүхий эдийн шинж чанар, бүтээгдэхүүний шаардлага, эдийн засгийн талаар цогцоор нь авч үзэх шаардлагатай. Уламжлалт пирометаллургийн аргууд нь их хэмжээний хүчин чадалтай боловч хүрээлэн буй орчны дарамт ихтэй; гидрометаллургийн аргууд нь бохирдол багатай боловч процесс нь удаан байдаг; электролитийн аргууд нь өндөр цэвэршилттэй боловч илүү их эрчим хүч зарцуулдаг. Ирээдүйн хөгжлийн чиглэлд дараахь зүйлс орно.

1. Үр ашигтай нийлмэл нэмэлтүүдийг боловсруулах
2. Олон үе шаттай хосолсон процессуудыг оновчтой болгох
3. Хүнцлийн нөөцийн ашиглалтыг сайжруулах
4. Эрчим хүчний хэрэглээ болон бохирдлын ялгарлыг бууруулах