1. Танилцуулга

Сурьма нь чухал өнгөт металлын хувьд галд тэсвэртэй бодис, хайлш, хагас дамжуулагч болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Гэсэн хэдий ч байгаль дээрх сурьмагийн хүдэр нь ихэвчлэн хүнцэлтэй зэрэгцэн оршдог тул түүхий сурьма дахь хүнцлийн агууламж өндөр байдаг нь сурьма бүтээгдэхүүний гүйцэтгэл, хэрэглээнд ихээхэн нөлөөлдөг. Энэхүү нийтлэлд пирометаллургийн аргаар цэвэршүүлэх, гидрометаллургийн аргаар цэвэршүүлэх, электролитийн аргаар цэвэршүүлэх зэрэг түүхий сурьмагийн цэвэршүүлэх явцад хүнцлийг зайлуулах янз бүрийн аргуудыг системтэйгээр танилцуулж, тэдгээрийн зарчим, үйл явцын урсгал, үйл ажиллагааны нөхцөл, давуу болон сул талуудыг нарийвчлан тусгасан болно.

2. Хүнцлийг зайлуулах пирометаллургийн аргаар цэвэршүүлэх

2.1 Шүлтлэг цэвэршүүлэх арга

2.1.1 Зарчим

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

2.1.2 Үйл явцын урсгал

1. Түүхий эд бэлтгэх: 5-10 мм-ийн хэмжээтэй сурмааг буталж, содын үнс (Na₂CO₃) 10:1 массын харьцаатай холино.
2. Хайлуулах: Цувралт зууханд 850-950 хэм хүртэл халааж, 2-3 цаг байлгана.
3. Исэлдэлт: шахсан агаарыг нэвтрүүлэх (даралт 0.2-0.3МПа), урсгалын хурд 2-3м³/(h·t)
4. Шаар үүсэх: Исэлдүүлэгч болгон тохирох хэмжээний хужир (NaNO₃) нэмж, сурьмагийн жингийн 3-5%-ийг тунгаар хийнэ.
5. Шаар арилгах: 30 минутын турш тунгасны дараа гадаргуугийн шаарыг зайлуулна
6. Үйлдлийг давтах: Дээрх үйлдлийг 2-3 удаа давтана

2.1.3 Процессын параметрийн хяналт

• Температурын хяналт: Хамгийн оновчтой температур 900±20°C
• Шүлтлэгийн тун: Хүнцлийн агууламжаас хамааран тохируулна, ихэвчлэн сурьмагийн жингийн 8-12%.
• Исэлдэх хугацаа: исэлдэлтийн мөчлөг бүрт 1-1.5 цаг

2.1.4 Арсеникийг зайлуулах үр ашиг

Хүнцлийн агууламжийг 2-5% -иас 0.1-0.3% хүртэл бууруулах боломжтой

2.2 Исэлдэлтийн ууршуулах арга

2.2.1 Зарчим

Хүнцлийн исэл (As₂O₃) нь сурьмагийн ислээс илүү дэгдэмхий гэсэн шинж чанарыг ашигладаг. As₂O₃ ердөө 193°С-т ууршдаг бол Sb₂O₃-д 656°С шаардлагатай.

2.2.2 Үйл явцын урсгал

1. Исэлдүүлэгч хайлуулах: Эргэдэг зууханд агаар оруулах замаар 600-650°С хүртэл халаана.
2. Утааны хийг цэвэрлэх: дэгдэмхий As₂O₃-ийг өтгөрүүлж, сэргээнэ
3. Багасгах хайлуулах: Үлдэгдэл материалыг 1200°С-т коксоор багасгана
4. Цэвэршүүлэх: Цаашид цэвэршүүлэхийн тулд бага хэмжээний содын үнс нэмнэ

2.2.3 Үндсэн параметрүүд

• Хүчилтөрөгчийн концентраци: 21-28%
• Оршин суух хугацаа: 4-6 цаг
• Зуухны эргэлтийн хурд: 0.5-1р/мин

3. Хүнцлийг зайлуулах гидрометаллургийн аргаар цэвэршүүлэх

3.1 Шүлтлэг сульфид уусгах арга

3.1.1 Зарчим

Хүнцэл сульфид нь шүлтийн сульфидын уусмалд уусах чадвар нь сурьма сульфидээс өндөр байдаг гэсэн шинж чанарыг ашигладаг. Гол хариу үйлдэл:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Уусдаггүй

3.1.2 Үйл явцын урсгал

1. Сульфиджилт: Түүхий сурьма нунтаг хүхэртэй 1:0.3 массын харьцаатай хольж, 500°С-т 1 цагийн турш сульфиджүүлнэ.
2. Уусгах: 2моль/л Na₂S уусмал, шингэн-хатуу харьцаа 5:1, 80°С-т 2 цагийн турш хутгана.
3. Шүүлтүүр: Шүүлтүүрээр шүүнэ, үлдэгдэл нь хүнцэл багатай сурьма баяжмал
4. Нөхөн сэргээх: Na₂S-ийг нөхөн сэргээхийн тулд шүүсэн шингэнд H₂S-ийг оруулна

3.1.3 Үйл явцын нөхцөл

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

3.2 Хүчиллэг исэлдүүлэн уусгах арга

3.2.1 Зарчим

Сонгомол уусгахад FeCl₃ эсвэл H₂O₂ зэрэг исэлдүүлэгч бодисуудыг ашиглан хүчиллэг нөхцөлд хүнцлийн илүү хялбар исэлдэлтийг ашигладаг.

3.2.2 Процессын урсгал

1. Уусгах: 1.5моль/л HCl уусмалд 0.5моль/л FeCl₃ нэмнэ, шингэн-хатууны харьцаа 8:1
2. Боломжит хяналт: Исэлдэлтийн потенциалыг 400-450мВ-д хадгалах (SHE-ийн эсрэг)
3. Хатуу шингэнийг ялгах: Вакуум шүүж, шүүсэн бодисыг хүнцэл боловсруулах руу илгээнэ
4. Угаах: Шүүлтүүрийн үлдэгдлийг шингэрүүлсэн давсны хүчлээр 3 удаа угаана

4. Электролитийн аргаар цэвэршүүлэх арга

4.1 Зарчим

Сурьма (+0.212V) ба хүнцэл (+0.234V) хоорондын хуримтлалын потенциалын зөрүүг ашигладаг.

4.2 Процессын урсгал

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

4.3 Техникийн үзүүлэлтүүд

• Катодын сурьмагийн цэвэршилт: ≥99.85%
• Арсеник зайлуулах түвшин: >95%
• Одоогийн үр ашиг: 85-90%

5. Шинээр гарч ирж буй хүнцэл зайлуулах технологи

5.1 Вакуум нэрэх

0.1-10Па вакуум дор уурын даралтын зөрүүг ашигладаг (550°С-д 133Па, Sb-д 1000°С шаардлагатай).

5.2 Плазмын исэлдэлт

Бага температурт плазмыг (5000-10000К) хүнцлийн сонгомол исэлдүүлэх, боловсруулах хугацаа богино (10-30мин), эрчим хүч бага зарцуулдаг.

6. Үйл явцыг харьцуулах, сонгох зөвлөмж

Сонгох зөвлөмжүүд:

• Хүнцэл ихтэй тэжээл (As>3%): шүлтлэг сульфид уусгах аргыг илүүд үздэг
• Дунд зэргийн хүнцэл (0.5-3%): Шүлтлэг цэвэршүүлэх буюу электролиз
• Бага хүнцэл өндөр цэвэршүүлэх шаардлага: Электролитийн аргаар цэвэршүүлэхийг зөвлөж байна

7. Дүгнэлт

Түүхий сурьмагаас хүнцэлийг зайлуулахын тулд түүхий эдийн шинж чанар, бүтээгдэхүүний шаардлага, эдийн засгийг цогцоор нь авч үзэх шаардлагатай. Уламжлалт пирометаллургийн аргууд нь том хүчин чадалтай боловч хүрээлэн буй орчны ихээхэн дарамттай байдаг; гидрометаллургийн аргууд нь бохирдол багатай боловч илүү урт процессуудтай; электролитийн аргууд нь өндөр цэвэршилтийг бий болгодог боловч илүү их энерги зарцуулдаг. Ирээдүйн хөгжлийн чиглэлд дараахь зүйлс орно.

1. Үр дүнтэй нийлмэл нэмэлтүүдийг боловсруулах
2. Олон үе шаттай хосолсон үйл явцыг оновчтой болгох
3. Хүнцлийн нөөцийн ашиглалтыг сайжруулах
4. Эрчим хүчний хэрэглээ, бохирдлын ялгарлыг бууруулах