1. შესავალი

სტიბუმი, როგორც მნიშვნელოვანი ფერადი ლითონი, ფართოდ გამოიყენება ცეცხლგამძლე საშუალებებში, შენადნობებში, ნახევარგამტარებსა და სხვა დარგებში. თუმცა, ბუნებაში სტიბიუმის მადნები ხშირად თანაარსებობენ დარიშხანთან, რაც იწვევს ნედლ სტიბუმში დარიშხანის მაღალ შემცველობას, რაც მნიშვნელოვნად მოქმედებს სტიბიუმის პროდუქტების მუშაობასა და გამოყენებაზე. ეს სტატია სისტემატურად წარმოგვიდგენს დარიშხანის მოცილების სხვადასხვა მეთოდს ნედლი სტიბიუმის გაწმენდისას, მათ შორის პირომეტალურგიული რაფინირების, ჰიდრომეტალურგიული რაფინირების და ელექტროლიტური რაფინირების, მათი პრინციპების, პროცესის ნაკადების, ექსპლუატაციის პირობების და უპირატესობებისა და ნაკლოვანებების დეტალურად აღწერს.

2. პირომეტალურგიული რაფინირება დარიშხანის მოსაშორებლად

2.1 ტუტე რაფინირების მეთოდი

2.1.1 პრინციპი

ტუტე რაფინირების მეთოდი დარიშხანს შლის დარიშხანსა და ტუტე ლითონის ნაერთებს შორის არსენატების წარმოქმნით რეაქციის საფუძველზე. ძირითადი რეაქციის განტოლებები:
2As + 3Na2CO3 → 2Na₃AsO3 + 3CO↑
4As + 5O2 + 6Na2CO3 → 4Na3AsO4 + 6CO2↑

2.1.2 პროცესის მიმდინარეობა

1. ნედლეულის მომზადება: დააქუცმაცეთ ნედლი სტიბიუმი 5-10 მმ ნაწილაკებად და შეურიეთ სოდას (Na₂CO₃) 10:1 მასის თანაფარდობით.
2. დნობა: გააცხელეთ რევერბერაციულ ღუმელში 850-950°C-მდე, გააჩერეთ 2-3 საათის განმავლობაში.
3. დაჟანგვა: შეკუმშული ჰაერის შეყვანა (წნევა 0.2-0.3 მპა), ნაკადის სიჩქარე 2-3 მ³/(სთ·ტ)
4. წიდის წარმოქმნა: ჟანგვის საშუალების სახით დაამატეთ შესაბამისი რაოდენობის გვარჯილა (NaNO₃), დოზით სტიბიუმის წონის 3-5%.
5. წიდის მოცილება: 30 წუთის განმავლობაში დალექვის შემდეგ, მოაშორეთ ზედაპირული წიდა
6. გაიმეორეთ ოპერაცია: გაიმეორეთ ზემოთ მოცემული პროცესი 2-3-ჯერ

2.1.3 პროცესის პარამეტრის კონტროლი

• ტემპერატურის კონტროლი: ოპტიმალური ტემპერატურა 900±20°C
• ტუტეების დოზა: დაარეგულირეთ დარიშხანის შემცველობის მიხედვით, როგორც წესი, სტიბიუმის წონის 8-12%.
• დაჟანგვის დრო: 1-1.5 საათი თითო დაჟანგვის ციკლზე

2.1.4 დარიშხანის მოცილების ეფექტურობა

შეუძლია დარიშხანის შემცველობის შემცირება 2-5%-დან 0.1-0.3%-მდე

2.2 ჟანგვითი აორთქლების მეთოდი

2.2.1 პრინციპი

იყენებს იმ მახასიათებელს, რომ დარიშხანის ოქსიდი (As₂O₃) უფრო აქროლადია, ვიდრე სტიბიუმის ოქსიდი. As₂O₃ აქროლადია მხოლოდ 193°C-ზე, ხოლო Sb₂O₃-ს 656°C სჭირდება.

2.2.2 პროცესის მიმდინარეობა

1. ჟანგვითი დნობა: გაცხელება როტაციულ ღუმელში 600-650°C-მდე ჰაერის შეყვანით
2. ნამწვი აირების დამუშავება: აორთქლებული As₂O₃-ის კონდენსაცია და აღდგენა
3. რედუქციული დნობა: დარჩენილი მასალის შემცირება 1200°C-ზე კოქსით
4. რაფინირება: დამატებითი გაწმენდისთვის დაამატეთ მცირე რაოდენობით სოდა

2.2.3 ძირითადი პარამეტრები

• ჟანგბადის კონცენტრაცია: 21-28%
• რეზიდენციის დრო: 4-6 საათი
• ღუმელის ბრუნვის სიჩქარე: 0.5-1 წთ/წთ

3. ჰიდრომეტალურგიული რაფინირება დარიშხანის მოსაშორებლად

3.1 ტუტე სულფიდის გამორეცხვის მეთოდი

3.1.1 პრინციპი

იყენებს იმ მახასიათებელს, რომ დარიშხანის სულფიდი უფრო ხსნადია ტუტე სულფიდის ხსნარებში, ვიდრე სტიბიუმის სულფიდი. ძირითადი რეაქცია:
As2S3 + 3Na2S → 2Na3AsS3
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → უხსნადი

3.1.2 პროცესის მიმდინარეობა

1. სულფიდაცია: ნედლი ანტიმონის ფხვნილი შეურიეთ გოგირდს 1:0.3 მასის თანაფარდობით, გაასულფიდეთ 500°C-ზე 1 საათის განმავლობაში.
2. გამორეცხვა: გამოიყენეთ 2 მოლ/ლ Na₂S ხსნარი, სითხე-მყარი ნივთიერების თანაფარდობა 5:1, მოურიეთ 80°C ტემპერატურაზე 2 საათის განმავლობაში.
3. ფილტრაცია: ფილტრის პრესით ფილტრაცია, ნარჩენი არის დარიშხანის დაბალი შემცველობის სტიბიუმის კონცენტრატი
4. რეგენერაცია: Na₂S-ის რეგენერაციისთვის ფილტრატში H₂S-ის შეყვანა

3.1.3 პროცესის პირობები

• Na2S კონცენტრაცია: 1,5-2,5მოლ/ლ
• გამორეცხვის pH: 12-13
• გამორეცხვის ეფექტურობა: As>90%, Sb დანაკარგი <5%

3.2 მჟავა ჟანგვითი გამორეცხვის მეთოდი

3.2.1 პრინციპი

იყენებს დარიშხანის უფრო ადვილ დაჟანგვას მჟავე პირობებში, შერჩევითი გახსნისთვის იყენებს ოქსიდანტებს, როგორიცაა FeCl₃ ან H₂O₂.

3.2.2 პროცესის მიმდინარეობა

1. გამორეცხვა: 1.5 მოლ/ლ HCl ხსნარს დაუმატეთ 0.5 მოლ/ლ FeCl₃, სითხე-მყარი ნივთიერების თანაფარდობა 8:1.
2. პოტენციალის კონტროლი: დაჟანგვის პოტენციალის შენარჩუნება 400-450mV-ზე (SHE-სთან შედარებით)
3. მყარი-სითხეების გამოყოფა: ვაკუუმური ფილტრაცია, ფილტრატის გაგზავნა დარიშხანის აღსადგენად
4. რეცხვა: ფილტრის ნარჩენები 3-ჯერ გარეცხეთ განზავებული მარილმჟავით.

4. ელექტროლიტური რაფინირების მეთოდი

4.1 პრინციპი

იყენებს ანტიმონსა (+0.212V) და დარიშხანს (+0.234V) შორის დეპონირების პოტენციალებს შორის განსხვავებას.

4.2 პროცესის მიმდინარეობა

1. ანოდის მომზადება: ნედლი სტიბიუმის ჩასხმა 400×600×20 მმ ანოდურ ფირფიტებში
2. ელექტროლიტების შემადგენლობა: Sb³⁺ 80 გ/ლ, HCl 120 გ/ლ, დანამატი (ჟელატინი) 0.5 გ/ლ
3. ელექტროლიზის პირობები:
   • დენის სიმკვრივე: 120-150 ა/მ²
   • უჯრედის ძაბვა: 0.4-0.6 ვ
   • ტემპერატურა: 30-35°C
   • ელექტროდის მანძილი: 100 მმ
4. ციკლი: უჯრედიდან ამოღება ყოველ 7-10 დღეში

4.3 ტექნიკური მაჩვენებლები

• კათოდური სტიბიუმის სისუფთავე: ≥99.85%
• დარიშხანის მოცილების მაჩვენებელი: >95%
• დენის ეფექტურობა: 85-90%

5. დარიშხანის მოცილების ახალი ტექნოლოგიები

5.1 ვაკუუმური დისტილაცია

0.1-10Pa ვაკუუმის პირობებში, გამოიყენება ორთქლის წნევის სხვაობა (როგორც: 133Pa 550°C-ზე, Sb-ს სჭირდება 1000°C).

5.2 პლაზმური დაჟანგვა

დარიშხანის სელექციური დაჟანგვისთვის იყენებს დაბალი ტემპერატურის პლაზმას (5000-10000K), მოკლე დამუშავების დროს (10-30 წთ), დაბალი ენერგიის მოხმარებას.

6. პროცესების შედარება და შერჩევის რეკომენდაციები

შერჩევის რეკომენდაციები:

• მაღალი დარიშხანის შემცველობის მქონე საკვები (As>3%): უპირატესობა ენიჭება ტუტე სულფიდის გამორეცხვას
• საშუალო დარიშხანი (0.5-3%): ტუტე რაფინირება ან ელექტროლიზი
• დაბალი დარიშხანის შემცველობის მაღალი სისუფთავის მოთხოვნები: რეკომენდებულია ელექტროლიტური რაფინირება

7. დასკვნა

ნედლი სტიბიდან დარიშხანის მოცილება მოითხოვს ნედლეულის მახასიათებლების, პროდუქტის მოთხოვნებისა და ეკონომიკური მდგომარეობის ყოვლისმომცველ განხილვას. ტრადიციულ პირომეტალურგიულ მეთოდებს აქვთ დიდი სიმძლავრე, მაგრამ მნიშვნელოვანი გარემოზე ზეწოლა; ჰიდრომეტალურგიულ მეთოდებს აქვთ ნაკლები დაბინძურება, მაგრამ უფრო ხანგრძლივი პროცესები; ელექტროლიტური მეთოდები წარმოქმნიან მაღალ სისუფთავეს, მაგრამ მოიხმარენ მეტ ენერგიას. სამომავლო განვითარების მიმართულებებია:

1. ეფექტური კომპოზიტური დანამატების შემუშავება
2. მრავალსაფეხურიანი კომბინირებული პროცესების ოპტიმიზაცია
3. დარიშხანის რესურსების გამოყენების გაუმჯობესება
4. ენერგიის მოხმარებისა და დაბინძურების ემისიების შემცირება