1. Киришүү

Сурьма, маанилүү түстүү металл катары, жалынга каршы каражаттарда, эритмелерде, жарым өткөргүчтөрдө жана башка тармактарда кеңири колдонулат. Бирок, жаратылыштагы сурьма рудалары көбүнчө мышьяк менен бирге жашайт, натыйжада чийки сурьмада мышьяктын жогорку курамы пайда болот, бул сурьма продукцияларынын иштешине жана колдонулушуна олуттуу таасир этет. Бул макалада чийки сурьманы тазалоодо мышьякты алып салуунун ар кандай ыкмалары, анын ичинде пирометаллургиялык тазалоо, гидрометаллургиялык тазалоо жана электролиттик тазалоо системалуу түрдө киргизилет, алардын принциптери, процесстик агымдары, иштөө шарттары жана артыкчылыктары/кемчиликтери кеңири баяндалат.

2. Мышьякты кетирүү үчүн пирометаллургиялык тазалоо

2.1 Щелочтуу тазалоо ыкмасы

2.1.1 Принцип

Щелочтуу тазалоо ыкмасы мышьяк менен щелочтуу металл кошулмаларынын ортосундагы реакциянын негизинде арсенатты жок кылат. Негизги реакция теңдемелери:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

2.1.2 Процесстин агымы

1. Чийки затты даярдоо: Чийки сурьманы 5-10 мм бөлүкчөлөргө майдалап, сода күлү (Na₂CO₃) менен 10:1 массалык катышта аралаштырыңыз.
2. Эритүү: Ревербератордук меште 850-950°C чейин ысытыңыз, 2-3 саат кармаңыз
3. Кычкылдануу: Кысылган абаны киргизиңиз (басым 0,2-0,3 МПа), агым ылдамдыгы 2-3 м³/(саат·т)
4. Шлактын пайда болушу: Кычкылдандыруучу катары тиешелүү өлчөмдө селитраны (NaNO₃) кошуңуз, дозасы сурьма салмагынын 3-5% түзөт
5. Шлактарды кетирүү: 30 мүнөт чөккөндөн кийин, үстүнкү шлактарды алып салыңыз
6. Кайталоо операциясы: Жогорудагы процессти 2-3 жолу кайталаңыз

2.1.3 Процесстин параметрлерин башкаруу

• Температураны көзөмөлдөө: Оптималдуу температура 900±20°C
• Щелочтордун дозасы: Мышьяктын курамына жараша тууралаңыз, адатта сурьма салмагынын 8-12% түзөт
• Кычкылдануу убактысы: кычкылдануу циклине 1-1,5 саат

2.1.4 Мышьякты кетирүүнүн натыйжалуулугу

Мышьяктын курамын 2-5% дан 0,1-0,3% га чейин азайта алат

2.2 Кычкылдануу менен учуп кетүү ыкмасы

2.2.1 Принцип

Мышьяк кычкылы (As₂O₃) сурьма кычкылына караганда учуучураак деген өзгөчөлүктү колдонот. As₂O₃ болгону 193°C температурада учуп кетет, ал эми Sb₂O₃ 656°C температураны талап кылат.

2.2.2 Процесстин агымы

1. Кычкылдандыруучу эритүү: Айланма меште аба киргизүү менен 600-650°C чейин ысытуу
2. Түтүн газын тазалоо: бууланган As₂O₃ конденсацияланып, калыбына келтирилет
3. Калыбына келтирүү менен эритүү: Калган материалды 1200°C температурада кокаин менен калыбына келтирүү
4. Тазалоо: Андан ары тазалоо үчүн аз өлчөмдөгү сода күлүн кошуңуз

2.2.3 Негизги параметрлер

• Кычкылтектин концентрациясы: 21-28%
• Жатаканада болуу убактысы: 4-6 саат
• Мештин айлануу ылдамдыгы: 0,5-1 айн/мин

3. Мышьякты кетирүү үчүн гидрометаллургиялык тазалоо

3.1 Щелочтуу сульфидди эритүү ыкмасы

3.1.1 Принцип

Мышьяк сульфидинин сурьма сульфидине караганда щелочтуу сульфид эритмелеринде эригичтиги жогору деген өзгөчөлүктү колдонот. Негизги реакция:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Эрибес

3.1.2 Процесстин агымы

1. Сульфиддештирүү: Чийки сурьма порошогун күкүрт менен 1:0,3 массалык катышта аралаштырып, 500°C температурада 1 саат сульфиддештирүү
2. Суюктук менен чайкоо: 2 моль/л Na₂S эритмесин колдонуңуз, суюктук-катуу катышы 5:1, 80°C температурада 2 саат аралаштырыңыз
3. Фильтрация: Фильтр-пресс менен чыпкалоо, калдык - мышьяк аз сурьма концентраты
4. Регенерация: Na₂S калыбына келтирүү үчүн фильтратка H₂S киргизиңиз

3.1.3 Процесстин шарттары

• Na₂S концентрациясы: 1,5-2,5моль/л
• Суюлтуунун рН: 12-13
• Суюлтуу эффективдүүлүгү: As>90%, Sb жоготуусу <5%

3.2 Кислоталуу кычкылдандыруучу шаймалоо ыкмасы

3.2.1 Принцип

Мышьяктын кислоталуу шарттарда оңой кычкылдануусун колдонот, FeCl₃ же H₂O₂ сыяктуу кычкылдандыруучу заттарды тандап эритүү үчүн колдонот.

3.2.2 Процесстин агымы

1. Суюктук менен чайкоо: 1,5 моль/л HCl эритмесине 0,5 моль/л FeCl₃ кошуңуз, суюктук-катуу зат катышы 8:1
2. Потенциалды башкаруу: Кычкылдануу потенциалын 400-450 мВ деңгээлинде сактоо (SHEге салыштырмалуу)
3. Катуу-суюктук бөлүү: Вакуумдук чыпкалоо, фильтратты мышьякты калыбына келтирүүгө жөнөтүү
4. Жуу: Чыпканын калдыктарын суюлтулган туз кислотасы менен 3 жолу жууңуз

4. Электролиттик тазалоо ыкмасы

4.1 Принцип

Сурьма (+0,212V) менен мышьяктын (+0,234V) ортосундагы чөкмө потенциалдарынын айырмасын колдонот.

4.2 Процесстин агымы

1. Анодду даярдоо: Чийки сурьманы 400×600×20 мм аноддук плиталарга куюңуз
2. Электролиттин курамы: Sb³⁺ 80 г/л, HCl 120 г/л, кошумча (желатин) 0.5 г/л
3. Электролиз шарттары:
   • Ток тыгыздыгы: 120-150А/м²
   • Уюлдук чыңалуу: 0,4-0,6V
   • Температура: 30-35°C
   • Электрод аралыгы: 100 мм
4. Цикл: Клеткадан ар бир 7-10 күндө алып салыңыз

4.3 Техникалык көрсөткүчтөр

• Катод сурьмасынын тазалыгы: ≥99.85%
• Мышьякты алып салуу ылдамдыгы: >95%
• Учурдагы натыйжалуулук: 85-90%

5. Мышьякты кетирүүнүн жаңы технологиялары

5.1 Вакуумдук дистилляция

0,1-10Па вакуум астында буу басымынын айырмасын колдонот (550°C температурада 133Па, Sb үчүн 1000°C талап кылынат).

5.2 Плазманын кычкылдануусу

Мышьякты селективдүү кычкылдандыруу үчүн төмөнкү температурадагы плазманы (5000-10000K) колдонот, иштетүү убактысы кыска (10-30 мүнөт), энергияны аз сарптайт.

6. Процесстерди салыштыруу жана тандоо боюнча сунуштар

Тандоо боюнча сунуштар:

• Мышьякка бай тоют (As>3%): щелочтуу сульфидди сиңирүүнү артык көрөт
• Орточо мышьяк (0,5-3%): щелочтуу тазалоо же электролиз
• Мышьяк аз, жогорку тазалык талаптары: Электролиттик тазалоо сунушталат

7. Жыйынтык

Чийки сурьмадан мышьякты алып салуу чийки заттын мүнөздөмөлөрүн, продукцияга болгон талаптарды жана экономиканы комплекстүү эске алууну талап кылат. Салттуу пирометаллургиялык ыкмалар чоң кубаттуулукка ээ, бирок айлана-чөйрөгө олуттуу басым жасайт; гидрометаллургиялык ыкмалар булганууну азыраак кылат, бирок процесстер узакка созулат; электролиттик ыкмалар жогорку тазалыкты берет, бирок көбүрөөк энергияны сарптайт. Келечектеги өнүгүү багыттары төмөнкүлөрдү камтыйт:

1. Натыйжалуу композиттик кошулмаларды иштеп чыгуу
2. Көп баскычтуу айкалышкан процесстерди оптималдаштыруу
3. Мышьяк ресурстарын пайдаланууну жакшыртуу
4. Энергияны керектөөнү жана булганууларды азайтуу