1. Киришүү

Сурьма маанилүү түстүү металл катары оттон сактагычтарда, эритмелерде, жарым өткөргүчтөр жана башка тармактарда кеңири колдонулат. Бирок табияттагы сурьма рудалары көбүнчө мышьяк менен бирге жашайт, натыйжада чийки сурьмада мышьяктын көп болушуна алып келет, бул сурьма азыктарынын натыйжалуулугуна жана колдонулушуна олуттуу таасирин тийгизет. Бул макалада чийки сурьманы тазалоодо мышьякты тазалоонун ар кандай ыкмалары, анын ичинде пирометаллургиялык тазалоо, гидрометаллургиялык тазалоо жана электролиттик тазалоо, алардын принциптери, процесстин агымдары, иштөө шарттары жана артыкчылыктары/кемчиликтери такталган системалуу түрдө киргизилет.

2. Мышьякты тазалоо үчүн пирометаллургиялык тазалоо

2.1 щелочтуу тазалоо ыкмасы

2.1.1 Принцип

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

2.1.2 Процесс агымы

1. Чийки затты даярдоо: чийки сурьманы 5-10 мм бөлүкчөлөргө майдалап, 10:1 масса катышында сода күлү (Na₂CO₃) менен аралаштырыңыз.
2. Эритүү: 850-950°Сге чейин ревербератордук меште ысытыңыз, 2-3 саат кармаңыз.
3. Кычкылдануу: кысылган абаны киргизүү (басым 0,2-0,3МПа), агымынын ылдамдыгы 2-3м³/(h·t)
4. Шлак пайда болушу: Оксидент катары селитраны (NaNO₃) тиешелүү өлчөмдө кошуңуз, сурьманын салмагынын 3-5% дозасы
5. Шлактарды кетирүү: 30 мүнөт калгандан кийин, үстүнкү шлактарды алып салыңыз
6. Операцияны кайталоо: Жогорудагы процессти 2-3 жолу кайталаңыз

2.1.3 Процесстин параметрин башкаруу

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

2.1.4 Мышьякты тазалоонун эффективдүүлүгү

Мышьяктын курамын 2-5%тен 0,1-0,3%ке чейин азайтышы мүмкүн

2.2 Кычкылдануу учуу ыкмасы

2.2.1 Принцип

Мышьяк оксиди (As₂O₃) сурьма оксидине караганда учуучураак деген өзгөчөлүгүн колдонот. As₂O₃ 193°Сте гана учат, ал эми Sb₂O₃ 656°C талап кылат.

2.2.2 Процесс агымы

1. Кычкылдан эритүү: Айлануучу меште аба киргизүү менен 600-650°C чейин ысытуу
2. Түтүн газын тазалоо: Конденсациялоо жана учуучу As₂O₃ калыбына келтирүү
3. Кыскартуу эритүү: Калган материалды 1200°C кокс менен азайтыңыз
4. Тазалоо: Андан ары тазалоо үчүн аз өлчөмдө сода күлүн кошуңуз

2.2.3 Негизги параметрлер

• Кычкылтек концентрациясы: 21-28%
• Туруу убактысы: 4-6 саат
• Мештин айлануу ылдамдыгы: 0,5-1р/мин

3. Мышьякты тазалоо үчүн гидрометаллургиялык кайра иштетүү

3.1 щелочтук сульфид менен эритүү ыкмасы

3.1.1 Принцип

Сурьма сульфидине караганда мышьяк сульфидинин щелоч сульфидинин эритмелеринде эригичтиги жогору болгон өзгөчөлүгүн колдонот. Негизги реакция:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Эрибейт

3.1.2 Процесс агымы

1. Сульфиддөө: чийки сурьманы күкүрт менен 1:0,3 масса катышында аралаштырып, 500°С 1 саатка сульфиддөө
2. Сүзүү: 2моль/л Na₂S эритмесин колдонуңуз, суюк-катуу катышы 5:1, 80°C температурада 2 саат аралаштырыңыз
3. Фильтрация: Фильтр пресс менен чыпкалоо, калдыктары аз мышьяктуу сурьма концентраты
4. Регенерация: Na₂S калыбына келтирүү үчүн чыпкага H₂S киргизиңиз

3.1.3 Процесстин шарттары

• Na₂S концентрациясы: 1,5-2,5моль/л
• рН: 12-13
• Сүзүү натыйжалуулугу: As>90%, Sb жоготуу <5%

3.2 Кислоталык кычкылдануу ыкмасы

3.2.1 Принцип

Селективдүү эритүү үчүн FeCl₃ же H₂O₂ сыяктуу оксиданттарды колдонуп, кычкыл шарттарда мышьяктын оңой кычкылданышын колдонот.

3.2.2 Процесстин агымы

1. Сүзүү: 1,5моль/л HCl эритмесинде 0,5моль/л FeCl₃ кошуңуз, суюк-катуу катышы 8:1
2. Потенциалдарды көзөмөлдөө: кычкылдануу потенциалын 400-450mV (SHE vs.)
3. Катуу-суюктук бөлүү: Вакуумдук чыпкалоо, фильтратты мышьякты калыбына келтирүүгө жөнөтүү
4. Жуу: Фильтрдин калдыктарын суюлтулган туз кислотасы менен 3 жолу жуу

4. Электролиттик тазалоо ыкмасы

4.1 Принцип

Сурьманын (+0,212В) жана мышьяктын (+0,234В) ортосундагы чөкмө потенциалдардагы айырманы колдонот.

4.2 Процесс агымы

1. Анод даярдоо: чийки сурьманы 400×600×20 мм аноддук плиталарга куюу
2. Электролиттин курамы: Sb³⁺ 80г/л, HCl 120г/л, кошумча (желатин) 0,5г/л
3. Электролиз шарттары:
   • Учурдагы тыгыздыгы: 120-150A/m²
   • Уюлдук чыңалуу: 0.4-0.6V
   • Температура: 30-35°C
   • Электроддун аралыгы: 100мм
4. Цикл: 7-10 күндө бир клеткадан алып салуу

4.3 Техникалык көрсөткүчтөр

• Катод сурма тазалыгы: ≥99,85%
• Мышьякты жок кылуу деңгээли: >95%
• Учурдагы натыйжалуулугу: 85-90%

5. Өнүгүп келе жаткан мышьякты жок кылуу технологиялары

5.1 Вакуумдук дистилляция

0,1-10Па вакуумда буу басымынын айырмасын колдонот (Ас: 550°Cде 133Па, Sb 1000°C талап кылат).

5.2 Плазманын кычкылдануусу

Төмөн температурадагы плазманы (5000-10000К) тандап мышьяк кычкылдануусу, иштетүү убактысы кыска (10-30мин), энергияны аз сарптоо үчүн колдонот.

6. Процесстерди салыштыруу жана тандоо боюнча сунуштар

Тандоо боюнча сунуштар:

• Жогорку мышьяктуу тоют (As>3%): щелочтук сульфид менен жууп тазалоо
• Орто мышьяк (0,5-3%): щелочтук тазалоо же электролиз
• Төмөнкү мышьяктын жогорку тазалыгына талаптар: Электролиттик тазалоо сунушталат

7. Корутунду

Чийки сурьмадан мышьякты тазалоо чийки заттын мүнөздөмөлөрүн, продукцияга болгон талаптарды жана экономиканы комплекстүү кароону талап кылат. Салттуу пирометаллургиялык ыкмалар чоң кубаттуулукка ээ, бирок олуттуу экологиялык басымга ээ; гидрометаллургиялык ыкмалар азыраак булганууга ээ, бирок процесстер узакка созулат; электролиттик ыкмалар жогорку тазалыкты жаратат, бирок көбүрөөк энергия керектейт. Келечектеги өнүгүү багыттары төмөнкүлөрдү камтыйт:

1. Натыйжалуу композиттик кошумчаларды иштеп чыгуу
2. Көп баскычтуу бириктирилген процесстерди оптималдаштыруу
3. Мышьяк ресурстарын пайдаланууну жакшыртуу
4. Энергияны керектөөнү жана булгоочу заттарды чыгарууну азайтуу