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2024-07-11 06:01| 来源: 网络整理| 查看: 265

元素符号Sb,银白色金属,在元素周期表中属VA族,原子序数51,原子量121.75,菱形晶体,常见化合价为+3、+5和-3。

匈牙利地区曾发现约为公元前18世纪的小锑块,但在很长期间,人们并未明确地认识这种金属。1556年阿格里科拉(G.Agricola)在其著作中叙述了用矿石熔析生产硫化锑的方法,但将硫化锑误认为锑。1604年德国人瓦伦廷(B.Valentine)记述了锑和硫化锑的提取方法。18世纪已用焙烧还原法炼锑,1896年制出电解锑。1930年以后,锑矿鼓风炉熔炼法成为生产金属锑的重要方法。60~70年代发展了多种挥发熔炼和挥发焙烧方法。

中国于明代发现湖南锡矿山锑矿,但被误认作锡矿,至清末始知为锑矿。1908年湖南华昌公司从法国引进挥发焙烧法,开始炼锑。以后数十年间,中国产锑量常占世界总产量50%以上,最高达80%。1942年中国人王宠佑与美国人霍德森(Hodson)共同取得飘浮熔炼-气态还原熔炼的专利权。1949年以后,中国发展了硫化锑精矿鼓风炉挥发熔炼。

资源中国的主要锑矿分布在湖南、广西等省区。据1980年估计,世界锑的储量约435万吨,中国居首位。其他国家如玻利维亚约36.3万吨,南非(阿扎尼亚)约31.7万吨;苏联、墨西哥、美国、南斯拉夫等也有锑矿。

锑矿石品位一般为2~25%。已知锑矿物有120多种。具有工业价值的锑矿物有:[kg02]辉锑矿(SbS),[kg02]方锑矿(SbO),锑赭石(SbO),黄锑华(SbO·HO),硫氧锑矿(2SbS·SbO),硫汞锑矿(HgS·2SbS),脆硫锑铅矿(PbSbS),黝铜矿(CuSbS)。

性质和用途普通金属锑也称灰锑,-90以下为同素异形体黄锑,为无定形体。金属锑的蒸气骤然冷却,会凝固成为无定形的黑锑。黑锑化学性质活泼,有时会自燃,在90以上,渐变为灰锑此外,用三氯化锑电解会得到含有少量三氯化锑的黑色锑。这种锑在摩擦或撞击时会发生爆炸,称为爆锑电解制锑时应加注意。锑在常温下不与空气作用,高温下在空气中可生成SbOSbO或SbO,也可与水作用生成SbO和氢气。

[锑的主要物理性质]

锑性脆,不能单独使用。铅、锡中加入适量的锑,能增加其硬度和强度。含锑合金和锑化合物的主要用途见表[含锑合金和锑化合物的主要用途]。

1979年美国用锑量的比例(%)为:阻燃剂51,运输工具(包括蓄电池)20,陶瓷和玻璃15,化学工业5,其他9。1978年世界市场锑的平均价格为200美分/磅(1磅=0.4536公斤)。

辉锑矿矿石通过手选-浮选或重介质选-浮选,选出块矿、富块矿和精矿,然后冶炼。锑的冶炼方法分火法和湿法。

火法炼锑硫化矿经挥发焙烧或挥发熔炼(见挥发与蒸馏),使SbS变成SbO(俗称锑氧),再经还原熔炼和精炼,成为金属锑。还可用沉淀熔炼法直接生产粗锑。氧化矿一般用鼓风炉炼成粗锑。硫化矿火法炼锑流程见图[火法炼锑流程]。

锑氧生产有四种方法:①硫化锑块矿的挥发焙烧。其反应为:

2SbS+9O─→2SbO+6SO气态SbO随炉气排出,冷凝、收尘即得锑氧。未挥发的SbO可进一步氧化成不挥发的SbO,留在渣中。为减少这种损失,焙烧时可加入碳质还原剂。现代焙烧设备为回转窑,中国有些厂使用中国式竖炉。竖炉的进料粒度为20~200毫米,焦率6~7%,床能率3~3.6吨/(米日),渣含锑1~2%,回收率90~93%。②硫化锑精矿闪速挥发焙烧。将80%为-200目的精矿干燥至含水0.5%,随空气从回转窑头喷入,悬浮于气流中。在高温和湍流条件下,硫化锑迅速氧化成氧化锑,随炉气从窑尾排出,进入收尘系统(见冶炼烟气收尘),锑回收率约96%。大部分脉石落入窑内,与烟气反向流动,从窑头排出。窑头还装有补充热量用的喷油嘴。③硫化锑精矿鼓风炉挥发熔炼。中国锡矿山矿务局研究发展的低料柱、热炉顶操作的鼓风炉,既能处理硫化锑精矿球团,也能处理硫化锑和氧化锑的混合精矿球团以及泡渣等含锑物料。处理硫化精矿时,[kg02]大部分SbS氧化成SbO而挥发,小部分熔融的SbO和SbS直接作用生成金属锑,其反应为:

2SbO+SbS─→6Sb+3SO还生成少量冰锑(锑锍)和金属锑一起从炉底流出,冰锑可直接或焙烧后返回配料。如果精矿中含有金银,而产出的金属锑较少,常向鼓风炉前床内加入一定量的锑,以捕集金银,捕集了金银的锑称为贵锑。鼓风炉的床能率为28~30吨/(米·日),锑回收率95~99%,渣含锑1%左右,焦率约35%左右。④硫化锑精矿旋涡炉挥发熔炼。将氧化铁矿石、石灰石、石英石和木炭磨细,与硫化锑精矿混合加入旋涡炉,进行挥发熔炼。锑的挥发率可达97%以上。

还原熔炼和火法精炼挥发焙烧和挥发熔炼所产锑氧含杂质较少,配入煤和少量纯碱(NaCO),在反射炉内还原熔炼成粗锑。锑氧中的脉石,煤的灰分以及部分砷、锑的氧化物与纯碱反应所生成的多泡质轻的“泡渣”,浮在锑液表面。扒出泡渣,即得粗锑。如需精炼,可继续加入纯碱,碱熔化后把压缩空气鼓入锑液,进行碱性精炼。锑液中的砷、硒、碲等杂质被氧化生成相应的钠盐,硫铜生成硫化铜和硫化钠进入碱渣除去。含铁高时,可降温,使铁以SbFe、SbFe形态析出,剩下的少量铁,加硫除去。一般须进行多次精炼才能得到合格精锑。铸锭前把低砷优质锑氧加入炉内,锑氧熔化后再铸锭,使锭块外包一层熔融锑氧,俗称“衣子”,保护精锑不再氧化,并使锑锭缓慢冷却,表面可形成美丽的凤尾草状结晶花纹,这是享有盛名的中国优质锑锭的特征。(见彩图[驰名世界的有凤尾草状结晶花纹的锑锭,湖南锡矿山矿务局产品])

电解精炼采用电解方法进行精炼,能获得纯度较高的锑并能回收粗锑中的贵金属和其他有价金属。电解液为氢氟酸和硫酸的水溶液,电流密度100~110安/米,槽电压约0.9伏,电能消耗约550~590千瓦·时/吨。金、银富集于阳极泥。

沉淀熔炼此法适于处理富矿。硫化锑和金属铁一起加热发生如下反应:

SbS+3Fe─→2Sb+3FeS可得粗锑。熔融的硫化铁的比重与熔锑相近,须加入碳酸钠、硫酸钠、氯化钠等熔剂,以降低硫化铁熔体的比重,便于熔锑沉降。此法不宜处理含铅的矿石,因进入粗锑的铅用一般精炼法不能除去。小规模生产多用坩埚炉,大规模生产用反射炉,有的厂用电炉。

氧化锑矿石的鼓风炉熔炼鼓风炉适应范围大,可以处理难熔矿石,对矿石的品位要求不严格,还允许氧化矿中混有部分硫化矿。熔炼时以铁矿石、石灰石为熔剂,以焦炭为还原剂,产出粗锑。美国用鼓风炉处理含锑25~40%的氧化矿、混合矿和富渣等。

湿法炼锑用硫化钠、氢氧化钠溶液浸出硫化锑精矿,硫化锑与硫化钠作用,生成溶于水的硫代亚锑酸钠(NaSbS);以此溶液配制成阴极液,以氢氧化钠溶液为阳极液,进行隔膜电积,得到含锑96~98%的电锑(见水溶液电解)。

锑白生产锑白(SbO)是锑的主要用途之一中国用精锑生产锑白一般用反射炉。将精锑投入反射炉熔化,向锑液中鼓入一次空气,向液面上鼓入二次空气,使锑蒸气完全氧化。氧化锑出炉后与大量冷空气汇合,迅速冷却,进入收尘系统,即得优质锑白。

生锑生锑即工业用纯净SbS,是由高品位辉锑矿熔析而得,呈针状结晶,又称针锑。将硫化锑块矿破碎至粒度为20~30毫米,加入反射炉,添加1~2%的纯碱助熔剂,在900~1000下,三硫化二锑熔融析出,扒出残渣,出炉铸锭,即得含锑71~73%的生锑。



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