1. Муқаддима

Сурма хамчун металли мухими ранга дар моддахои оташгиранда, хӯлаҳо, нимноқилҳо ва дигар соҳаҳо васеъ истифода мешавад. Бо вуҷуди ин, маъданҳои сурма дар табиат аксар вақт бо мышьяк якҷоя зиндагӣ мекунанд, ки дар натиҷа дар сурмаи хом миқдори зиёди мышьяк ба вуҷуд меояд, ки ба кор ва истифодаи маҳсулоти сурма таъсири назаррас мерасонад. Дар ин мақола усулҳои гуногуни тозакунии мышьяк ҳангоми тозакунии хоми сурма, аз ҷумла коркарди пирометаллургӣ, тозакунии гидрометаллургӣ ва электролитикӣ бо тафсилоти принсипҳои онҳо, ҷараёнҳои равандҳо, шароити корӣ ва афзалиятҳо/ нуқсонҳо ҷорӣ карда мешавад.

2. Коркарди пирометаллургӣ барои тоза кардани мышьяк

2.1 Усули тозакунии сілтӣ

2.1.1 Принсип

Усули тозакунии сілтӣ мышьякро дар асоси реаксияи байни пайвастагиҳои металлҳои мышьяк ва ишқор барои ташаккули арсенатҳо хориҷ мекунад. Муодилаҳои асосии реаксия:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

2.1.2 Ҷараёни раванд

1. Омода кардани ашёи хом: Сурмаи хомро ба заррачаҳои 5-10мм майда кунед ва бо хокистари сода (Na₂CO₃) бо таносуби массаи 10:1 омехта кунед.
2. Гудохтан: Дар кӯраи ревербераторӣ то 850-950 ° C гарм кунед, 2-3 соат нигоҳ доред
3. Оксидшавӣ: Ворид кардани ҳавои фишурда (фишор 0,2-0,3МПа), суръати ҷараёни 2-3м³/(h·t)
4. Пайдоиши шлак: Миқдори мувофиқи селитра (NaNO₃) ҳамчун оксидант илова кунед, миқдори 3-5% вазни сурма.
5. Тоза кардани шлак: Пас аз 30 дақиқа ҷойгир шудан, шлаки рӯизаминиро тоза кунед
6. Амалиёти такрорӣ: Раванди дар боло зикршударо 2-3 маротиба такрор кунед

2.1.3 Назорати параметрҳои раванд

• Назорати ҳарорат: Ҳарорати оптималии 900±20°C
• Миқдори сілтӣ: Мувофиқи таркиби мышьяк, маъмулан 8-12% вазни сурма танзим кунед
• Вақти оксидшавӣ: 1-1,5 соат дар як давраи оксидшавӣ

2.1.4 Самаранокии аз байн бурдани мышьяк

Метавонад миқдори мышьякро аз 2-5% то 0.1-0.3% кам кунад

2.2 Усули оксидшави

2.2.1 Принсип

Хусусиятеро истифода мебарад, ки оксиди мышьяк (As₂O₃) нисбат ба оксиди сурма ноустувортар аст. As₂O₃ танҳо дар 193 ° C гарм мешавад, дар ҳоле ки Sb₂O₃ 656 ° C талаб мекунад.

2.2.2 Ҷараёни раванд

1. Гудозиши оксидшаванда: Дар танӯри даврзананда то 600-650°С бо воридкунии ҳаво гарм кунед
2. Муолиҷаи гази дуд: Конденсатсия ва барқароркунии As₂O₃
3. Гудозиши коҳиш: Маводи боқимондаро дар 1200 ° C бо кокс кам кунед
4. Тозакунӣ: Барои тоза кардани минбаъда миқдори ками хокистари сода илова кунед

2.2.3 Параметрҳои асосӣ

• Консентратсияи оксиген: 21-28%
• Вақти истиқомат: 4-6 соат
• Суръати гардиши танӯр: 0,5-1р/дақ

3. Коркарди гидрометаллурги барои тоза кардани мышьяк

3.1 Усули шустакунии сулфиди ишқор

3.1.1 Принсип

Хусусиятеро истифода мебарад, ки сулфиди мышьяк дар маҳлулҳои сулфиди ишқӣ нисбат ба сулфиди сурма баландтар аст. Реаксияи асосӣ:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Ҳалнашаванда

3.1.2 Ҷараёни раванд

1. Сульфидизатсия: Хокаи сурмаи хомро бо сулфур бо таносуби масса 1:0,3 омехта кунед, дар 500°С барои 1 соат сулфид кунед.
2. Шустан: Маҳлули 2мол/л Na₂S-ро истифода баред, таносуби моеъ ва сахти 5:1, дар 80°C барои 2 соат омехта кунед.
3. Филтратсия: Бо пресси филтр филтр кунед, боқимонда консентрати сурмаи кам-мышьяк аст
4. Бозсозӣ: H₂S-ро ба фильтрат ворид кунед, то Na₂S барқарор шавад

3.1.3 Шароити раванд

• Консентратсияи Na₂S: 1,5-2,5мол/л
• Шусташавӣ рН: 12-13
• Самаранокии шусташавӣ: Ас> 90%, талафоти Sb <5%

3.2 Усули шусташавии оксиди кислота

3.2.1 Принсип

Оксидшавии осонтари мышьякро дар шароити туршӣ истифода бурда, оксидантҳоро ба монанди FeCl₃ ё H₂O₂ барои обшавии интихобӣ истифода мебарад.

3.2.2 Ҷараёни раванд

1. Шусташавӣ: Дар маҳлули 1,5мол/л HCl, 0,5мол/л FeCl₃ илова кунед, таносуби моеъ ва сахти 8:1
2. Назорати потенсиалӣ: Потенсиали оксидшавиро дар 400-450мВ нигоҳ доред (бар зидди SHE)
3. Ҷудокунии сахт ва моеъ: Филтркунии вакуумӣ, филтратро ба барқароркунии мышьяк фиристед
4. Шустан: Боқимондаҳои филтрро бо кислотаи гидрохлоридӣ 3 маротиба бишӯед

4. Усули тозакунии электролитӣ

4.1 Принсип

Фарқи потенсиали таҳшиншавӣ байни сурма (+0,212В) ва мышьяк (+0,234В) истифода мебарад.

4.2 Ҷараёни раванд

1. Тайёр кардани анод: Сурмаҳои хомро ба плитаҳои анодии 400 × 600 × 20 мм рехтан
2. Таркиби электролит: Sb³⁺ 80г/л, HCl 120г/л, илова (желатин) 0,5г/л
3. Шароити электролиз:
   • Зичии ҷорӣ: 120-150A/m²
   • Шиддати ҳуҷайра: 0,4-0,6 В
   • Ҳарорат: 30-35°C
   • Масофаи электрод: 100мм
4. Давраи: Ҳар 7-10 рӯз аз ҳуҷайра хориҷ кунед

4.3 Нишондиҳандаҳои техникӣ

• тозагии сурма катод: ≥99,85%
• Сатҳи хориҷ кардани мышьяк: >95%
• Самаранокии ҷорӣ: 85-90%

5. Технологияҳои тозакунии мышьяк

5.1 Дистилятсияи вакуумӣ

Дар зери вакууми 0,1-10Па, фарқияти фишори буғро истифода мебарад (Чун: 133Па дар 550 ° C, Sb 1000 ° C талаб мекунад).

5.2 Оксидшавии плазма

Плазмаи пасти ҳароратиро (5000-10000К) барои оксидшавии интихобии мышьяк, вақти коркарди кӯтоҳ (10-30мин), сарфи ками энергия истифода мебарад.

6. Тавсияҳо оид ба муқоиса ва интихоб

Тавсияҳои интихоб:

• Хӯроки дорои мышьякҳои баланд (As>3%): Бартарӣ ба шусташавии сулфиди ишқор
• Арсени миёна (0,5-3%): тозакунии сілтӣ ё электролиз
• Талаботи пасти мышьяк барои тозагии баланд: Тозакунии электролит тавсия дода мешавад

7. Хулоса

Хориҷ кардани мышьяк аз сурмаи хом ба назар гирифтани ҳамаҷонибаи хусусиятҳои ашёи хом, талабот ба маҳсулот ва иқтисодиётро талаб мекунад. Усулҳои анъанавии пирометаллургӣ иқтидори калон доранд, аммо фишори назарраси муҳити зист доранд; усулҳои гидрометаллургӣ ифлосшавии камтар доранд, вале равандҳои дарозтар доранд; усулҳои электролизӣ тозагии баланд истеҳсол мекунанд, аммо бештар энергия сарф мекунанд. Самтҳои рушди оянда инҳоро дар бар мегиранд:

1. Ташаккули иловаҳои самараноки композитӣ
2. Оптимизатсияи равандҳои омехтаи бисёрмарҳила
3. Беҳтар кардани истифодаи захираҳои мышьяк
4. Кам кардани истеъмоли энергия ва партовҳои ифлоскунанда