1. Giriş

Əhəmiyyətli bir əlvan metal olan sürmə, alov gecikdiricilərində, ərintilərdə, yarımkeçiricilərdə və digər sahələrdə geniş istifadə olunur. Lakin, təbiətdəki sürmə filizləri tez-tez arsenlə birlikdə mövcuddur və bu da xam sürmədə yüksək arsen tərkibinə səbəb olur ki, bu da sürmə məhsullarının işinə və tətbiqinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Bu məqalədə pirometallurgik təmizləmə, hidrometallurgik təmizləmə və elektrolitik təmizləmə daxil olmaqla, xam sürmə təmizlənməsində arsenin çıxarılması üçün müxtəlif üsullar sistematik şəkildə təqdim olunur və onların prinsipləri, proses axınları, iş şəraiti və üstünlükləri/çatışmazlıqları ətraflı şəkildə izah olunur.

2. Arsenik Təmizlənməsi üçün Pirometallurgik Təmizləmə

2.1 Qələvi Təmizləmə Üsulu

2.1.1 Prinsip

Qələvi təmizləmə metodu, arsenik və qələvi metal birləşmələri arasındakı reaksiyaya əsaslanaraq arsenikləri təmizləyir və arsenatlar əmələ gətirir. Əsas reaksiya tənlikləri:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

2.1.2 Proses Axını

1. Xammalın hazırlanması: Xam sürməni 5-10 mm hissəciklərə parçalayın və soda külü (Na₂CO₃) ilə 10:1 kütlə nisbətində qarışdırın.
2. Əritmə: Reverberator sobada 850-950°C-yə qədər qızdırın, 2-3 saat saxlayın
3. Oksidləşmə: Sıxılmış havanı (təzyiq 0.2-0.3MPa) daxil edin, axın sürəti 2-3 m³/(saat·t)
4. Şlak əmələ gəlməsi: Oksidləşdirici kimi müvafiq miqdarda selitra (NaNO₃) əlavə edin, dozası antimon çəkisinin 3-5%-ni təşkil edir
5. Şlakın təmizlənməsi: 30 dəqiqə çökdükdən sonra səthdəki şlakı təmizləyin
6. Əməliyyatı təkrarlayın: Yuxarıdakı prosesi 2-3 dəfə təkrarlayın

2.1.3 Proses Parametrlərinin İdarə Edilməsi

• Temperatur nəzarəti: Optimal temperatur 900±20°C
• Qələvi dozası: Arsenik tərkibinə görə tənzimləyin, adətən antimon çəkisinin 8-12%-i
• Oksidləşmə müddəti: oksidləşmə dövrü üçün 1-1,5 saat

2.1.4 Arsenin Təmizlənməsi Səmərəliliyi

Arsenik tərkibini 2-5%-dən 0,1-0,3%-ə qədər azalda bilər

2.2 Oksidləşdirici Uçuculuq Metodu

2.2.1 Prinsip

Arsen oksidinin (As₂O₃) sürmə oksidindən daha uçucu olması xüsusiyyətindən istifadə edir. As₂O₃ yalnız 193°C-də buxarlanır, Sb₂O₃ isə 656°C tələb edir.

2.2.2 Proses Axını

1. Oksidləşdirici əritmə: Fırlanan sobada hava girişi ilə 600-650°C-yə qədər qızdırın
2. Baca qazının təmizlənməsi: Buxarlanmış As₂O₃-u kondensasiya edin və bərpa edin
3. Reduksiya əritməsi: Qalan materialı 1200°C-də koksla reduksiya edin
4. Təmizləmə: Daha da təmizləmək üçün az miqdarda soda külü əlavə edin

2.2.3 Əsas Parametrlər

• Oksigen konsentrasiyası: 21-28%
• Yaşayış müddəti: 4-6 saat
• Sobanın fırlanma sürəti: 0.5-1r/dəq

3. Arsenik Təmizlənməsi üçün Hidrometallurgiya Təmizləməsi

3.1 Qələvi Sulfidlə Yuyulma Metodu

3.1.1 Prinsip

Arsen sulfidin qələvi sulfid məhlullarında antimon sulfiddən daha yüksək həllolma qabiliyyətinə malik olması xüsusiyyətindən istifadə edir. Əsas reaksiya:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Həll Olmayan

3.1.2 Proses Axını

1. Sulfidləşmə: Xam antimon tozunu 1:0.3 kütlə nisbətində kükürdlə qarışdırın, 500°C-də 1 saat sulfidləşdirin
2. Yuyulma: 2mol/L Na₂S məhlulundan istifadə edin, maye-bərk nisbəti 5:1, 80°C-də 2 saat qarışdırın
3. Filtrləmə: Filtr presi ilə süzün, qalıq az arsen tərkibli antimon konsentratıdır
4. Regenerasiya: Na₂S-i bərpa etmək üçün filtrata H₂S daxil edin

3.1.3 Proses Şərtləri

• Na₂S konsentrasiyası: 1,5-2,5mol/L
• Yuyulma pH: 12-13
• Yuyulma səmərəliliyi: As>90%, Sb itkisi <5%

3.2 Turşu Oksidləşdirici Yuyulma Metodu

3.2.1 Prinsip

Selektiv həll olma üçün FeCl₃ və ya H₂O₂ kimi oksidləşdiricilərdən istifadə edərək, arsenin turşu şəraitində daha asan oksidləşməsini təmin edir.

3.2.2 Proses Axını

1. Yuyulma: 1.5 mol/L HCl məhluluna 0.5 mol/L FeCl₃ əlavə edin, maye-bərk nisbəti 8:1
2. Potensial nəzarət: Oksidləşmə potensialını 400-450mV səviyyəsində saxlayın (SHE ilə müqayisədə)
3. Bərk-maye ayrılması: Vakuum filtrasiyası, filtratı arsenik bərpasına göndərin
4. Yuma: Filtr qalıqlarını 3 dəfə durulaşdırılmış xlorid turşusu ilə yuyun

4. Elektrolitik Təmizləmə Üsulu

4.1 Prinsip

Sürmə (+0.212V) və arsenik (+0.234V) arasındakı çökmə potensiallarındakı fərqdən istifadə edir.

4.2 Proses Axını

1. Anod hazırlanması: Xam sürməni 400×600×20 mm anod lövhələrinə tökün
2. Elektrolit tərkibi: Sb³⁺ 80 q/L, HCl 120 q/L, aşqar (jelatin) 0.5 q/L
3. Elektroliz şərtləri:
   • Cərəyan sıxlığı: 120-150A/m²
   • Hüceyrə gərginliyi: 0.4-0.6V
   • Temperatur: 30-35°C
   • Elektrod məsafəsi: 100 mm
4. Dövr: Hər 7-10 gündən bir hüceyrədən çıxarın

4.3 Texniki Göstəricilər

• Katod antimon saflığı: ≥99.85%
• Arsenik təmizlənmə dərəcəsi: >95%
• Cari səmərəlilik: 85-90%

5. Arsenik Təmizləmə Texnologiyalarının İnkişaf Etməsi

5.1 Vakuum Distillə

0.1-10Pa vakuum altında buxar təzyiqi fərqindən istifadə edir (As: 550°C-də 133Pa, Sb üçün 1000°C tələb olunur).

5.2 Plazma oksidləşməsi

Selektiv arsenik oksidləşmə, qısa emal müddəti (10-30 dəq), aşağı enerji istehlakı üçün aşağı temperaturlu plazma (5000-10000K) istifadə edir.

6. Proseslərin müqayisəsi və seçim tövsiyələri

Seçim tövsiyələri:

• Yüksək arsen tərkibli yem (As>3%): Qələvi sulfidlə yuyulmaya üstünlük verin
• Orta arsenik (0,5-3%): Qələvi təmizləmə və ya elektroliz
• Aşağı arsenik tərkibli yüksək təmizlik tələbləri: Elektrolitik təmizləmə tövsiyə olunur

7. Nəticə

Xam sürmədən arsenin çıxarılması xammalın xüsusiyyətlərini, məhsul tələblərini və iqtisadiyyatını hərtərəfli nəzərə almağı tələb edir. Ənənəvi pirometallurgiya üsulları böyük tutuma malikdir, lakin əhəmiyyətli ətraf mühit təzyiqinə malikdir; hidrometallurgiya üsulları daha az çirklənməyə malikdir, lakin daha uzun proseslərə malikdir; elektrolitik üsullar yüksək təmizlik istehsal edir, lakin daha çox enerji sərf edir. Gələcək inkişaf istiqamətlərinə aşağıdakılar daxildir:

1. Səmərəli kompozit əlavələrin hazırlanması
2. Çoxmərhələli birləşdirilmiş proseslərin optimallaşdırılması
3. Arsenik ehtiyatlarından istifadənin yaxşılaşdırılması
4. Enerji istehlakının və çirklənmə emissiyalarının azaldılması