1. Giriş

Sürmə mühüm əlvan metal kimi alov gecikdiricilər, ərintilər, yarımkeçiricilər və digər sahələrdə geniş istifadə olunur. Bununla belə, təbiətdəki sürmə filizləri tez-tez arsenlə birlikdə olur, nəticədə xam sürmədə yüksək arsen tərkibi olur ki, bu da sürmə məhsullarının məhsuldarlığına və tətbiqinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Bu məqalədə sistematik olaraq xam sürmənin təmizlənməsində arsenin çıxarılmasının müxtəlif üsulları, o cümlədən pirometallurgiya, hidrometallurgiya və elektrolitik təmizləmə, onların prinsipləri, proses axınları, iş şəraiti və üstünlükləri/çatışmazlıqları ətraflı şəkildə təqdim olunur.

2. Arsenin Təmizlənməsi üçün Pirometallurgiya Təmizləmə

2.1 Qələvi Təmizləmə Metodu

2.1.1 Prinsip

Qələvi təmizləmə üsulu arsenatların əmələ gəlməsi üçün arsen və qələvi metal birləşmələri arasındakı reaksiya əsasında arseni təmizləyir. Əsas reaksiya tənlikləri:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

2.1.2 Proses axını

1. Xammalın hazırlanması: Xam surmanı 5-10 mm-lik hissəciklərə doğrayın və 10:1 kütlə nisbətində soda külü (Na₂CO₃) ilə qarışdırın.
2. Əritmə: Reverberator sobasında 850-950°C-ə qədər qızdırın, 2-3 saat saxlayın.
3. Oksidləşmə: Sıxılmış hava daxil edin (təzyiq 0,2-0,3MPa), axın sürəti 2-3m³/(h·t)
4. Şlak əmələ gəlməsi: Oksidləşdirici olaraq müvafiq miqdarda selitra (NaNO₃) əlavə edin, surma kütləsinin 3-5%-i dozada
5. Şlakların çıxarılması: 30 dəqiqə dayandıqdan sonra səth şlaklarını çıxarın
6. Əməliyyatı təkrarlayın: Yuxarıdakı prosesi 2-3 dəfə təkrarlayın

2.1.3 Proses Parametrlərinə Nəzarət

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

2.1.4 Arsenik Təmizləmə Effektivliyi

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

2.2 Oksidləşdirici buxarlanma metodu

2.2.1 Prinsip

Arsenik oksidin (As₂O₃) antimon oksidindən daha uçucu olması xüsusiyyətindən istifadə edir. As₂O₃ cəmi 193°C-də uçuculaşır, Sb₂O₃ üçün isə 656°C tələb olunur.

2.2.2 Proses axını

1. Oksidləşdirici ərimə: Fırlanan sobada hava daxil olmaqla 600-650°C-ə qədər qızdırın
2. Baca qazının təmizlənməsi: kondensasiya edin və uçucu As₂O₃ bərpa edin
3. Reduksiya əriməsi: Qalan materialı koksla 1200°C-də azaldın
4. Təmizləmə: Əlavə təmizləmə üçün az miqdarda soda külü əlavə edin

2.2.3 Əsas Parametrlər

• Oksigen konsentrasiyası: 21-28%
• Yaşayış müddəti: 4-6 saat
• Fırının fırlanma sürəti: 0,5-1r/dəq

3. Arsenin çıxarılması üçün hidrometallurgiya emalı

3.1 Qələvi sulfidlə yuyulma üsulu

3.1.1 Prinsip

Arsen sulfidinin qələvi sulfid məhlullarında antimon sulfidinə nisbətən daha yüksək həll olma xüsusiyyətindən istifadə edir. Əsas reaksiya:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Həll olunmur

3.1.2 Proses axını

1. Sulfidləşmə: Xam sürmə tozunu kükürdlə 1:0,3 kütlə nisbətində qarışdırın, 500°C-də 1 saat sulfidləşdirin.
2. Yuyulma: 2mol/L Na₂S məhlulu istifadə edin, maye-bərk nisbəti 5:1, 80°C-də 2 saat qarışdırın.
3. Filtrləmə: Filtr presi ilə süzün, qalıq aşağı arsenli sürmə konsentratıdır
4. Regenerasiya: Na₂S-ni 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 üsulu

3.2.1 Prinsip

Seçici həll etmək üçün FeCl₃ və ya H₂O₂ kimi oksidləşdiricilərdən istifadə edərək, turşu şəraitdə arsenin daha asan oksidləşməsindən istifadə edir.

3.2.2 Proses axını

1. Yuyulma: 1,5mol/L HCl məhluluna 0,5mol/L FeCl₃ əlavə edin, maye-bərk nisbəti 8:1
2. Potensial nəzarət: Oksidləşmə potensialını 400-450mV-də saxlayın (SHE ilə müqayisədə)
3. Bərk-maye ayrılması: Vakuum filtrasiyası, filtratı arsenin bərpasına göndərin
4. Yuma: Filtr qalıqlarını 3 dəfə seyreltilmiş xlor turşusu ilə yuyun

4. Elektrolitik Təmizləmə Metodu

4.1 Prinsip

Sürmə (+0,212V) və arsen (+0,234V) arasındakı çökmə potensialları fərqindən istifadə edir.

4.2 Proses axını

1. Anod hazırlığı: Xam surmanı 400×600×20 mm ölçülü anod lövhələrə tökün
2. Elektrolit tərkibi: Sb³⁺ 80q/L, HCl 120q/L, əlavə (jelatin) 0,5q/L
3. Elektroliz şərtləri:
   • Cari sıxlıq: 120-150A/m²
   • Hüceyrə gərginliyi: 0,4-0,6V
   • Temperatur: 30-35°C
   • Elektrod məsafəsi: 100 mm
4. Döngü: Hər 7-10 gündən bir hüceyrədən çıxarın

4.3 Texniki göstəricilər

• Katod sürmə təmizliyi: ≥99,85%
• Arsenik xaricetmə dərəcəsi: >95%
• Cari səmərəlilik: 85-90%

5. İnkişaf etməkdə olan Arsenik Təmizləmə Texnologiyaları

5.1 Vakuum distilləsi

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

5.2 Plazmanın oksidləşməsi

Seçici arsen oksidləşməsi, qısa emal müddəti (10-30 dəq), aşağı enerji sərfiyyatı üçün aşağı temperaturlu plazmadan (5000-10000K) istifadə edir.

6. Proseslərin müqayisəsi və seçim üzrə tövsiyələr

Seçim tövsiyələri:

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

7. Nəticə

Xam sürmədən arsenin çıxarılması xammal xüsusiyyətlərinin, məhsula olan tələblərin və iqtisadiyyatın hərtərəfli nəzərə alınmasını tələb edir. Ənənəvi pirometallurgiya üsulları böyük gücə malikdir, lakin əhəmiyyətli ekoloji təzyiqə malikdir; hidrometallurgiya üsulları daha az çirklənmə, lakin daha uzun proseslərə malikdir; elektrolitik üsullar yüksək təmizlik yaradır, lakin daha çox enerji sərf edir. Gələcək inkişaf istiqamətlərinə aşağıdakılar daxildir:

1. Effektiv kompozit əlavələrin hazırlanması
2. Çoxmərhələli birləşmiş proseslərin optimallaşdırılması
3. Arsen resursundan istifadənin yaxşılaşdırılması
4. Enerji istehlakının və çirklənmə emissiyalarının azaldılması