【前沿科学】巴氏合金中锑元素的新工业生产工艺

新闻摘要:锑元素，Sb，位于元素周期表中第51位,传统的冶炼方式为火法和湿法冶炼，目前主要以火法为主。目前,一种新的方法已经产生。

概述：锑元素，Sb，位于元素周期表中第51位，在巴氏合金的生产工艺中是一种中间元素，它不像锡那么具有柔韧性，也不像铜那么具有“钢”性，它有着自己独特的“立”性，充满阳刚之气。但就是这种金属，传统的冶炼方式为火法和湿法冶炼，目前主要以火法为主，所以在环保意义上来讲，该法耗能较大，排放二氧化碳较多，是一种终究要被淘汰的工艺。而湿法炼锑可分为：碱性浸出一硫代亚锑酸钠溶液电解和酸性浸出一氯化锑溶液电解两种方法，其法也消耗电能化学能较大。

目前,一种新的方法已经产生。麻省理工学院（MIT）研究人员开发一种新电池的努力没有取得成功，但却意外地在试验过程中发现了一种生产金属锑的新方法，这种方法今后也可能用于其他金属的提炼。这一惊人发现可能催生一种比传统金属冶炼更廉价同时碳排放也更低的金属生产体系，相关成果已发表在本周的《自然》期刊上。

该研究团队使用的硫化锑材料是一种熔融的半导体，要冶炼得到金属锑，通常情况下并不能使用炼铝或类似金属所采用的通电方法。要利用电解法冶炼，矿物材料一般只能是离子导体。但通过在熔融的半导体上添加一层离子电解液，“电池”中的电解过程就能顺利进行，硫化物材料就会发生转化，在电池底部产生纯度达99.9%的锑金属，而电池上方则会析出气态硫，可以将这些气体收集起来作为化工原料。

附：火法生产工艺

我国的锑冶炼厂，大部分采用火法炼锑工艺，即先将硫化锑矿石或精矿挥发（熔炼）产出三氧化锑，再对其进行还原熔炼和精炼，产出金属锑。

（1)硫化锑矿石及精矿挥发焙烧一还原熔炼。

①鼓风炉挥发熔炼在低料柱、薄料层、高焦率、热炉顶等条件下实现。熔炼过程中，含锑物料中的硫化锑挥发氧化，脉石造渣后由炉缸放出，主要挥发产物氧化锑在冷凝系统中收集。

鼓风炉由炉顶（包括加料装置）、炉身、炉缸和前床等部分组成。与鼓风炉配套的冷凝系统主要有“鹅颈”、烟尘沉降室、汽化冷却器或水冷却器、表面冷却器、抽风机和布袋室，鼓风炉挥发熔炼工艺流程。

鼓风炉的改造与改良包括以下几个方面：

a．采用富氧熔炼技术：通过提高空气中的氧浓度来减少鼓入鼓风炉的空气量，进而减少烟气带走的热量。

b．炉体大型化：炉型越大，精矿处理量越多，渣量和锑梳熔融物越多，可克服过渣道和前床容易冻结的现象，且更有利于改善炉况。

c．采用新型结构的鼓风炉：炉顶抽风活动炉缸无前床炼锑鼓风炉，采用炉顶抽风的方式，可保证抽风均匀、温度容易上升。

d．应用自动控制技术。

②氧化锑的反射炉还原熔炼反射炉是传统的火法冶炼设备之一，具有结构简单、操作方便、容易控制、对原料及燃料适应性强等优点，在锑氧粉的熔炼和精炼中得到了广泛应用。其主要缺点是燃料消耗量大，热效率低（只有15%-30%)，耐火材料消耗量大。

反射炉由炉基、炉底、炉墙、炉顶、加料口、产品放出口及烟道等部分组成，其附属设备有加料装置、鼓风装置、排烟装置及余热利用装置，反射炉还原熔炼工艺流程。