有机锑的发展(有机锑的发展)
有机锑的发展(有机锑的发展)中国远在明朝 (1541年)即发现锑矿,当时误为锡,1896年方知为锑。1897年清政府设湖南矿务局开采锑矿。1905年在湖南冷水江设炼锑厂,生产生锑。1908年在湖南长沙成立华昌公司,从矿石提炼纯锑,开创了中国金属锑的生产工业。中国锑矿资源异常丰富,是世界上产锑最多的国家,20世纪50年代以前占世界总产量的 一半。锑冶金开始于16世纪。首先采用辉锑矿熔析法生产“生锑”(纯硫化锑商品),继而在辉锑矿中配入铁屑沉淀熔炼金属锑。1830年出现了用反射炉还原氧化锑矿及挥发焙烧生产氧化锑粉的方法。1878年开始采用鼓风炉直接熔炼中等品位的硫化锑矿石及其他含锑物料。1884年博比厄雷(Bobierre)、鲁尔兹(Ruolz)和鲁索(Rousseau)等人提出锑矿的挥发焙烧法。1962年中国创造的锑精矿鼓风炉挥发熔炼法,对火法炼锑作了一次重大的改进。湿法炼锑出现较晚,美国、前苏联相继建立了碱性浸出复杂
英文
antimony
简介
元素周期表第VA族元素,为重有色金属。元素符号Sb,原子序数51,相对原子质量121.75。在常温下为固体,表面呈银白色、断面呈紫蓝色的金属。
简史 据考证,数千年前人类已开始用锑,在伽勒底的泰洛(Tello)挖掘的古瓶碎片,就是公元前4000年前的含锑铸件。
16世纪初期,德国僧人万伦廷(Basil Valentine)著书辨析金属锑及其硫化物,较详细介绍了金属锑的用途、性质及提取方法,被誉为人类认识锑的开端。16世纪中叶阿格列科拉(G. Agricola)和伯英古索(Bitin-guccio)曾详细介绍过锑的熔析技术,列举了锑的各种有益性质和用途。之后,莱默雷(B.Lemery)曾撰写过关于锑的专论。这些都是有关锑冶金方面最早出现的文献。
由于印刷业的兴起以及锑在铅锑活字合金中表现的特殊性能,导致了锑在工业上的大量应用。1839年美国人巴比特(I.Babbitt)发明含锑7.5%的铅锑合金,这种合金于1850年开始用于制造酸性蓄电池,锑的应用领域再次扩大。在第一次世界大战中,锑作为铅的硬化剂,曾广泛用于制造榴散弹,因而被称为“战争金属”。20世纪以来,随着交通事业的蓬勃发展,蓄电池用量大增;以及由于第二次世界大战时期和以后用氧化锑作为橡胶、塑料和织物的阻燃剂,使锑的消费量由1947年的55000t达到70年代的70000t。
锑冶金开始于16世纪。首先采用辉锑矿熔析法生产“生锑”(纯硫化锑商品),继而在辉锑矿中配入铁屑沉淀熔炼金属锑。1830年出现了用反射炉还原氧化锑矿及挥发焙烧生产氧化锑粉的方法。1878年开始采用鼓风炉直接熔炼中等品位的硫化锑矿石及其他含锑物料。1884年博比厄雷(Bobierre)、鲁尔兹(Ruolz)和鲁索(Rousseau)等人提出锑矿的挥发焙烧法。1962年中国创造的锑精矿鼓风炉挥发熔炼法,对火法炼锑作了一次重大的改进。湿法炼锑出现较晚,美国、前苏联相继建立了碱性浸出复杂锑矿的湿法炼锑厂。
中国远在明朝 (1541年)即发现锑矿,当时误为锡,1896年方知为锑。1897年清政府设湖南矿务局开采锑矿。1905年在湖南冷水江设炼锑厂,生产生锑。1908年在湖南长沙成立华昌公司,从矿石提炼纯锑,开创了中国金属锑的生产工业。中国锑矿资源异常丰富,是世界上产锑最多的国家,20世纪50年代以前占世界总产量的 一半。
性质 锑是一种半金属元素,有灰锑、爆锑、黑锑和黄锑四种同素异形体。灰锑是普通的金属锑,有金属光泽,易结晶,常形成斜方六面体,在凝固的锑锭表面呈星状或凤尾草状花纹,故有星锑之称。
锑有121Sb和123Sb两种稳定的同位素,其比例分别为57.25%及42.75%。锑原子的外电子层构型为〔Kr〕 4d105s25p3。
锑的原子价为 3、 4、 5和-3,主要生成三价化合物。锑在常温下不易氧化,在灼热情况下易氧化生成三氧化锑白烟。锑不溶于水,在稀盐酸和浓氢氟酸中均较稳定,但遇浓盐酸及热浓硫酸,则分别生成SbCl3及Sb2 (SO4)3。浓硝酸能使锑氧化,生成Sb2O3或Sb2O5。氨液及碱金属的氢氧化物溶液对锑均无作用。无氧化剂存在时,锑在熔融的碳酸钠中也不发生反应,但灼热的苛性钾和苛性钠能与锑作用,生成相应的锑酸盐。锑在电化序中的位置介于氢与铋之间。
化合物 锑有许多无机化合物和有机化合物。
用途 工业锑品主要有精锑、高纯锑、锑白、锑酸钠、五硫化锑 (金黄锑)、三氯化锑 (锑油)等。锑性脆,不能单独使用,而与其他金属熔成合金。具有工业意义的含锑合金达200种以上,其中以用于制作蓄电池铅栅板、轴瓦、锑青铜、印刷合金、电缆包皮、铅板、焊料、焊锡、弹丸、硬铅等消耗量最大。锑化合物在工业上的用量超过金属锑的用量,其工业化合物主要有三氧化锑、硫化锑、三氯化锑、锑酸钠等,其中三氧化锑用量最大。锑化合物的主要用途见表2。
资源 锑的地壳丰度为10-5%。全世界锑的远景储量据估计只有500万t,中国、玻利维亚、南非、前苏联、墨西哥五大产锑国家分别占55.2%、7.7%、6.8%、5.7%和4.6%,其余国家约占20%,其中美国仅占2.5%,英国、法国、德国、日本几乎无锑矿,工业发达国家均依赖进口维持其需要。
自然界含锑矿物约120多种,分为自然锑、锑金属间化合物、硫化矿和氧化矿四类。重要的金属化矿有锑铜矿(Cu6Sb)、锑银矿(Ag3Sb)等,硫化矿有辉锑矿(Sb2S3)、黝铜矿(5Cu2S·2CuS·2Sb2S3)、脆硫锑铅矿 (Pb4FeSb6S14) 等,氧化矿有方锑矿 (Sb2O3)、锑华 (Sb2O3)、锑赭石 (Sb2O4)、黄锑华 (Sb2O4 ·H2O)、红锑矿 (Sb2S2O (2Sb2S3·Sb2O3))。
锑工业的天然矿物为辉锑矿(Sb2S3),呈层状、脉状或不规则的矿体,穿插在石灰岩或硅化石灰岩中,或与其他硫化矿物形成复杂的硫化矿(如黝铜矿、脆硫锑铅矿等),赋存于其他硫化矿床内 (见彩图插页第13页)。富矿石含锑可由40%至65%以上,在矿床中呈大块状,色如钢灰,俗称“青砂”,可直接加热熔析炼成商品“生锑”。低品位锑矿含锑由千分之几到百分之二十左右,其中辉锑矿晶体多呈树枝状穿插在母岩内,俗称 “花砂”。
辉锑矿的风化可生成方锑矿 (Sb2O3)、锑华(Sb2O3)、锑赭石(Sb2O4)、黄锑矿(Sb2O4·H2O)及红锑矿 (Sb2S2O)。
工业发达国家大都缺乏锑矿资源,而应用广泛的铅锑合金易回收利用,故极重视二次锑生产。例如美国年产二次锑20000t左右,约占全国年耗锑量的50%,英国约占30%。
提取冶金 锑的冶炼方法,可分为火法和湿法两大类。多年来仍以火法为主。现代火法炼锑又可分为挥发焙烧-还原熔炼、挥发熔炼-还原熔炼及沉淀熔炼三种工艺。湿法炼锑主要采用碱性浸出-硫代亚锑酸钠电解。复杂锑精矿处理需采用复杂的火法或湿法流程,锑再生一般采用火法熔炼。火法和湿法生产的粗锑,需再进行锑精炼或进行高纯锑制取。精炼一般采用火法,当粗锑中含有需回收的贵金属时,则多采用电解精炼。工业锑化合物制取可以金属锑为原料亦可直接自锑矿石或精矿制取。
锑冶金展望 锑冶金目前需集中力量解决的问题有:锑矿氧化焙烧产生的废气由于SO2含量低、生产规模小而无法得到利用,造成对大气的污染;由于锑矿焙烧易生成四氧化锑,而目前尚难以利用高效的流态化焙烧技术; 旋涡熔炼则要求采用含锑品位高出一般硫化锑精矿,而所产氧化锑含脉石较高,不易还原为金属锑; 碱性浸出的湿法炼锑,设备复杂,成本高。
根据锑的资源情况及工业上对锑品的需求直接利用锑矿和精矿,采用氯化-水解工艺生产湿法锑白或金属锑,以减轻选矿环节的负担和损失,较为有利。此外,为了保护和节约可贵的单纯辉锑矿资源,要积极开展对含锑的复杂矿物原料的综合利用及二次锑循环利用的研究。