锑

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锑
antimony

   元素符号Sb，银白色金属，在元素周期表中属VA族，原子序数51，原子量121.75，菱形晶体，常见化合价为＋3、＋5和－3。
   匈牙利地区曾发现约为公元前18世纪的小锑块，但在很长期间，人们并未明确地认识这种金属。1556年阿格里科拉(G.Agricola)在其著作中叙述了用矿石熔析生产硫化锑的方法，但将硫化锑误认为锑。1604年德国人瓦伦廷 （B.Valentine）记述了锑和硫化锑的提取方法。18世纪已用焙烧还原法炼锑，1896年制出电解锑。1930年以后，锑矿鼓风炉熔炼法成为生产金属锑的重要方法。60～70年代发展了多种挥发熔炼和挥发焙烧方法。
   中国于明代发现湖南锡矿山锑矿，但被误认作锡矿，至清末始知为锑矿。1908年湖南华昌公司从法国引进挥发焙烧法，开始炼锑。以后数十年间，中国产锑量常占世界总产量50％以上，最高达80％。1942年中国人王宠佑与美国人霍德森(Hodson)共同取得飘浮熔炼－气态还原熔炼的专利权。1949年以后，中国发展了硫化锑精矿鼓风炉挥发熔炼。
   资源  中国的主要锑矿分布在湖南、广西等省区。据1980年估计，世界锑的储量约 435万吨，中国居首位。其他国家如玻利维亚约36.3万吨，南非（阿扎尼亚）约31.7万吨；苏联、墨西哥、美国、南斯拉夫等也有锑矿。
   锑矿石品位一般为2～25％。已知锑矿物有120多种。具有工业价值的锑矿物有：[kg02]辉锑矿（SbS），[kg02]方锑矿(SbO)，锑赭石(SbO)，黄锑华(SbO·HO),硫氧锑矿(2SbS·SbO)，硫汞锑矿(HgS·2SbS),脆硫锑铅矿(PbSbS)，黝铜矿(CuSbS)。
   性质和用途  普通金属锑也称灰锑，－90以下为同素异形体黄锑，为无定形体。金属锑的蒸气骤然冷却，会凝固成为无定形的黑锑。黑锑化学性质活泼，有时会自燃,在90以上,渐变为灰锑此外,用三氯化锑电解会得到含有少量三氯化锑的黑色锑。这种锑在摩擦或撞击时会发生爆炸,称为爆锑电解制锑时应加注意。锑在常温下不与空气作用,高温下在空气中可生成SbOSbO或SbO，也可与水作用生成SbO和氢气。
            [锑的主要物理性质]
   锑性脆,不能单独使用。铅、锡中加入适量的锑,能增加其硬度和强度。含锑合金和锑化合物的主要用途见表[含锑合金和锑化合物的主要用途]。
   1979年美国用锑量的比例(％)为：阻燃剂51，运输工具（包括蓄电池）20,陶瓷和玻璃15,化学工业5,其他9。1978年世界市场锑的平均价格为 200美分／磅（1磅＝0.4536公斤）。
   辉锑矿矿石通过手选-浮选或重介质选-浮选，选出块矿、富块矿和精矿，然后冶炼。锑的冶炼方法分火法和湿法。
   火法炼锑  硫化矿经挥发焙烧或挥发熔炼（见挥发与蒸馏），使SbS变成SbO（俗称锑氧），再经还原熔炼和精炼，成为金属锑。还可用沉淀熔炼法直接生产粗锑。氧化矿一般用鼓风炉炼成粗锑。硫化矿火法炼锑流程见图[火法炼锑流程]。
   锑氧生产  有四种方法：①硫化锑块矿的挥发焙烧。其反应为：
          2SbS+9O─→2SbO+6SO气态SbO随炉气排出,冷凝、收尘即得锑氧。未挥发的SbO可进一步氧化成不挥发的SbO，留在渣中。为减少这种损失，焙烧时可加入碳质还原剂。现代焙烧设备为回转窑，中国有些厂使用中国式竖炉。竖炉的进料粒度为20～200毫米,焦率6～7％,床能率3～3.6吨/（米日）,渣含锑1～2％,回收率90～93％。②硫化锑精矿闪速挥发焙烧。将80％为－200目的精矿干燥至含水0.5％，随空气从回转窑头喷入，悬浮于气流中。在高温和湍流条件下，硫化锑迅速氧化成氧化锑，随炉气从窑尾排出，进入收尘系统(见冶炼烟气收尘)，锑回收率约96％。大部分脉石落入窑内,与烟气反向流动,从窑头排出。窑头还装有补充热量用的喷油嘴。③硫化锑精矿鼓风炉挥发熔炼。中国锡矿山矿务局研究发展的低料柱、热炉顶操作的鼓风炉，既能处理硫化锑精矿球团，也能处理硫化锑和氧化锑的混合精矿球团以及泡渣等含锑物料。处理硫化精矿时,[kg02]大部分SbS氧化成SbO而挥发，小部分熔融的SbO和SbS直接作用生成金属锑，其反应为：
             2SbO+SbS─→6Sb+3SO还生成少量冰锑（锑锍）和金属锑一起从炉底流出，冰锑可直接或焙烧后返回配料。如果精矿中含有金银，而产出的金属锑较少，常向鼓风炉前床内加入一定量的锑，以捕集金银，捕集了金银的锑称为贵锑。鼓风炉的床能率为28～30吨／（米·日），锑回收率95～99％,渣含锑1％左右,焦率约35％左右。④硫化锑精矿旋涡炉挥发熔炼。将氧化铁矿石、石灰石、石英石和木炭磨细，与硫化锑精矿混合加入旋涡炉，进行挥发熔炼。锑的挥发率可达97％以上。
   还原熔炼和火法精炼  挥发焙烧和挥发熔炼所产锑氧含杂质较少,配入煤和少量纯碱(NaCO),在反射炉内还原熔炼成粗锑。锑氧中的脉石，煤的灰分以及部分砷、锑的氧化物与纯碱反应所生成的多泡质轻的“泡渣”，浮在锑液表面。扒出泡渣，即得粗锑。如需精炼，可继续加入纯碱，碱熔化后把压缩空气鼓入锑液，进行碱性精炼。锑液中的砷、硒、碲等杂质被氧化生成相应的钠盐，硫铜生成硫化铜和硫化钠进入碱渣除去。含铁高时,可降温,使铁以SbFe、SbFe形态析出,剩下的少量铁,加硫除去。一般须进行多次精炼才能得到合格精锑。铸锭前把低砷优质锑氧加入炉内，锑氧熔化后再铸锭，使锭块外包一层熔融锑氧，俗称“衣子”，保护精锑不再氧化，并使锑锭缓慢冷却，表面可形成美丽的凤尾草状结晶花纹，这是享有盛名的中国优质锑锭的特征。（见彩图[驰名世界的有凤尾草状结晶花纹的锑锭，湖南锡矿山矿务局产品]）
   电解精炼  采用电解方法进行精炼，能获得纯度较高的锑并能回收粗锑中的贵金属和其他有价金属。电解液为氢氟酸和硫酸的水溶液,电流密度100～110安／米，槽电压约0.9伏,电能消耗约550～590千瓦·时／吨。金、银富集于阳极泥。
   沉淀熔炼  此法适于处理富矿。硫化锑和金属铁一起加热发生如下反应：
             SbS+3Fe─→2Sb+3FeS可得粗锑。熔融的硫化铁的比重与熔锑相近，须加入碳酸钠、硫酸钠、氯化钠等熔剂，以降低硫化铁熔体的比重，便于熔锑沉降。此法不宜处理含铅的矿石，因进入粗锑的铅用一般精炼法不能除去。小规模生产多用坩埚炉，大规模生产用反射炉，有的厂用电炉。
   氧化锑矿石的鼓风炉熔炼  鼓风炉适应范围大，可以处理难熔矿石，对矿石的品位要求不严格，还允许氧化矿中混有部分硫化矿。熔炼时以铁矿石、石灰石为熔剂，以焦炭为还原剂，产出粗锑。美国用鼓风炉处理含锑25～40％的氧化矿、混合矿和富渣等。
   湿法炼锑  用硫化钠、氢氧化钠溶液浸出硫化锑精矿，硫化锑与硫化钠作用，生成溶于水的硫代亚锑酸钠(NaSbS)；以此溶液配制成阴极液,以氢氧化钠溶液为阳极液，进行隔膜电积，得到含锑96～98％的电锑（见水溶液电解）。
   锑白  生产锑白(SbO)是锑的主要用途之一中国用精锑生产锑白一般用反射炉。将精锑投入反射炉熔化，向锑液中鼓入一次空气，向液面上鼓入二次空气，使锑蒸气完全氧化。氧化锑出炉后与大量冷空气汇合，迅速冷却，进入收尘系统，即得优质锑白。
   生锑  生锑即工业用纯净SbS,是由高品位辉锑矿熔析而得，呈针状结晶，又称针锑。将硫化锑块矿破碎至粒度为20～30毫米，加入反射炉，添加1～2％的纯碱助熔剂，在900～1000下，三硫化二锑熔融析出,扒出残渣，出炉铸锭，即得含锑71～73％的生锑。
   参考书目)
赵天从主编：《重金属冶金学》,冶金工业出版社,北京，1981。
. . ，，， ，1977.
C. Y. Wang,Antmony; Its Geoloy, metaury,InDUSTra Use  and  EcoNOMcs,3rd ed., Charles Griffin,London ,1952.
　　　　　　　　　　　　　　　　　

备注：数据仅供参考，不作为投资依据。