聚合物科學與工藝大全

[拼音]：ti

[英文]：antimony

元素符號Sb，銀白色金屬，在元素週期表中屬VA族，原子序數51，原子量121.75，菱形晶體，常見化合價為＋3、＋5和－3。

匈牙利地區曾發現約為公元前18世紀的小銻塊，但在很長期間，人們並未明確地認識這種金屬。1556年阿格里科拉(G.Agricola)在其著作中敘述了用礦石熔析生產硫化銻的方法，但將硫化銻誤認為銻。1604年德國人瓦倫廷（B.Valentine）記述了銻和硫化銻的提取方法。18世紀已用焙燒還原法煉銻，1896年製出電解銻。1930年以後，銻礦鼓風爐熔鍊法成為生產金屬銻的重要方法。60～70年代發展了多種揮發熔鍊和揮發焙燒方法。

中國於明代發現湖南錫礦山銻礦，但被誤認作錫礦，至清末始知為銻礦。1908年湖南華昌公司從法國引進揮發焙燒法，開始煉銻。以後數十年間，中國產銻量常佔世界總產量50％以上，最高達80％。1942年中國人王寵佑與美國人霍德森(Hodson)共同取得飄浮熔鍊－氣態還原熔煉的專利權。1949年以後，中國發展了硫化銻精礦鼓風爐揮發熔鍊。

資源

中國的主要銻礦分佈在湖南、廣西等省區。據1980年估計，世界銻的儲量約 435萬噸，中國居首位。其他國家如玻利維亞約36.3萬噸，南非（阿扎尼亞）約31.7萬噸；蘇聯、墨西哥、美國、南斯拉夫等也有銻礦。

銻礦石品位一般為2～25％。已知銻礦物有120多種。具有工業價值的銻礦物有：輝銻礦（Sb2S3），方銻礦(Sb2O3)，銻赭石(Sb2O4)，黃銻華(Sb2O4·H2O)，硫氧銻礦(2Sb2S3·Sb2O3)，硫汞銻礦(HgS·2Sb2S3)，脆硫銻鉛礦(Pb2Sb2S5)，黝銅礦(Cu8Sb2S7)。

性質和用途

普通金屬銻也稱灰銻，－90℃以下為同素異形體黃銻，為無定形體。金屬銻的蒸氣驟然冷卻，會凝固成為無定形的黑銻。黑銻化學性質活潑，有時會自燃，在90℃以上，漸變為灰銻。此外，用三氯化銻電解會得到含有少量三氯化銻的黑色銻。這種銻在摩擦或撞擊時會發生爆炸，稱為爆銻。電解制銻時應加註意。銻在常溫下不與空氣作用，高溫下在空氣中可生成Sb2O3、Sb2O4或Sb2O5，也可與水作用生成Sb2O3和氫氣。

銻性脆，不能單獨使用。鉛、錫中加入適量的銻，能增加其硬度和強度。含銻合金和銻化合物的主要用途見表。

1979年美國用銻量的比例(％)為：阻燃劑51，運輸工具（包括蓄電池）20，陶瓷和玻璃15，化學工業5，其他9。1978年世界市場銻的平均價格為 200美分／磅（1磅＝0.4536公斤）。

輝銻礦礦石通過手選-浮選或重介質選-浮選，選出塊礦、富塊礦和精礦，然後冶煉。銻的冶煉方法分火法和溼法。

火法煉銻

硫化礦經揮發焙燒或揮發熔鍊（見揮發與蒸餾），使Sb2S3變成Sb2O3（俗稱銻氧），再經還原熔煉和精煉，成為金屬銻。還可用沉澱熔鍊法直接生產粗銻。氧化礦一般用鼓風爐煉成粗銻。硫化礦火法煉銻流程見圖。

銻氧生產

有四種方法：

（1）硫化銻塊礦的揮發焙燒。其反應為：2Sb2S3+9O2─→2Sb2O3+6SO2氣態Sb2O3

隨爐氣排出，冷凝、收塵即得銻氧。未揮發的Sb2O3可進一步氧化成不揮發的Sb2O4，留在渣中。為減少這種損失，焙燒時可加入碳質還原劑。現代焙燒裝置為迴轉窯，中國有些廠使用中國式豎爐。豎爐的進料粒度為20～200毫米，焦率6～7％，床能率3～3.6噸/（米2·日），渣含銻1～2％，回收率90～93％。

（2）硫化銻精礦閃速揮發焙燒。將80％為－200目的精礦乾燥至含水0.5％，隨空氣從迴轉窯頭噴入，懸浮於氣流中。在高溫和湍流條件下，硫化銻迅速氧化成氧化銻，隨爐氣從窯尾排出，進入收塵系統(見冶煉煙氣收塵)，銻回收率約96％。大部分脈石落入窯內，與煙氣反向流動，從窯頭排出。窯頭還裝有補充熱量用的噴油嘴。

（3）硫化銻精礦鼓風爐揮發熔鍊。中國錫礦山礦務局研究發展的低料柱、熱爐頂操作的鼓風爐，既能處理硫化銻精礦球團，也能處理硫化銻和氧化銻的混合精礦球團以及泡渣等含銻物料。處理硫化精礦時，大部分Sb2S3氧化成Sb2O3而揮發，小部分熔融的Sb2O3和Sb2S3直接作用生成金屬銻，其反應為：2Sb2O3+Sb2S3─→6Sb+3SO2

還生成少量冰銻（銻鋶）和金屬銻一起從爐底流出，冰銻可直接或焙燒後返回配料。如果精礦中含有金銀，而產出的金屬銻較少，常向鼓風爐前床內加入一定量的銻，以捕集金銀，捕集了金銀的銻稱為貴銻。鼓風爐的床能率為28～30噸／（米2·日），銻回收率95～99％，渣含銻1％左右，焦率約35％左右。

（4）硫化銻精礦旋渦爐揮發熔鍊。將氧化鐵礦石、石灰石、石英石和木炭磨細，與硫化銻精礦混合加入旋渦爐，進行揮發熔鍊。銻的揮發率可達97％以上。

還原熔煉和火法精煉

揮發焙燒和揮發熔鍊所產銻氧含雜質較少，配入煤和少量純鹼(Na2CO3)，在反射爐內還原熔煉成粗銻。銻氧中的脈石，煤的灰分以及部分砷、銻的氧化物與純鹼反應所生成的多泡質輕的”泡渣”，浮在銻液表面。扒出泡渣，即得粗銻。如需精煉，可繼續加入純鹼，鹼熔化後把壓縮空氣鼓入銻液，進行鹼性精煉。銻液中的砷、硒、碲等雜質被氧化生成相應的鈉鹽，硫、銅生成硫化銅和硫化鈉進入鹼渣除去。含鐵高時，可降溫，使鐵以Sb2Fe、Sb2Fe3形態析出，剩下的少量鐵，加硫除去。一般須進行多次精煉才能得到合格精銻。鑄錠前把低砷優質銻氧加入爐內，銻氧熔化後再鑄錠，使錠塊外包一層熔融銻氧，俗稱“衣子”，保護精銻不再氧化，並使銻錠緩慢冷卻，表面可形成美麗的鳳尾草狀結晶花紋，這是享有盛名的中國優質銻錠的特徵。（見彩圖）