一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法，包括以下步驟：將破碎的銻塊和熔鹽電解質(zhì)加入到電解槽中，電解槽內(nèi)具有第一石墨電極及石墨第二電極；先采用陽(yáng)極法電解，將第一電極設(shè)置成陽(yáng)極，第二電極設(shè)置成陰極，在陽(yáng)極區(qū)，銻及雜質(zhì)金屬失電子變?yōu)殛?yáng)離子進(jìn)入熔鹽中，在電場(chǎng)和擴(kuò)散作用下遷移到陰極表面得電子，將標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)小于銻的雜質(zhì)金屬Na、K、Zn、Cd、Fe、Pb、Sn、Cu、Ni除去；再采用陰極法電解，將第一電極設(shè)置成陰極，第二電極設(shè)置成陽(yáng)極，以還原的銻單質(zhì)作為陰極，將非金屬雜質(zhì)元素As、S、Bi除去。本發(fā)明由于采用了兩段熔鹽電解法，并優(yōu)化電解參數(shù)，以獲得純度為99.99％銻，該方法工藝簡(jiǎn)單，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】-種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高純銻的制備方法，具體涉及一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的 方法，屬于金屬提純行業(yè)。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，高純銻在半導(dǎo)體材料、相變材料和紅外材料領(lǐng) 域得到了廣泛的應(yīng)用，我國(guó)的銻儲(chǔ)量居世界首位，而我國(guó)的銻產(chǎn)品種類較為稀少，主要以銻 錠為主，許多發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口我國(guó)的粗銻，進(jìn)行深加工提純后返銷到我國(guó)，從中獲得了較高的 利潤(rùn)。中國(guó)專利CN101565781A公開(kāi)了一種生產(chǎn)高純銻的方法及裝置，CN101844229A公開(kāi)了 高純銻的制備方法及生產(chǎn)設(shè)備，CN201321484Y公開(kāi)了一種生產(chǎn)高純銻的裝置，CN1676638A 公開(kāi)了高純銻的提純方法及裝置，在以上專利中，均未采用熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻，且上述 方法提純成本高，需要對(duì)應(yīng)的設(shè)備，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法，克服 現(xiàn)有技術(shù)中提純成本高，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，提純效果有限的缺陷。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方 法，包括以下步驟：步驟（1)將破碎的銻塊和熔鹽電解質(zhì)加入到電解槽中，所述電解槽內(nèi)具 有第一電極及第二電極，所述第一電極及第二電極均采用石墨電極；
[0005] 步驟（2)采用陽(yáng)極法電解，將第一電極設(shè)置成陽(yáng)極，第二電極設(shè)置成陰極，以粗銻 作為陽(yáng)極，陽(yáng)極電流密度6000?6650A/m 2,電解溫度為750?900°C左右，通電時(shí)間2?4 小時(shí)，在陽(yáng)極區(qū)，銻及雜質(zhì)金屬失電子變?yōu)殛?yáng)離子進(jìn)入熔鹽中，在電場(chǎng)和擴(kuò)散作用下遷移到 陰極表面得電子，電解過(guò)程中的電極電勢(shì)設(shè)置成銻離子還原成銻單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)，將 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)小于鋪的雜質(zhì)金屬Na、K、Zn、Cd、Fe、Pb、Sn、Cu、Ni除去；其中鋪離子還原成 銻單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)可以查標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表獲得，標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為（/=0·366?/ )。
[0006] 步驟（3)采用陰極法電解，將第一電極設(shè)置成陰極，第二電極設(shè)置成陽(yáng)極，以還原 的銻單質(zhì)作為陰極，陰極電流密度1000?1200A/m 2,電解溫度為700?800°C左右，通電時(shí) 間2?4小時(shí)，將非金屬雜質(zhì)元素 As、S、Bi除去。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明由于采用了兩段熔鹽電解法，一段采用陽(yáng)極法電解， 二段采用陰極法電解并優(yōu)化電解參數(shù)，以獲得純度為99. 99%銻，該方法工藝簡(jiǎn)單，適用于 大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0008] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0009] 如上所述本發(fā)明一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法，進(jìn)一步，步驟（1)所述 破碎的銻塊的粒徑為2?5mm。
[0010] 如上所述本發(fā)明一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法，進(jìn)一步，步驟（2)及步 驟（3)通電時(shí)間為3小時(shí)。 toon] 如上所述本發(fā)明一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法，進(jìn)一步，所述熔鹽電解 質(zhì)等物質(zhì)的量的NaCl和KCl。
[0012] 在采用陰極法電解，將第一電極設(shè)置成陰極，第二電極設(shè)置成陽(yáng)極，在陰極區(qū)，以 銻作為陰極，等物質(zhì)的量的NaCl和KCl作為熔鹽電解質(zhì)，電解溫度為700?800°C左右，電 解質(zhì)中的金屬Na+在陰極還原為金屬，與雜質(zhì)元素化合，主要反應(yīng)如下：
[0013] As+3e +3Na+ - Na3As
[0014] S+2e +2Na+ - Na2S
[0015] Bi+3e-+3Na+ - Na3Bi
[0016] 上述化合物溶解于電解質(zhì)中，在電場(chǎng)引力和擴(kuò)散作用下迀移到陽(yáng)極，在陽(yáng)極氧化 為雜質(zhì)元素，即金屬銻得以提純。
[0017] 本發(fā)明還提供一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法中使用的電解槽，包括槽 體、罩板、至少第一電極及第二電極、煙氣出□、溜槽、粗銻加料□和電解質(zhì)加料口，所述槽 體包括側(cè)壁及底部，從內(nèi)至外依次由石墨內(nèi)襯、耐火保溫層及金屬外套組成；所述罩板安裝 在所述槽體上部，其上設(shè)置有粗銻加料口、電解質(zhì)加料口及煙氣出口；所述溜槽斜向下設(shè)置 在所述槽體側(cè)壁上；至少第一電極及第二電極插入所述槽體內(nèi)，分別通過(guò)導(dǎo)線連接外部直 流電正負(fù)極。
[0018] 如上所述本發(fā)明一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法中使用的電解槽，進(jìn)一 步，所述槽體內(nèi)設(shè)置有多個(gè)槽壁，槽體本身及槽壁作為第二電極與外部直流電的正極或負(fù) 極連接。
[0019] 如上所述本發(fā)明一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法中使用的電解槽，進(jìn)一 步，所述石墨內(nèi)襯與耐火保溫層設(shè)置有硅碳棒電熱元件。
[0020] 如上所述本發(fā)明一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法中使用的電解槽，進(jìn)一 步，所述罩板兩端為弧形，連接所述槽體的側(cè)壁上端。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法中使用的電解槽結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0022] 附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：
[0023] 1、槽體，2、第一電極，3、第二電極，4、粗銻加料口，5、電解質(zhì)加料口，6、煙氣出口， 7、罩板，8、溜槽。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 將工業(yè)銻錠破碎為3mm左右的不規(guī)則銻塊，將破碎的銻塊和熔鹽電解質(zhì)加入到電 解槽中，采用陽(yáng)極法電解，開(kāi)啟加熱裝置，將溫度升為750°C，電流密度控制在6650A/m 2,電 解3小時(shí)后，得一段產(chǎn)物；將一段產(chǎn)物采用陰極法電解，將溫度設(shè)置為700°C，陰極電流密度 1200A/m 2,電解3小時(shí)，得高純銻產(chǎn)物，經(jīng)GDMS測(cè)定，其純度為99. 99%。
[0027] 實(shí)施例2
[0028] 將工業(yè)銻錠破碎為3mm左右的不規(guī)則銻塊，將破碎的銻塊和熔鹽電解質(zhì)加入到電 解槽中，采用陽(yáng)極法電解，開(kāi)啟加熱裝置，將溫度升為850°C，電流密度控制在6650A/m 2,電 解3小時(shí)后，得一段產(chǎn)物；將一段產(chǎn)物采用陰極法電解，將溫度設(shè)置為750°C，陰極電流密度 1200A/m2,電解3小時(shí)，得高純銻產(chǎn)物，經(jīng)GDMS測(cè)定，其純度為99. 99%。
[0029] 實(shí)施例3
[0030] 將工業(yè)銻錠破碎為3mm左右的不規(guī)則銻塊，將破碎的銻塊和熔鹽電解質(zhì)加入到電 解槽中，采用陽(yáng)極法電解，開(kāi)啟加熱裝置，將溫度升為900°C，電流密度控制在6650A/m 2,電 解3小時(shí)后，得一段產(chǎn)物；將一段產(chǎn)物采用陰極法電解，將溫度設(shè)置為800°C，陰極電流密度 1200A/m2,電解3小時(shí)，得高純銻產(chǎn)物，經(jīng)GDMS測(cè)定，其純度為99. 99%。
[0031] 如圖1所示，本發(fā)明一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法中使用的電解槽，包 括槽體1、罩板7、兩組第一電極2及第二電極3、煙氣出口 6、溜槽8、粗銻加料口 4、電解質(zhì) 加料口 5及硅碳棒電熱元件，所述槽體1包括側(cè)壁及底部，從內(nèi)至外依次由石墨內(nèi)襯、耐火 保溫層及金屬外套組成；所述罩板7安裝在所述槽體上部，所述罩板7兩端為弧形，連接所 述槽體1的側(cè)壁上端。
[0032] 所述罩板上設(shè)置有粗銻加料口 4、電解質(zhì)加料口 5及煙氣出口 6 ;所述溜槽8斜向 下設(shè)置在所述槽體側(cè)壁上；兩組第一電極2及第二電極3位于所述槽體1內(nèi)，分別通過(guò)導(dǎo)線 連接外部直流電正負(fù)極；所述硅碳棒電熱元件設(shè)置在所述石墨內(nèi)襯與耐火保溫層。
[0033] 所述槽體內(nèi)設(shè)置有多個(gè)槽壁，槽體本身及槽壁作為第二電極與外部直流電的正極 或負(fù)極連接。
[0034] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟（1)將破 碎的銻塊和熔鹽電解質(zhì)加入到電解槽中，所述電解槽內(nèi)具有第一電極及第二電極，所述第 一電極及第二電極均采用石墨電極； 步驟（2)采用陽(yáng)極法電解，將第一電極設(shè)置成陽(yáng)極，第二電極設(shè)置成陰極，以粗銻作為 陽(yáng)極，陽(yáng)極電流密度6000?6650A/m2,電解溫度為750?900°C左右，通電時(shí)間2?4小時(shí)， 在陽(yáng)極區(qū)，銻及雜質(zhì)金屬失電子變?yōu)殛?yáng)離子進(jìn)入熔鹽中，在電場(chǎng)和擴(kuò)散作用下遷移到陰極 表面得電子，電解過(guò)程中的電極電勢(shì)設(shè)置成銻離子還原成銻單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)，將標(biāo)準(zhǔn) 電極電勢(shì)小于銻的雜質(zhì)金屬Na、K、Zn、CcU Fe、Pb、Sn、Cu、Ni除去； 步驟（3)采用陰極法電解，將第一電極設(shè)置成陰極，第二電極設(shè)置成陽(yáng)極，以還原的銻 單質(zhì)為陰極，陰極電流密度1000?1200A/m2,電解溫度為700?800°C左右，通電時(shí)間2? 4小時(shí)，將非金屬雜質(zhì)元素As、S、Bi除去。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法，其特征在于，步驟（1) 所述破碎的銻塊的粒徑為2?5mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法，其特征在于，步驟（2) 及步驟（3)通電時(shí)間為3小時(shí)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法，其特征在于，所述熔 鹽電解質(zhì)等物質(zhì)的量的NaCl和KCl。
5. -種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法中使用的電解槽，其特征在于，包括槽體、罩 板、至少第一電極及第二電極、煙氣出□、溜槽、粗銻加料□和電解質(zhì)加料口，所述槽體包括 側(cè)壁及底部，從內(nèi)至外依次由石墨內(nèi)襯、耐火保溫層及金屬外套組成；所述罩板安裝在所述 槽體上部，其上設(shè)置有粗銻加料口、電解質(zhì)加料口及煙氣出口；所述溜槽斜向下設(shè)置在所述 槽體側(cè)壁上；至少第一電極及第二電極插入所述槽體內(nèi)，分別通過(guò)導(dǎo)線連接外部直流電正 負(fù)極。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法中使用的電解槽，其特 征在于，所述槽體內(nèi)設(shè)置有多個(gè)槽壁，槽體本身及槽壁作為第二電極與外部直流電的正極 或負(fù)極連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法中使用的電解槽，其特 征在于，所述石墨內(nèi)襯與耐火保溫層設(shè)置有硅碳棒電熱元件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種兩段熔鹽電解法生產(chǎn)高純銻的方法中使用的電解槽，其特 征在于，所述罩板兩端為弧形，連接所述槽體的側(cè)壁上端。
【文檔編號(hào)】C25C3/34GK104313643SQ201410372843
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】趙應(yīng)黔, 王良棟, 李武斌, 陳明慧, 張彬 申請(qǐng)人:貴州重力科技環(huán)保有限公司