本發(fā)明屬于有色金屬火法冶金，具體涉及一種鉛銻合金水蒸汽控氧焙燒制備銻黑的方法。

背景技術(shù)：

1、鉛和銻是常見的伴生金屬，鉛礦常伴生有銻，銻礦則常伴生有鉛，在鉛、銻冶煉過程中將產(chǎn)生大量的鉛銻合金中間產(chǎn)品。目前，工業(yè)上鉛銻合金分離概采用反射爐兩次吹煉再還原熔煉工藝，由于鉛、銻在冶金過程中的行為相似，且兩者物理化學(xué)性質(zhì)相近，很難通過火法實(shí)現(xiàn)鉛銻的分離。一般分離后的銻中含鉛4%，鉛中含銻13%左右，下一步粗銻再采用硫酸-氫氟酸-氟化銻體系電解精煉除鉛，粗鉛則通過硅氟酸鉛體系電解除銻。上述鉛銻分離工藝不僅流程長(zhǎng)、能耗大、成本高?。同時(shí)由于鉛中含銻高，雖然國(guó)內(nèi)外冶金工作者相繼開發(fā)了火法分離、na2s?浸出-電積法、礦漿電解法、硫化鈉濕法分離鉛銻再火法煉銻、真空蒸餾、熔析分離、離心偏析等多種技術(shù)，但均存在著流程長(zhǎng)、能耗大、原材料消耗多，加工成本高，分離不徹底?。

2、本發(fā)明基于上述問題，旨在改進(jìn)傳統(tǒng)的鉛銻合金分離技術(shù)，提供一種綠色、清潔、高效、低成本且工藝簡(jiǎn)單的鉛銻合金分離技術(shù)，旨在制備出純度較高、性能更好的sb2o3。該技術(shù)利用水蒸汽中攜帶的少量溶解氧，一方面維持反應(yīng)體系處于低氧環(huán)境，另一方面促進(jìn)sb與水蒸氣的反應(yīng)，使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行（δg＜0，見式1）。另外，由于鉛（pb）的飽和蒸汽壓遠(yuǎn)小于銻（sb），故sb首先揮發(fā)進(jìn)入氣相與水蒸氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成sb2o3，而pb及其他少量雜質(zhì)則留在熔體中，從而實(shí)現(xiàn)sb與雜質(zhì)元素的有效分離，且產(chǎn)出的煙塵中sb2o3純度較高，雜質(zhì)含量低于0.2%。經(jīng)水蒸氣控制氧化焙燒后得到的sb2o3粉末呈黑色，呈現(xiàn)立方晶型結(jié)構(gòu)并存在氧空位缺陷的特征。

3、?δg=?-145.305?kj?mol-1??(式1)

4、與傳統(tǒng)工藝相比，這種新工藝制備的銻氧化物具有更高的純度和獨(dú)特的氧空位特性，在電子材料、光電器件、催化材料等領(lǐng)域帶來了潛在的應(yīng)用前景，且對(duì)擴(kuò)展sb2o3產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域提供了新的可能性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)行的鉛銻分離工藝分離不徹底、能耗高的現(xiàn)狀，提供一種簡(jiǎn)單合理、節(jié)能環(huán)保、可有效提高sb2o3產(chǎn)品純度和性能的新興制備工藝，采用成本低廉、工業(yè)上易獲得的水蒸汽代替常規(guī)氧氣去焙燒制備sb2o3。通過控制水蒸汽的流速來控制焙燒氣氛，在低氧勢(shì)氣氛下焙燒鉛銻合金，獲得純度高、性能更加優(yōu)異的另一種形態(tài)的sb2o3。因生成的銻黑是一種具有富氧空位的sb2o3納米晶體，在電子材料、光電器件、催化材料等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景，提高工業(yè)生產(chǎn)中sb2o3產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2、本發(fā)明包括以下步驟：稱取一定質(zhì)量的鉛銻合金置于石英舟后投入管式爐內(nèi)，并通入一定時(shí)間氮?dú)馀懦軆?nèi)空氣后加熱以熔化鉛銻合金，向鉛銻熔體中鼓入水蒸汽，控制水蒸汽的氣體流速為0.5~3?g/min，在600~900?℃的溫度下進(jìn)行高溫控氧勢(shì)焙燒制備sb2o3，保溫1~4?h。焙燒過程形成大量揮發(fā)銻與水蒸汽相遇并發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生大量黑色且具有富氧空位形的sb2o3產(chǎn)品冷卻后經(jīng)布袋收塵獲得銻黑粉末。所使用的鉛銻合金中sb含量為50%~60%、pb含量為30%~35%。焙燒過程控制水蒸汽的流速為0.5~3?g/min。焙燒過程中溫度控制在600~900?℃。焙燒過程中控制焙燒保溫時(shí)間為1~4?h。在氮?dú)鈿夥障拢刂扑羝牧魉贋?.5~3?g/min，經(jīng)600~900?℃的控氧勢(shì)焙燒，保溫時(shí)間為1~4?h。制備出具有富氧空位形的銻黑。

技術(shù)特征：

1.一種鉛銻合金水蒸汽控氧焙燒制備銻黑的方法，其特征在于，包括以下步驟：稱取一定質(zhì)量的鉛銻合金置于石英舟后投入管式爐內(nèi)，并通入一定時(shí)間氮?dú)馀懦軆?nèi)空氣后加熱以熔化鉛銻合金，向鉛銻熔體中鼓入水蒸汽，控制水蒸汽的氣體流速為0.5~3?g/min，在600~900?℃的溫度下進(jìn)行高溫控氧勢(shì)焙燒制備sb2o3，保溫1~4?h；焙燒過程形成大量揮發(fā)銻與水蒸汽相遇并發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生大量黑色且具有富氧空位形的sb2o3產(chǎn)品冷卻后經(jīng)布袋收塵獲得銻黑粉末。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉛銻合金水蒸汽控氧焙燒制備銻黑的方法，其特征方法在于：所使用的鉛銻合金中sb含量為50%~60%、pb含量為30%~35%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉛銻合金水蒸汽控氧焙燒制備銻黑的方法，其特征方法在于：焙燒過程控制水蒸汽的流速為0.5~3?g/min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉛銻合金水蒸汽控氧焙燒制備銻黑的方法，其特征方法在于：焙燒過程中溫度控制在600~900?℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉛銻合金水蒸汽控氧焙燒制備銻黑的方法，其特征方法在于：焙燒過程中控制焙燒保溫時(shí)間為1~4?h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉛銻合金水蒸汽控氧焙燒制備銻黑的方法，其特征方法在于：在氮?dú)鈿夥障?，控制水蒸汽的流速?.5~3?g/min，經(jīng)600~900?℃的控氧勢(shì)焙燒，保溫時(shí)間為1~4?h；制備出具有富氧空位形的銻黑。

技術(shù)總結(jié)
一種鉛銻合金水蒸汽選擇性焙燒制備銻黑的方法，具體步驟如下：將鉛銻合金粉末置于石英舟中投入管式爐內(nèi)，通入氮?dú)馀懦軆?nèi)空氣后，加熱至目標(biāo)溫度使鉛銻合金熔化。接著，向鉛銻熔體中鼓入水蒸汽，并控制水蒸汽的流速，利用水蒸汽攜帶有少量的溶解氧，一方面維持反應(yīng)體系處于低氧環(huán)境，另一方面促進(jìn)Sb與水蒸氣的反應(yīng)，使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行（ΔG＜0），進(jìn)行高溫控氧勢(shì)焙燒。焙燒過程鉛銻合金中銻揮發(fā)進(jìn)入氣相與水蒸氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成Sb<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;產(chǎn)品，經(jīng)冷凝后通過布袋收塵獲得黑色的Sb<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;粉末，簡(jiǎn)稱其為銻黑。本發(fā)明制備的銻黑純度高，達(dá)到了99.8%以上，具有富氧空位形的Sb<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;，相較于傳統(tǒng)的制備工藝具有流程簡(jiǎn)單、銻黑純度高、清潔環(huán)保以及能耗和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：李義兵,李緒澤,朱文云,李玉平,張偉光,朱杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：桂林理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10