一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法
【專利摘要】本發明涉及一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法，包括以下步驟：將破碎的銻塊和熔鹽電解質加入到電解槽中，電解槽內具有第一石墨電極及石墨第二電極；先采用陽極法電解，將第一電極設置成陽極，第二電極設置成陰極，在陽極區，銻及雜質金屬失電子變為陽離子進入熔鹽中，在電場和擴散作用下遷移到陰極表面得電子，將標準電極電勢小于銻的雜質金屬Na、K、Zn、Cd、Fe、Pb、Sn、Cu、Ni除去；再采用陰極法電解，將第一電極設置成陰極，第二電極設置成陽極，以還原的銻單質作為陰極，將非金屬雜質元素As、S、Bi除去。本發明由于采用了兩段熔鹽電解法，并優化電解參數，以獲得純度為99.99％銻，該方法工藝簡單，適用于大規模工業化生產。
【專利說明】-種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法
【技術領域】
[0001] 本發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高純銻的 方法，屬于金屬提純行業。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著科學技術的高速發展，高純銻在半導體材料、相變材料和紅外材料領 域得到了廣泛的應用，我國的銻儲量居世界首位，而我國的銻產品種類較為稀少，主要以銻 錠為主，許多發達國家進口我國的粗銻，進行深加工提純后返銷到我國，從中獲得了較高的 利潤。中國專利CN101565781A公開了一種生產高純銻的方法及裝置，CN101844229A公開了 高純銻的制備方法及生產設備，CN201321484Y公開了一種生產高純銻的裝置，CN1676638A 公開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高純銻，且上述 方法提純成本高，需要對應的設備，設備結構復雜，不利于大規模工業生產。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題是提供一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法，克服 現有技術中提純成本高，設備結構復雜，提純效果有限的缺陷。
[0004] 本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方 法，包括以下步驟：步驟（1)將破碎的銻塊和熔鹽電解質加入到電解槽中，所述電解槽內具 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)采用陽極法電解，將第一電極設置成陽極，第二電極設置成陰極，以粗銻 作為陽極，陽極電流密度6000?6650A/m 2,電解溫度為750?900°C左右，通電時間2?4 小時，在陽極區，銻及雜質金屬失電子變為陽離子進入熔鹽中，在電場和擴散作用下遷移到 陰極表面得電子，電解過程中的電極電勢設置成銻離子還原成銻單質的標準電極電勢，將 標準電極電勢小于鋪的雜質金屬Na、K、Zn、Cd、Fe、Pb、Sn、Cu、Ni除去；其中鋪離子還原成 銻單質的標準電極電勢可以查標準電極電勢表獲得，標準電極電勢為（/=0·366?/ )。
[0006] 步驟（3)采用陰極法電解，將第一電極設置成陰極，第二電極設置成陽極，以還原 的銻單質作為陰極，陰極電流密度1000?1200A/m 2,電解溫度為700?800°C左右，通電時 間2?4小時，將非金屬雜質元素 As、S、Bi除去。
[0007] 本發明的有益效果是：本發明由于采用了兩段熔鹽電解法，一段采用陽極法電解， 二段采用陰極法電解并優化電解參數，以獲得純度為99. 99%銻，該方法工藝簡單，適用于 大規模工業化生產。
[0008] 在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。
[0009] 如上所述本發明一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法，進一步，步驟（1)所述 破碎的銻塊的粒徑為2?5mm。
[0010] 如上所述本發明一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法，進一步，步驟（2)及步 驟（3)通電時間為3小時。 toon] 如上所述本發明一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法，進一步，所述熔鹽電解 質等物質的量的NaCl和KCl。
[0012] 在采用陰極法電解，將第一電極設置成陰極，第二電極設置成陽極，在陰極區，以 銻作為陰極，等物質的量的NaCl和KCl作為熔鹽電解質，電解溫度為700?800°C左右，電 解質中的金屬Na+在陰極還原為金屬，與雜質元素化合，主要反應如下：
[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中，在電場引力和擴散作用下迀移到陽極，在陽極氧化 為雜質元素，即金屬銻得以提純。
[0017] 本發明還提供一種兩段熔鹽電解法生產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□和電解質加料口，所述槽 體包括側壁及底部，從內至外依次由石墨內襯、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，其上設置有粗銻加料口、電解質加料口及煙氣出口；所述溜槽斜向下設置 在所述槽體側壁上；至少第一電極及第二電極插入所述槽體內，分別通過導線連接外部直 流電正負極。
[0018] 如上所述本發明一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法中使用的電解槽，進一 步，所述槽體內設置有多個槽壁，槽體本身及槽壁作為第二電極與外部直流電的正極或負 極連接。
[0019] 如上所述本發明一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法中使用的電解槽，進一 步，所述石墨內襯與耐火保溫層設置有硅碳棒電熱元件。
[0020] 如上所述本發明一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法中使用的電解槽，進一 步，所述罩板兩端為弧形，連接所述槽體的側壁上端。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發明一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法中使用的電解槽結構示意 圖。
[0022] 附圖中，各標號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、電解質加料口，6、煙氣出口， 7、罩板，8、溜槽。
【具體實施方式】
[0024] 以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并 非用于限定本發明的范圍。
[0025] 實施例1
[0026] 將工業銻錠破碎為3mm左右的不規則銻塊，將破碎的銻塊和熔鹽電解質加入到電 解槽中，采用陽極法電解，開啟加熱裝置，將溫度升為750°C，電流密度控制在6650A/m 2,電 解3小時后，得一段產物；將一段產物采用陰極法電解，將溫度設置為700°C，陰極電流密度 1200A/m 2,電解3小時，得高純銻產物，經GDMS測定，其純度為99. 99%。
[0027] 實施例2
[0028] 將工業銻錠破碎為3mm左右的不規則銻塊，將破碎的銻塊和熔鹽電解質加入到電 解槽中，采用陽極法電解，開啟加熱裝置，將溫度升為850°C，電流密度控制在6650A/m 2,電 解3小時后，得一段產物；將一段產物采用陰極法電解，將溫度設置為750°C，陰極電流密度 1200A/m2,電解3小時，得高純銻產物，經GDMS測定，其純度為99. 99%。
[0029] 實施例3
[0030] 將工業銻錠破碎為3mm左右的不規則銻塊，將破碎的銻塊和熔鹽電解質加入到電 解槽中，采用陽極法電解，開啟加熱裝置，將溫度升為900°C，電流密度控制在6650A/m 2,電 解3小時后，得一段產物；將一段產物采用陰極法電解，將溫度設置為800°C，陰極電流密度 1200A/m2,電解3小時，得高純銻產物，經GDMS測定，其純度為99. 99%。
[0031] 如圖1所示，本發明一種兩段熔鹽電解法生產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 加料口 5及硅碳棒電熱元件，所述槽體1包括側壁及底部，從內至外依次由石墨內襯、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的側壁上端。
[0032] 所述罩板上設置有粗銻加料口 4、電解質加料口 5及煙氣出口 6 ;所述溜槽8斜向 下設置在所述槽體側壁上；兩組第一電極2及第二電極3位于所述槽體1內，分別通過導線 連接外部直流電正負極；所述硅碳棒電熱元件設置在所述石墨內襯與耐火保溫層。
[0033] 所述槽體內設置有多個槽壁，槽體本身及槽壁作為第二電極與外部直流電的正極 或負極連接。
[0034] 以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法，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加入到電解槽中，所述電解槽內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)采用陽極法電解，將第一電極設置成陽極，第二電極設置成陰極，以粗銻作為 陽極，陽極電流密度6000?6650A/m2,電解溫度為750?900°C左右，通電時間2?4小時， 在陽極區，銻及雜質金屬失電子變為陽離子進入熔鹽中，在電場和擴散作用下遷移到陰極 表面得電子，電解過程中的電極電勢設置成銻離子還原成銻單質的標準電極電勢，將標準 電極電勢小于銻的雜質金屬Na、K、Zn、CcU Fe、Pb、Sn、Cu、Ni除去； 步驟（3)采用陰極法電解，將第一電極設置成陰極，第二電極設置成陽極，以還原的銻 單質為陰極，陰極電流密度1000?1200A/m2,電解溫度為700?800°C左右，通電時間2? 4小時，將非金屬雜質元素As、S、Bi除去。
2. 根據權利要求1所述一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法，其特征在于，步驟（1) 所述破碎的銻塊的粒徑為2?5mm。
3. 根據權利要求1所述一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法，其特征在于，步驟（2) 及步驟（3)通電時間為3小時。
4. 根據權利要求1所述一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法，其特征在于，所述熔 鹽電解質等物質的量的NaCl和KCl。
5. -種兩段熔鹽電解法生產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□和電解質加料口，所述槽體包括 側壁及底部，從內至外依次由石墨內襯、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，其上設置有粗銻加料口、電解質加料口及煙氣出口；所述溜槽斜向下設置在所述 槽體側壁上；至少第一電極及第二電極插入所述槽體內，分別通過導線連接外部直流電正 負極。
6. 根據權利要求5所述一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法中使用的電解槽，其特 征在于，所述槽體內設置有多個槽壁，槽體本身及槽壁作為第二電極與外部直流電的正極 或負極連接。
7. 根據權利要求5所述一種兩段熔鹽電解法生產高純銻的方法中使用的電解槽，其特 征在于，所述石墨內襯與耐火保溫層設置有硅碳棒電熱元件。
8. 根據權利要求5所述一種兩段熔鹽電解法生產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，連接所述槽體的側壁上端。
【文檔編號】C25C3/34GK104313643SQ201410372843
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】趙應黔, 王良棟, 李武斌, 陳明慧, 張彬 申請人:貴州重力科技環保有限公司