一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法
【专利摘要】本发明涉及一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法，包括以下步骤：将破碎的锑块和熔盐电解质加入到电解槽中，电解槽内具有第一石墨电极及石墨第二电极；先采用阳极法电解，将第一电极设置成阳极，第二电极设置成阴极，在阳极区，锑及杂质金属失电子变为阳离子进入熔盐中，在电场和扩散作用下迁移到阴极表面得电子，将标准电极电势小于锑的杂质金属Na、K、Zn、Cd、Fe、Pb、Sn、Cu、Ni除去；再采用阴极法电解，将第一电极设置成阴极，第二电极设置成阳极，以还原的锑单质作为阴极，将非金属杂质元素As、S、Bi除去。本发明由于采用了两段熔盐电解法，并优化电解参数，以获得纯度为99.99％锑，该方法工艺简单，适用于大规模工业化生产。
【专利说明】-种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高纯锑的制备方法，具体涉及一种两段熔盐电解法生产高纯锑的 方法，属于金属提纯行业。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着科学技术的高速发展，高纯锑在半导体材料、相变材料和红外材料领 域得到了广泛的应用，我国的锑储量居世界首位，而我国的锑产品种类较为稀少，主要以锑 锭为主，许多发达国家进口我国的粗锑，进行深加工提纯后返销到我国，从中获得了较高的 利润。中国专利CN101565781A公开了一种生产高纯锑的方法及装置，CN101844229A公开了 高纯锑的制备方法及生产设备，CN201321484Y公开了一种生产高纯锑的装置，CN1676638A 公开了高纯锑的提纯方法及装置，在以上专利中，均未采用熔盐电解法生产高纯锑，且上述 方法提纯成本高，需要对应的设备，设备结构复杂，不利于大规模工业生产。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法，克服 现有技术中提纯成本高，设备结构复杂，提纯效果有限的缺陷。
[0004] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方 法，包括以下步骤：步骤（1)将破碎的锑块和熔盐电解质加入到电解槽中，所述电解槽内具 有第一电极及第二电极，所述第一电极及第二电极均采用石墨电极；
[0005] 步骤（2)采用阳极法电解，将第一电极设置成阳极，第二电极设置成阴极，以粗锑 作为阳极，阳极电流密度6000?6650A/m 2,电解温度为750?900°C左右，通电时间2?4 小时，在阳极区，锑及杂质金属失电子变为阳离子进入熔盐中，在电场和扩散作用下迁移到 阴极表面得电子，电解过程中的电极电势设置成锑离子还原成锑单质的标准电极电势，将 标准电极电势小于铺的杂质金属Na、K、Zn、Cd、Fe、Pb、Sn、Cu、Ni除去；其中铺离子还原成 锑单质的标准电极电势可以查标准电极电势表获得，标准电极电势为（/=0·366?/ )。
[0006] 步骤（3)采用阴极法电解，将第一电极设置成阴极，第二电极设置成阳极，以还原 的锑单质作为阴极，阴极电流密度1000?1200A/m 2,电解温度为700?800°C左右，通电时 间2?4小时，将非金属杂质元素 As、S、Bi除去。
[0007] 本发明的有益效果是：本发明由于采用了两段熔盐电解法，一段采用阳极法电解， 二段采用阴极法电解并优化电解参数，以获得纯度为99. 99%锑，该方法工艺简单，适用于 大规模工业化生产。
[0008] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0009] 如上所述本发明一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法，进一步，步骤（1)所述 破碎的锑块的粒径为2?5mm。
[0010] 如上所述本发明一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法，进一步，步骤（2)及步 骤（3)通电时间为3小时。 toon] 如上所述本发明一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法，进一步，所述熔盐电解 质等物质的量的NaCl和KCl。
[0012] 在采用阴极法电解，将第一电极设置成阴极，第二电极设置成阳极，在阴极区，以 锑作为阴极，等物质的量的NaCl和KCl作为熔盐电解质，电解温度为700?800°C左右，电 解质中的金属Na+在阴极还原为金属，与杂质元素化合，主要反应如下：
[0013] As+3e +3Na+ - Na3As
[0014] S+2e +2Na+ - Na2S
[0015] Bi+3e-+3Na+ - Na3Bi
[0016] 上述化合物溶解于电解质中，在电场引力和扩散作用下迀移到阳极，在阳极氧化 为杂质元素，即金属锑得以提纯。
[0017] 本发明还提供一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法中使用的电解槽，包括槽 体、罩板、至少第一电极及第二电极、烟气出□、溜槽、粗锑加料□和电解质加料口，所述槽 体包括侧壁及底部，从内至外依次由石墨内衬、耐火保温层及金属外套组成；所述罩板安装 在所述槽体上部，其上设置有粗锑加料口、电解质加料口及烟气出口；所述溜槽斜向下设置 在所述槽体侧壁上；至少第一电极及第二电极插入所述槽体内，分别通过导线连接外部直 流电正负极。
[0018] 如上所述本发明一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法中使用的电解槽，进一 步，所述槽体内设置有多个槽壁，槽体本身及槽壁作为第二电极与外部直流电的正极或负 极连接。
[0019] 如上所述本发明一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法中使用的电解槽，进一 步，所述石墨内衬与耐火保温层设置有硅碳棒电热元件。
[0020] 如上所述本发明一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法中使用的电解槽，进一 步，所述罩板两端为弧形，连接所述槽体的侧壁上端。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法中使用的电解槽结构示意 图。
[0022] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0023] 1、槽体，2、第一电极，3、第二电极，4、粗锑加料口，5、电解质加料口，6、烟气出口， 7、罩板，8、溜槽。
【具体实施方式】
[0024] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
[0025] 实施例1
[0026] 将工业锑锭破碎为3mm左右的不规则锑块，将破碎的锑块和熔盐电解质加入到电 解槽中，采用阳极法电解，开启加热装置，将温度升为750°C，电流密度控制在6650A/m 2,电 解3小时后，得一段产物；将一段产物采用阴极法电解，将温度设置为700°C，阴极电流密度 1200A/m 2,电解3小时，得高纯锑产物，经GDMS测定，其纯度为99. 99%。
[0027] 实施例2
[0028] 将工业锑锭破碎为3mm左右的不规则锑块，将破碎的锑块和熔盐电解质加入到电 解槽中，采用阳极法电解，开启加热装置，将温度升为850°C，电流密度控制在6650A/m 2,电 解3小时后，得一段产物；将一段产物采用阴极法电解，将温度设置为750°C，阴极电流密度 1200A/m2,电解3小时，得高纯锑产物，经GDMS测定，其纯度为99. 99%。
[0029] 实施例3
[0030] 将工业锑锭破碎为3mm左右的不规则锑块，将破碎的锑块和熔盐电解质加入到电 解槽中，采用阳极法电解，开启加热装置，将温度升为900°C，电流密度控制在6650A/m 2,电 解3小时后，得一段产物；将一段产物采用阴极法电解，将温度设置为800°C，阴极电流密度 1200A/m2,电解3小时，得高纯锑产物，经GDMS测定，其纯度为99. 99%。
[0031] 如图1所示，本发明一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法中使用的电解槽，包 括槽体1、罩板7、两组第一电极2及第二电极3、烟气出口 6、溜槽8、粗锑加料口 4、电解质 加料口 5及硅碳棒电热元件，所述槽体1包括侧壁及底部，从内至外依次由石墨内衬、耐火 保温层及金属外套组成；所述罩板7安装在所述槽体上部，所述罩板7两端为弧形，连接所 述槽体1的侧壁上端。
[0032] 所述罩板上设置有粗锑加料口 4、电解质加料口 5及烟气出口 6 ;所述溜槽8斜向 下设置在所述槽体侧壁上；两组第一电极2及第二电极3位于所述槽体1内，分别通过导线 连接外部直流电正负极；所述硅碳棒电热元件设置在所述石墨内衬与耐火保温层。
[0033] 所述槽体内设置有多个槽壁，槽体本身及槽壁作为第二电极与外部直流电的正极 或负极连接。
[0034] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤（1)将破 碎的锑块和熔盐电解质加入到电解槽中，所述电解槽内具有第一电极及第二电极，所述第 一电极及第二电极均采用石墨电极； 步骤（2)采用阳极法电解，将第一电极设置成阳极，第二电极设置成阴极，以粗锑作为 阳极，阳极电流密度6000?6650A/m2,电解温度为750?900°C左右，通电时间2?4小时， 在阳极区，锑及杂质金属失电子变为阳离子进入熔盐中，在电场和扩散作用下迁移到阴极 表面得电子，电解过程中的电极电势设置成锑离子还原成锑单质的标准电极电势，将标准 电极电势小于锑的杂质金属Na、K、Zn、CcU Fe、Pb、Sn、Cu、Ni除去； 步骤（3)采用阴极法电解，将第一电极设置成阴极，第二电极设置成阳极，以还原的锑 单质为阴极，阴极电流密度1000?1200A/m2,电解温度为700?800°C左右，通电时间2? 4小时，将非金属杂质元素As、S、Bi除去。
2. 根据权利要求1所述一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法，其特征在于，步骤（1) 所述破碎的锑块的粒径为2?5mm。
3. 根据权利要求1所述一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法，其特征在于，步骤（2) 及步骤（3)通电时间为3小时。
4. 根据权利要求1所述一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法，其特征在于，所述熔 盐电解质等物质的量的NaCl和KCl。
5. -种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法中使用的电解槽，其特征在于，包括槽体、罩 板、至少第一电极及第二电极、烟气出□、溜槽、粗锑加料□和电解质加料口，所述槽体包括 侧壁及底部，从内至外依次由石墨内衬、耐火保温层及金属外套组成；所述罩板安装在所述 槽体上部，其上设置有粗锑加料口、电解质加料口及烟气出口；所述溜槽斜向下设置在所述 槽体侧壁上；至少第一电极及第二电极插入所述槽体内，分别通过导线连接外部直流电正 负极。
6. 根据权利要求5所述一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法中使用的电解槽，其特 征在于，所述槽体内设置有多个槽壁，槽体本身及槽壁作为第二电极与外部直流电的正极 或负极连接。
7. 根据权利要求5所述一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法中使用的电解槽，其特 征在于，所述石墨内衬与耐火保温层设置有硅碳棒电热元件。
8. 根据权利要求5所述一种两段熔盐电解法生产高纯锑的方法中使用的电解槽，其特 征在于，所述罩板两端为弧形，连接所述槽体的侧壁上端。
【文档编号】C25C3/34GK104313643SQ201410372843
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】赵应黔, 王良栋, 李武斌, 陈明慧, 张彬 申请人:贵州重力科技环保有限公司