15432-85-6 / 銻酸鈉的生產(chǎn)工藝及研究進(jìn)展

背景及概況

焦銻酸鈉作為應(yīng)用廣泛的銻鹽 ,是一種很有發(fā)展前途的精細(xì)化工產(chǎn)品。 它主要應(yīng)用于高檔玻璃的澄清劑和脫色劑 ,特別在電視機(jī)顯像管玻殼中用量增大 ,是一種主要的電子化工原料 ,此外 ,還可作為阻燃劑、搪瓷的增白劑等。焦銻酸鈉的研究和生產(chǎn)對(duì)我國(guó)豐富銻資源的深加工及開發(fā)利用無(wú)疑是一個(gè)很大的促進(jìn)。銻酸鈉的性狀圖如下圖。

圖1 銻酸鈉的性狀圖

制備

焦銻酸鈉生產(chǎn)工藝較多 ,總的來(lái)說(shuō) ,可分為火法工藝和濕法工藝。 濕法工藝與火法工藝相比具有反應(yīng)完全、轉(zhuǎn)化率高、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定及設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn) ,因此 ,我國(guó)目前研究生產(chǎn)焦銻酸鈉主要是濕法工藝。 本文將就濕法工藝制備焦銻酸鈉的生產(chǎn)工藝和研究進(jìn)展作一評(píng)述[1]。

以金屬銻為原料

以金屬銻為原料制備焦銻酸鈉工藝,該工藝采用工業(yè)氯氣做氧化劑 ,工藝過(guò)程分兩個(gè)步驟: (1)金屬銻與過(guò)量氯氣反應(yīng)生成 SbCl 5 ; (2)用濃度為20%～ 30% 的氫氧化鈉溶液中和生成的含 SbCl 5 的溶液至 pH= 12～ 14時(shí)即生成焦銻酸鈉沉淀 ,經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后即得焦銻酸鈉產(chǎn)品。 兩個(gè)步驟的反應(yīng)都是在常壓下進(jìn)行 ,且均為放熱反應(yīng) ,不需外加熱量。 但該工藝采用金屬銻為原料 ,成本高 ,而且采用氯氣氧化金屬銻 ,氧化劑氯氣對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重 ,因而對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求較高。

以銻的氧化物為原料

1　酸性體系

采用粗銻氧粉為原料 ,在鹽酸介質(zhì)中用液氯或氯酸鹽將三價(jià)銻氧化成五價(jià)銻,其工藝過(guò)程主要有浸出—氧化、水解、中和等。 浸出— 氧化是將粗銻氧溶解 ,同時(shí)粗銻氧中含有少量的 Sb 2 S 3 也將溶解進(jìn)入溶液 ,得到的 SbCl 5 溶液 ,除了含有大量的酸之外 ,也含一定量的雜質(zhì)金屬離子 ,如溶液含鐵離子 ,則加入黃血鹽除去鐵離子[3],其它的金屬離子可通過(guò)水解法使其與銻分離。 該工藝的特點(diǎn)是將粗銻氧粉中的雜質(zhì)經(jīng)氧化和水解共同除去 ,氧化時(shí)可除去不能溶解的固體雜質(zhì) ,而水解時(shí)則除去可溶性雜質(zhì) ,中和則是將水解得到的銻酸或 SbO 2 Cl用 NaOH溶液轉(zhuǎn)化成焦銻酸鈉沉淀。

該工藝的優(yōu)點(diǎn)是: 得到的焦銻酸鈉產(chǎn)品質(zhì)量好;對(duì)使用的原料粗銻氧粉要求低、價(jià)廉易得;使用的其它試劑如工業(yè)氯氣、鹽酸 ,來(lái)源廣泛、價(jià)格便宜。但同時(shí)該工藝也存在著明顯的缺點(diǎn): 雖然采用水解法將銻與可溶性雜質(zhì)分離 ,但卻產(chǎn)生大量的酸性廢水須要處理;同時(shí)體系使用鹽酸和氯氣等試劑 ,工作環(huán)境差、對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求高、需要進(jìn)行防腐處理。

2　堿性體系

堿性體系制備焦銻酸鈉所采用的原料一般為工業(yè)銻白或粗銻氧粉 ,將三價(jià)銻氧化為五價(jià)銻的介質(zhì)通常為 NaOH溶液 ,使用的氧化劑可為工業(yè)氯氣 ,但更多是采用雙氧水。

在 NaOH介質(zhì)中 ,以粗銻氧粉為原料 ,用氯氣氧化制備焦銻酸鈉工藝。 該工藝采用 20% 的NaOH溶液溶解粗銻氧 ,過(guò)濾除去不溶雜質(zhì) ,濾液用氯氣氧化。用這種方法產(chǎn)出的焦銻酸鈉的質(zhì)量好 ,雜質(zhì)含量低 ,氧化劑氯氣便宜 ,由于是采用堿性介質(zhì) ,雖使用氯氣 ,設(shè)備遠(yuǎn)沒(méi)有酸性體系那么易受腐蝕。但由于原料銻的氧化物在堿性體系的溶解性能遠(yuǎn)沒(méi)有酸性體系好 ,因此使得設(shè)備產(chǎn)能低、堿耗較高、同時(shí)回收率也較低。

以銻精礦為原料

為了降低焦銻酸鈉生產(chǎn)成本 ,出現(xiàn)了許多用銻精礦直接生產(chǎn)焦銻酸鈉的工藝報(bào)道 ,其中一些已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。使用的銻精礦主要有兩種 ,即輝銻礦精礦和脆硫銻鉛礦精礦。根據(jù)首先將銻從精礦中浸出分離所采用的體系 ,又可分為酸法和堿法。酸法采用氯化物體系 ,而堿法則采用硫化堿體系。

1　酸法

在酸性體系中由銻精礦制備焦銻酸鈉時(shí) ,首先進(jìn)行浸出 ,使銻進(jìn)入溶液 ,酸法處理所用的銻精礦一般為單一輝銻礦精礦。而浸出劑通常系采用SbCl 5, SbCl5 是一種適中的氧化劑 ,它可使精礦中的銻進(jìn)入溶液 ,而硫化物中的硫轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫。用酸法體系制備焦銻酸鈉的實(shí)質(zhì)是先在酸性體系下制備生產(chǎn)焦銻酸鈉的原料銻酸或氯氧銻 ,然后用氫氧化鈉中和制備 ,該工藝具有過(guò)程簡(jiǎn)單、銻回收率高、過(guò)程消除了 SO2 污染、生產(chǎn)成本低及產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。 但由于采用氯化物體系 ,設(shè)備腐蝕嚴(yán)重 ,同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的酸性廢水。

2　堿法

在堿性體系中制備焦銻酸鈉的第一步是利用Na2S溶液將銻浸出 ,使銻以 NaSbS2 的形式進(jìn)入溶液 ,另外在浸出過(guò)程中為了防止 Na 2 S的水解 ,還須加入一定量的 NaOH。 近年來(lái)這種方法得到了很大的發(fā)展 ,不僅有以輝銻精礦為原料,而且還有相當(dāng)一部分是以脆硫銻鉛礦等復(fù)雜多金屬硫化礦為原料。為探索從硫代亞銻酸鈉溶液中以較經(jīng)濟(jì)的方法得到焦銻酸鈉 ,主要選擇了空氣氧化法。即鼓入空氣氧化硫代亞銻酸鈉溶液 ,使溶液中的硫離子氧化成硫代硫酸鈉或亞硫酸鈉 ,而銻氧化成焦銻酸鈉。

結(jié)束

綜觀各種焦銻酸鈉的生產(chǎn)和工藝研究 ,近年來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。 目前生產(chǎn)上主要以雙氧水氧化法和空氣氧化法為主。雙氧水氧化法在使用價(jià)格比較貴的工業(yè)銻白作原料的同時(shí) ,還使用價(jià)格較貴的雙氧水作氧化劑。為使這一工藝具有競(jìng)爭(zhēng)力 ,應(yīng)研究以能替代雙氧水作氧化劑的較便宜的氧化劑為基礎(chǔ)的新工藝。而空氣或氧氣氧化法在處理復(fù)雜銻精礦上具有成本低的優(yōu)勢(shì) ,對(duì)這一工藝應(yīng)在縮短氧化時(shí)間、降低產(chǎn)品中 Sb3+含量上再作深入的研究 ,以使這一工藝全面走向成熟。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾振歐 .銻酸鈉的應(yīng)用和制備方法.湖南化工, 1992(1): 24-26