Ауа-плазмалық кескіштердің катодтары

● Химико-металлургические науки  

 

     

                                               

№5 2014 Вестник КазНТУ  

          

320 

получением  черновой  сурьмы  и  экономичных  способов  рафинирования  ее  до  марочных  сплавов 

является актуальной задачей.  

Ранее  антимонат  натрия  перерабатывали  с  концентратами  сурьмы  в  процессе  осадительно-

восстановительной  плавки  [1-4].  Нами  исследованы  условия  пирометаллургического  извлечения 

сурьмы  из  антимоната  натрия  (сурьмяного  концентрата)  с  получением  черновой  сурьмы  путем 

плавки концентрата с коксом [5].  

Традиционный процесс рафинирования черновой сурьмы включает несколько стадий: 

а)  огневое  рафинирование  сульфидом  сурьмы  или  сульфатом  натриядля  ошлаковывания 

примеси железа; 

б)  удаление  мышьяка  окислением  его  до  As

2

O

3

  и  As

2

O

5

  и  связывание  этих  оксидов  в  шлак 

добавлением в расплав соды, щелочи или их смеси; 

в) электролитическое рафинирование сурьмы от свинца.  

На этих же стадиях идет очистка сурьмы от олова, натрия, серы. В связи с тем, что свинец является 

наиболее  трудноудаляемой    примесью,  очистку  сурьмы  от  Pbпо  данным  [1,2]  проводят  после  огневого 

рафинирования электролизом или наоборот электролитический перед огневым рафинированием. 

Недостатком 

традиционной 

схемы 

рафинирования 

черновой 

сурьмы 

является 

многостадийность и применение электролиза для очистки от свинца. Устранению этого недостатка и 

посвящено настоящее исследование. 

Для оценки полученных  нами результатов в таблице 1 приведен ГОСТна марочную сурьму.  

 

Таблица 1. ГОСТ 1089-82. Химический состав сурьмы 

 

Марки 

сурьмы 

Массовая доля примесей, не более, % 

Sb 

Pb 

As 

Fe 

S 

Sn 

Zn 

Bi 

Су00 

99,9 

0,03 

0,02 

0,015 

0,015 

0,02 

0,005 

0,005 

Су0 

99,6 

0,7 

0,02 

0,020 

0,10 

0,08 

0,01 

0,005 

Су1 

98,7 

1,0 

0,50 

0,030 

0,10 

0,08 

- 

0,01 

Су2 

98,8 

0,4 

0,25 

0,150 

0,10 

0,08 

- 

- 

   

Эксперименты  повысокотемпературным  процессом  проводили  в  печи  с  силитовыми 

нагревателями  в  алундовых  тиглях  с  навесками  черновой  сурьмы  50,  100,  150  грамм.  Измерение 

температуры  осуществляли  хромель-алюмелевыми  термопарами.  Анализ  исходных  веществ  и 

продуктов реакций выполняли в лаборатории чистых химических веществ и в  физико-аналитической 

лаборатории РГП «НЦ КПМС РК». 

Рафинирование  черновой  сурьмы  проведено  в  нескольких  вариантах.  Опробованы 

применяемые  в  промышленности  способы  рафинирования  сульфатом  натрия,  карбонатом  натрия, 

щелочью и их смесями (таблица 2). Исходная сурьма содержала основных примесей, %: Pb2.23-3.03; 

Sn0,58-1,29; As 0,11; Fe 0,86. 

 

Таблица  2.  Условия  и  результаты  рафинирования  черновой  сурьмы  сульфатом  натрия, 

содой и щелочью 

 

№ опыта 

Масса флюсов, % 

Условия 

плавки, 

τ

мин

/t,°С 

Выход 

сплава, 

% 

Содержание в сплаве, % 

Na

2

SO

4 

Na

2

CO

3 

NaOH 

Sb 

Pb 

Sn 

As 

Fe 

 

1 

1 

- 

- 

10 

15/880 

 

 

 

 

 

 

2 

- 

- 

10 

20/880 

 

 

 

 

 

 

3 

- 

- 

10 

10/890 

55,97 

96,54 

2,23 

0,43 

<0,001 

0,034 

2 

1 

19 

- 

- 

30/950 

 

 

 

 

 

 

2 

- 

19 

19 

25/850 

66,28 

93,60 

2,92 

0,40 

<0,001 

0,049 

3 

1 

19 

- 

- 

30/900 

 

 

 

 

 

 

2 

- 

19 

- 

25/900 

62,28 

97,14 

3,03 

0,30 

<0,001 

0,036 

4 

1 

- 

- 

10 

20/670 

86,0 

 

 

 

<0,001 

0,48 

5 

1 

20 

- 

- 

40/958 

90,55 

96,60 

2,09 

0,58 

0,06 

0,075 

● Химия-металлургия єылымдары 

 

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

 

321

продолжение табл. 2 

 

6 

1 

- 

10 

- 

20/911 

80,67 

 

 

 

<0,001 

0,032 

7 

1 

- 

8 

8 

20/702 

89,59 

92,61 

 

 

<0,001 

0,70 

8 

1 

- 

10 

10 

20/696 

96,10 

96,47 

 

 

<0,001 

0,68 

9 

1 

- 

20 

20 

20/923 

86,00 

 

 

 

<0,001 

0,66 

Примечание. Опыты № 1,2 и 3 проведены в 3 и 2 стадии; остальные опыты–в 1 стадию. 

 

Применение соды и соды со щелочью  позволило удалить мышьяк до его содержания <0,001 %. 

Однако не удалось очистить сурьму от свинца и олова. 

Использование лишь сульфата натрия дало возможность очистить сурьму от  Fe до содержания 

его 0,075%.  

Следует  отметить,  что  переработка  железистых  шлаков,  полученных  при    рафинировании 

сурьмы  от  железа  сульфатом  натрия,  менее  эффективна,  нежели  мышьяковистых,  полученных  при 

рафинировании  содой  и  щелочью.  В  связи  с  этим  в  дальнейшем  мы  отказались  от  использования 

сульфата натрия в процессе рафинирования черновой сурьмы. 

С  целью  снижения  температуры  расплава  при  рафинировании  в  качестве  флюса  нами 

опробована  эквимолярная  смесь  хлоридов  натрия  и  калия,  имеющая  температуру  плавления  менее 

500°С    (таблица  3).  Исходная  сурьма  содержала  следующее  количество  основных  примесей,  %:  Pb 

3,03; Sn1,29;  As 0,108; Fe 0,86. 

 

Таблица 3. Условия и результаты рафинирования сурьмы смесью KCl, NaCl, Na

2

CO

3

 

 

№ 

опыта 

Масса флюсов, % 

Условия 

плавки, 

τ

мин

/t,°С 

Выход 

сплава, 

% 

Содержание в сплаве, % 

KCl

 

NaCl 

Na

2

CO

3

 

Sb 

Pb 

Sn 

As 

Fe 

1 

10 

10 

- 

30/680 

83,60 

96,58 

3,19 

0,044 

0,066 

0,020 

2 

10 

10 

- 

30/667 

83,00 

96,60 

3,08 

0,062 

0,090 

0,016 

3 

10 

10 

10 

20/678 

76,67 

96,76 

3,03 

0,085 

<0,001 

0,016 

4 

12 

12 

6 

20/650 

87,20 

96,80 

3,06 

0,051 

0,009 

0,017 

 

Применение  смеси  солей  хлоридов  натрия  и  калия  дало  существенный  эффект  в  процессе 

очистки черновой сурьмы от примесей: 

а)  температура  расплава  снизилась  до  650-680°С,  это  уменьшило  испарение  сурьмы  и 

увеличило выход сплава до 96,8%; 

б)  улучшилось  рафинирование    Sb  от  олова  до  содержания  его  0,044-0,085%  и  от  железа  до 

0,016-0,020%; очистка сурьмы от мышьяка находится также на весьма высоком уровне. 

Как  известно  [1,2],  наиболее  трудно  удаляемой  примесью  в  сурьме  является  свинец,  для 

очистки от которого огневым рафинированием нами опробованы несколько методов. Рафинирование 

хлоридом  кальция  основано  на  высокой  летучести  PbCl

2

  (t

К

=953°С)  и  хорошей  шлакуемости  Са  в 

виде СаО. С целью образования СаО в шихту вводили с некоторым избытком триоксид сурьмы для 

осуществления реакции: 

3Pb+3CaCl

2

+Sb

2

O

3

→3 PbCl

2

↑+3CaO+2Sb 

Сплав сурьмы, подвергаемый рафинированию, содержал, %: Sb92,61; Pb2,58; Sn0,58; As0,026; Fe0,09. 

В процессе рафинирования черновой сурьмы хлоридом кальция концентрация свинца, олова и 

других  примесей  снижается  (таблица  4),  однако  не  достаточно  для  получения  марочной  сурьмы  по 

свинцу.  Кроме  того  выделяющийся  в  процессе  рафинирования  хлорид  свинца  потребует  хорошей 

очистки газовой фазы в системе пылеулавливания. 

 

Таблица 4. Рафинирование сурьмы хлоридом кальция 

 

№ 

опыта 

Масса флюсов, % 

Условия 

плавки, 

τ

мин

/t,°С 

Выход 

сплава, 

% 

Содержание в сплаве, % 

CaCl

2

 

Sb

2

O

3

 

Sb 

Pb 

Sn 

As 

Fe 

1 

15 

15 

20/856 

76,12 

98,59 

1,26 

0,070 

0,026 

0,016 

2 

25 

25 

20/757 

67,57 

97,85 

0,82 

0,050 

0,026 

0,013 

● Химико-металлургические науки  

 

     

                                               

№5 2014 Вестник КазНТУ  

          

322 

продолжение табл. 4 

 

3 

30 

15 

40/760 

69,06 

98,39 

1,32 

0,067 

0,012 

0,015 

4 

34 

15 

20/752 

77,61 

97,68 

0,88 

0,053 

0,012 

0,012 

Примечание. В рафинированном сплаве концентрация кальция 0,006%. 

 

Согласно термодинамическим расчетам, выполненным Мельниковым С.М. [2, с.69] по данным 

справочника [6], возможно удаление свинца и олова элементарной серой в вида сульфидов. Однако в 

промышленности  используют  сульфид  сурьмы  (крудум)  или  сульфидный  сурьмяный  концентрат. 

При  этом  свинец  из  сурьмы  удаляется  до  содержания  0,8-1,3%.  Экспериментальная  проверка 

теоретических расчетов Мельникова С.М., проведенная нами, представлена в таблице 5. 

 

 

Таблица 5. Рафинирование черновой сурьмы элементарной серой 

 

№ опыта 

Масса 

серы,% 

Плавка 

Выход 

сплава, 

% 

Выход 

штейна, 

% 

Содержание в сплаве, % 

τ

мин

 

t,°С 

Sb 

Pb 

Sn 

As 

Fe 

1 

* 

 

 

 

 

 

93,54 

3,64 

0,151 

0,016 

0,014 

 

15 

20 

678 

87,5 

15,00 

95,47 

0,55 

0,050 

<0,001 

0,013 

2 

* 

 

 

 

 

 

93,54 

3,64 

0,151 

0,016 

0,014 

 

20 

20 

680 

57,7 

45,60 

96,40 

0,24 

0,041 

<0,001 

0,015 

 

3 

* 

 

 

 

 

 

96,75 

2,21 

0,45 

0,23 

0,057 

 

25 

25 

680 

67,33 

26,33 

97,66 

0,29 

0,11 

0,038 

0,056 

4 

* 

 

 

 

 

 

94,23 

4,19 

0,084 

<0,001 

0,045 

 

30 

40 

680 

70,00 

23,67 

98,33 

0,603 

0,021 

<0,001 

0,046 

5 

* 

 

 

 

 

 

94,20 

3,86 

0,043 

<0,001 

0,043 

 

30 

40 

680 

66,00 

10,00 

98,80 

0,59 

0,023 

<0,001 

0,040 

Примечание. Звездочкой *отмечены исходные сплавы. 

 

Результаты  по  рафинированию  черновой  сурьмы  от  свинца  элементарной  серой  (таблица  5) 

значительно  превосходят  приведенные  в  таблице  4.  Полученная  сурьма  по  содержанию  примесей 

соответствует марке Су2. Оптимум по расходу серы находится в пределах 20-25% от массы черновой 

сурьмы.  Невысокий  выход  рафинированного  сплава  объясняется  образованием  штейна  (сульфида 

сурьмы),  который  может  быть  использован  в  последующих  плавках,  что  позволит  избежать  потерь 

сурьмы со штейном. 

 

ЛИТЕРАТУРА 

1.

 

Шиянов А.Г. Производство сурьмы. – М.: Металлургия, 1961. –176с. 

2.

 

Сурьма. Под ред. Мельникова С.М. – М.: Металлургия, 1977. –416с. 

3.

 

Шустов  А.Ю.,  Денисов  В.В.  Комплексная  технология  производства  свинца  и  сурьмы.  Цвет.мет.  – 

2004. – №10. –С.37-40. 

4.

 

Патент  Р.Ф.№1085260.  Способ  переработки  сульфидных  сурьмяных  концентратов,  содержащих 

благородные металлы. Лысенко В.А., Донских Д.К. опубл.10.08.1999. 

5.

 

Мазулевский  Е.А.,  Сыдыков  А.О.,  Бердикулова  Ф.А.  и  др.  Технологические  исследования  процесса 

получения сурьмы из антимоната натрия // Промышленность Казахстана. 2013, №8, с.92-95. 

6.

 

Варятин  У.Д.,  Маширев  В.П.,  Рябцев  Н.Г.  и  др.  Термодинамические  свойства  неорганических 

веществ. Справочник под ред. А.П. Зефирова. М., Атомиздат, 1965. 460с. 

 

REFERENCES 

1.

 

Shiyanov A. G. Proizvodstvo surmy. – M.: Metallurgy, 1961. – 176 p. 

2.

 

Surma. Pod red. Melnikova S.M. – M.: Metallurgiya, 1977. – 416 p. 

3.

 

Shustov A. Yu., Denisov V.V. Kompleksnaya tekhnologiya proizvodstva svintsa i surmy. Tsvet.met. – 2004. 

- №10. – P. 37-40. 

4.

 

Patent  R.F.  №1085260.  Sposob  pererabotki  sulfidnykh  surmyanykh  kontsentratov,  soderzhashchikh 

blagorodnye metally. Lysenko V.A., Donskikh D.K. opubl. 10.08.1999. 

5.

 

Mazulevsky  E.A.,  Sydykov  A.O.,  Berdikulova  F.A.  i  dr.  Tekhnologicheskie  issledovaniya  protsessa 

polucheniya surmy iz antimonata natriya. Promyshlennost Kazakhstana. 2013, №8, P. 92-95. 

● Химия-металлургия єылымдары 

 

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

 

323

6.

 

Varyatin  U.D.,  Mashirev  V.P.,  Ryabtsev  N.G.  i  dr.  Termodinamicheskie  svoystva  neorganicheskikh 

veshchestv. Spravochnik pod red. A.P. Zefirova. - M., Atomizdat, 1965. – 460p. 

 

Мазулевский Е.А., Сыдыков А.О., Бердикулова Ф.А., Ковзаленко Т.В., Туленкова Т.В., Сейтханов Б.А. 

Сүрмені отты рафинациялау 

Түйіндеме.  Мақалада  сүрмені  оттырафинациялаудың  зертханалық  ізденіс  жұмыстарының  нəтижелері 

көрсетілген.  Рафинациялау үрдісінің оңтайлы реагенттік режімдері отты рафинациялау арқылы Су2 маркалы 

метал алу мүмкіндігін көрсетті.    

Негізгі сөздер: натрий антимонаты, отты рафинациялау, рафинациялаушы агенттер, металдық сүрменің 

тазалығы.  

 

Мазулевский Е.А., Сыдыков А.О., Бердикулова Ф.А., Ковзаленко Т.В., Туленкова Т.В., Сейтханов Б.А. 

Огневое рафинирование черновой сурьмы 

Резюме.В статье приведены результаты лабораторных исследований огневого рафинирования сурьмы от 

железа, олова, мышьяка и свинца.  Подбор реагентного режима рафинации позволил получить сурьму марки 

Су2 при огневом рафинировании.  

Ключевые слова: антимонат натрия,  черновая сурьма, огневое рафинирование, рафинирующие агенты,  

чистота металлической сурьмы.  

 

Mazulevski E., Sydykov А., Berdykulova F., Kovzalenko T., Tulenkova Т., Seitkhanov B. 

Fire refining of rough antimony 

Summary.The  article  presents  the  results  of  laboratory  tests  of  fire  refining  rough  antimony  from  iron,  tin, 

arsenic and lead. Selection reagent regime refining yielded antimony brand Sb2 by  fire refining. 

Key words: sodium antimonite,  rough antimony, fire refining, refining agents,purity antimony metal. 

 

 

 

УДК  621.311.24  

А.Б. Бекбаев, Ш.А.Садырбаев, Е.Хидолда, А.К.Арынов 

(Қ.И.Сəтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университеті 

Алматы, Қазақстан Республикасы, e-mail: chyngyzkhan@list.rumailto) 

 

МОНОКРИСТАЛЛДЫ КРЕМНИЙЛІ ФОТОМОДУЛЬ БЕТКЕЙІНЕ ТҮСЕТІН ШАҢ ТОЗАҢ 

БӨЛШЕКТЕРІНІҢ ПƏК-КЕ ТИГІЗЕТІН ƏСЕРІНІҢ АНАЛИЗІ 

 

Аңдатпа:  Ұсынылып  отырған  мақалада  монокристаллды  фотомодульдерінің  пайдалы  əсер 

коэффициентінің  панель  беткейіне  түсетін  1  айлық  шаң  тозаңына  байланысты  тікелей  тəуелділігінің  анализі 

жасалынған.  Зерттеулік  жұмыстар  негізінен  зертханалық  имитациялық  стендісінде  жүзеге  асырылды. 

Зерттеулік жұмыстар барысында алынған мəндер өңделіп, графиктік қисық ретінде көрсетілген. 

Кілттік сөздер:монокристаллды кремнийлі фотомодуль, шаң тозаң, пайдалы əсер коэффициент, жарық 

тығыздығы. 

 

Қазіргі  таңда,  фотоэлектрлік  энергетика  саласы  қарқынды  даму  үстінде.  Бұл  үрдіс  1950-ші 

жылдан  бастап  көрініс  ала  бастады.  Ең  алғашқы  ХХ  ғасыр  фотомодульдердің  пайдалы  əсер 

коэффициентінің  көрсеткіші  7-8%  шамасында  болған  болса,  ХХІ  ғасыр  фототүрлендіргіштерінің 

ПƏК-і 15-18%, алды 29-32% шамасында болуы дəлел болып табылады [1]. Ал орташа көрсеткіші 15-

22%  шамасының  төңірегінде  [2].  2000-шы  жылдардан  бастап  кремнийлі  фотомодуль  өндіруші 

өнеркəсіптердің  жыл  сайынғы  ПƏК  бойынша  жетістіктері  0,5-0,55%  аралығын  қамтыған.  Яғни, 

кремнийлі  фототүрлендіргіштердің  əрбір  жыл  сайын  ПƏК-і  бойынша  өсімі  0,5-0,55%  құрап 

келетіндігін  байқаймыз.  Дегенмен  ғылыми  техникалық  прогресс  аясында  мұндай  жетістіктер  шек 

болып қалмасы анық. Мысал ретінде, дүниежүзі бойынша кристаллды кремнийлі түрлендіргіштерді 

өндіруші,  ірі  компаниялардың  бірі  SunTech  Power  жақын  уақыт  аралығында  ПƏК-і  22%-ға  тең 

кремнийлі  фотомодульді  жаппай  өндіріп  шығаратынын  жариялады.  Ал  қолда  бар  алайда  бірақ 

өндіріске  енгізілмеген,  зертханалық  жұмыстар  бойынша  жасалған,  монокристаллды  кремнийлі 

фотоэлементтің  ПƏК-і  25%-ға  жеткен.  Мұндай  көрсеткішке  Universtity  of  New  South  Wales 

зертханасында  қол  жеткізе  алған.  Ал,  поликристаллды  кремнийлі  фотоэлементтер  бойынша 

зертханалық  деңгейде  ПƏК-і  20,5%  шамасына  The  Fraunhofer  Institute  for  Solar  Energy  Systems 

зертханасы  қол  жеткізе  алып отыр[3]. Теория  жүзінде  кремнийлі  фотоэлементтерінің  ПƏК-нің  шегі 

33,7% деп болжанылған. Бұл шектік шаманы Шокли-Квайссер шамасы деп атайды[4]. 

жүктеу/скачать 15,98 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: