锑的化合物在工业上的用途很广泛，它已成为多种重要的化工原料，其中主要的工业化合物有三氧化二锑、三硫化二锑和锑的多种盐类。我国称三氧化二锑为锑白，主要用于搪瓷、颜料、油漆、塑料、陶瓷以及防火织物等制品工业，特别是作阻燃剂，用于防火制品。我国称三硫化二锑为生锑，主要用于安全火柴、弹药、鞭炮和橡胶工业。
到目前为止，我国锑白和生锑的生产已经形成了独特的生产工艺。锑盐，如焦锑酸钠、乙酸锑和其他重要的锑盐，自20世纪70年代末以来已经得到发展。目前已形成生产规模，部分产品出口国外，受到外商好评。一、粗锑的生产(一)概述粗锑是一种纯净的针状结晶三硫化二锑，由高品位辉锑矿直接熔融而成。根据不同的用途，生产不同的质量或品种。表1和表2是中国和前苏联现行的生锑质量标准。表1中国现行生锑质量标准(GB 5236-85)等级戴浩化学成分%傻瓜含硫化合物杂质不大于王水不会融化。盐酸不溶性物质单体硫一次三硫化锑和二次三硫化锑Sb2S3-1Sb2S3-270.0~73.069.0~73.025.0~28.325.0~28.30.30.51.5未指定0.070.10
表2前苏联粗锑质量标准项目(OCT48.35-72)σSbσS杂质不超过%王水不会融化。As2S3H2O单体硫%≮25.5~280.20.30.10.07
在中国，粗锑主要通过火法冶炼工艺生产。一种是民间采用的土法，即旧坩埚分析法，生产规模小；一种是反射炉熔炼法，这是一种现代化的工业生产方法。图1显示了中国反射熔炼生产锑的工艺流程。图1粗锑(二)原料和燃料的生产过程

1.原料-辉锑矿块矿

矿石的质量要求如下:

矿石经检验符合质量要求，不应混有铜、铅、铁、还原剂和金属锑。大块矿石需要先用颚式破碎机破碎到规定的粒度。

(2)饲养

分投料:每次投料后，熔出后一次投入锑液，一次出渣；昼夜各喂6次，即昼夜循环6次。

2.炉温控制

装料前炉温升至900 ~ 1000℃，熔化期间炉温控制在750 ~ 850℃，炉内保持还原性气氛。

(4)产品

1.生锑锭

锡矿局实际生产的生锑锭质量及国家一等品标准见表3。

2.锑渣

锑渣主要由脉石和硫化锑组成，硫化锑未完全熔化而残留在脉石中。锑渣一般含锑20% ~ 25%。表4是锑渣化学组成的实例。

锑渣可加入竖炉或鼓风炉中回收锑。

3.烟尘

在熔炼阶段，反射炉排出的烟气中含有Sb2S3粉尘。在放出锑液和除渣时，烟气中含有大量的Sb2S3和Sb2O3。烟气经冷却收集后，粉尘可送冶炼反射炉处理，回收其中的锑。表5显示了烟灰化学成分的例子。

2.直接回收率

熔融反射炉直收率一般为70%，锡矿山矿务局北精炼厂直收率为70% ~ 73%。

3.熔炼回收率

熔炼反射炉熔炼回收率包括原锑渣、铸造浮渣和烟气处理回收的锑，锑的总熔炼回收率约为98%。

4.锑渣生产率和渣中锑含量

锑渣产出率与炉内锑矿品位有关。炉内矿石含锑45% ~ 48%，锑渣产出率30% ~ 32%。渣中锑含量一般为20% ~ 25%，最高可达30%，锡矿山矿务局北精炼厂锑渣产出率为15% ~ 23%。

5.燃料消耗

西贝炼油厂每吨生锑实际消耗烟煤230～270kg。

(六)主要设备的选择

1.熔化反射炉

辉锑矿熔化反射炉的结构特点是:一般炉膛较浅，炉尾一端略深，使熔化后的生锑液能够流动和浓缩；炉底略向一侧倾斜，便于除渣和原锑液排出；炉膛拱顶较低，有利于强化换热，降低燃料消耗；其他部分结构与氧化锑反射炉基本相同，所用耐火材料也基本相同。

2、烟气冷凝和除尘设备

炉膛排出的烟气最高温度可达800℃，一般用冷风冷却到450℃左右，再用表冷器冷却到150℃，然后送入排风机，再在120 ~ 130℃送入布袋除尘器。袋式除尘器排出的废气通过排风机排入烟囱。

(七)配置说明

根据锡矿山矿务局的生产经验，大中型锑冶炼厂的生锑反射炉可与锑氧还原熔炼反射炉并联布置，烟气冷凝除尘设备也可并联布置，以节省车间。

建成的锑反射炉可以自成体系。反射炉位于主厂房内，烟气冷凝除尘设备可布置在靠近反射炉厂房并垂直于主厂房的副厂房内。

二、锑白生产

(1)概述

锑是一种三氧化二锑，粒度细，颜色为白色，一般含Sb2O 399% ~ 99.5%。

锑的生产方法分为火法和湿法，现代生产以火法为主。火法可分为直接法和间接法:直接法是以杂质含量低的高品位三硫化二锑为原料，直接氧化挥发生产出符合要求的Sb2O3产品；通过间接熔化、氧化、挥发和冷却精制锑，得到纯净的Sb2O3粉末。中国主要采用间接生产法。

间接法生产锑白可分为自热式和外热式:自热式是在开炉时加热熔化精锑，而熔炼过程完全靠氧化反应供热，精锑一个接一个加入，靠反应热熔化，根本不需要外加热。

我国锡矿山矿务局和湖南益阳锑冶炼厂均采用间接自热法生产锑白，生产成本低，质量好，在国际上享有很高的声誉。两家工厂的生产工艺基本相同。图3是两个工厂间接自热法生产锑白的工艺流程。

图3间接自热法锑白生产工艺流程

在国外，锑白的生产方法有火法、间接法和直接法。就产品质量而言，间接法优于直接法。意大利马纳诺厂采用外热辐射炉和闪速蒸发焙烧回转窑，原料为粗锑或高品位锑矿。日本采用电加热熔化原料和自热氧化挥发法；前苏联采用电炉，操作类似金银吹灰炉。不同的是，吹灰炉的氧化铅是以液态流出，而电炉生产的三硫化二锑是气态，随炉气带出炉外，然后冷却回收。美国Amspike公司采用所谓的“双窑法”。第一个回转窑类似于意大利的闪速蒸发焙烧回转窑，生产的粗氧化锑由第二个回转窑进行精制。原料为锑含量58%的高品位Sb2S3精矿。

目前世界各地生产的锑白质量略低于我国间接法生产的锑白。我国锡矿山矿务局生产的0号锑白含sb2o 3 99.5%以上，砷0.05%以下。美国蓝星锑白虽然锑含量为99.5%，但砷含量在0.1%左右。明星牌和KR或LTS的Sb2O3含量为99.2%，砷含量为0.5%。表6为国家三氧化二锑标准，表7为美国哈索化学公司三氧化二锑成分。

图4显示了从SbCl5制备锑白的原理过程。

图4五氯化锑制备锑白的原理流程图

本章介绍锑白的两种主要生产方法:

火法(间接法)——锑白炉自热生产锑白；

湿法(直接法)- SbCl5浸出硫化锑矿制备锑白。

(2)火法生产锑白

1.原材料和燃料

(1)原料——精炼锑

间接法生产锑白的原料要求如下(%):

锑炉自热法生产锑白，开车、停车、故障排除只需少量燃料，所以燃料消耗很少。一般用烟煤，燃料率小于5%。煤炭质量要求如下:

锡矿局锑冶炼厂锑白炉自热运行情况如下:

3.制品

(1)锑白

目前，我国主要锑白厂的产品都达到了国家零级和一级标准(GB 4062-83)。近年来生产了超细氧化锑、超细氧化锑和催化氧化锑，在国内外广泛销售。

超细氧化锑的规格如下:

(4)人渣

主要是锑的高价氧化物，并含有被腐蚀的炉壁耐火材料和氧化铁，一般含锑75%，可返回反射炉还原熔炼得到精锑。

锑炉浮渣的一般化学成分如下(%):

白炉生产1t合格锑白所需吹炼时间的单位是h/t，吹炼时间的长短与产品质量要求有关。零级锑白吹炼时间为2 ~ 2.2h/t，一级锑白吹炼时间为1.5 ~ 1.7h/t

(2)亚锑氧率

开炉、停炉、处理故障时熔化精锑产生的次氧化锑质量较差，必须单独收集，称为次氧化锑。二次氧化锑中锑含量占炉内总锑含量的百分比称为二次氧化锑率，一般为7% ~ 8%。

(3)剩余阶梯率(又称高铅锑率)

吹炼过程中锑液中铅含量不断富集，锑液铅含量达到一定程度，吹炼出来的白锑产品不合格。西矿矿务局炼油厂的实践经验表明，锑液含铅量达到3.5%，即必须停止吹炼，清除炉内残留锑液，重新开炉熔化精锑。净化后的高铅锑溶液的锑含量，占炉内总精锑的百分比，称为残锑率或高铅锑率，与装精锑的锑含量有关，一般为1% ~ 1.5%。

(4)锑白直收率

锑白炉产出的合格锑白中锑含量占精制锑中总锑含量的百分比称为锑白炉直收率，一般为87% ~ 88%。影响锑白直收率的主要因素是高铅锑、低氧化锑和浮渣的产量。因此，使用优质精锑作为原料，保持最佳炉况和使用寿命是提高直收率的主要措施。

(5)锑的冶炼回收率

锑白冶炼过程中产生的二次氧化锑、浮渣和高铅锑可分别回收。二次氧化锑可送还原熔炼反射炉生产精锑，浮渣可送反射炉或鼓风炉处理。高铅锑可制成铅锑合金，锑的冶炼回收率可达58% ~ 99%。计算公式如下:

在炉子设计之前，必须进行准确的热平衡计算。热平衡计算的热源主要来自以下反应热:

2Sb+2/3O2→Sb2O3

△H298=-642kJ/mol

设计的熔炉的熔池尺寸和熔炉高度必须适当匹配，以最小化热损失。图6为锡矿山矿务局6m2锑白炉结构图。

图6锡矿山矿务局6m2锑白炉结构图

(2)锑蒸气氧化冷却装置

一次空气体吹入熔池锑液中，产生的大量锑蒸气进入反应器与二次空气体相遇，即生成相Sb2O3被氧化。此时，反应器中的温度保持在1000±20℃。为了使Sb2O3生成极其细小的立方晶体，必须将其急剧冷却到200℃以下，主要采用空气体进行冷却，即将一、二次空气体60 ~ 80倍的自然冷空气体与反应器出口气体混合来实现这一点。该装置如图7所示。

图7锑蒸气氧化冷却装置1-锑白炉顶示意图；2-反应器；3-冷却空气管道；4-锑白炉底；5-一次风管；6-二次风管

(3)锑白收集系统设备

1.旋风集尘器

通用慢速除尘器用于分离烟气中的粉尘和粗锑白。为了防止锑白产品中混入铁，旋风除尘器及所有连接管道必须采用铝合金板。

2.袋式除尘器

优质锑白产品主要收集在布袋除尘器中。一般采用房间吸尘器，机械振动或反吸空气除尘。十字布可用柞蚕丝制成，过滤速度不宜过高，一般0.2 ~ 0.3m/min，集尘效率可达99.5%。

3.风扇

风机安装在旋风除尘器和布袋室之间，负责吸入大量冷空气，冷却含Sb2O3的炉气。经过旋风除尘器后，送入布袋室，废气通过布袋排到外面。风机按一、二次风量之和的80 ~ 100倍计算，系统阻力按实际管道计算。如锡矿山矿务局6m2锑白炉系统实用风机风量19620 m3/h，风压2120Pa。

4.二次氧化锑除尘系统设备

锑白炉的启停和故障处理需要燃煤加热，产生的烟气不能进入锑白产品收集系统，以免污染锑白，因此另设一套烟气冷却除尘系统。炉膛排出的烟气约为700 ~ 800℃，设计按800℃计算，需设置冷凝柜、表冷器和布袋除尘器。其结构类似于氧化锑还原熔炼反射炉烟气冷凝除尘设备，布袋排出的废气导入烟囱排空。

5.一次和二次送风风扇

对于送入锑白炉和反应器的一次和二次空气体，小炉可共用一台风机。如新邵冶炼厂4m2锑白炉单反应器，选用1台3号叶氏风机，压力12.4m3/min，风压30000Pa。对于较大的炉型，选择两台风机分别供应一次和二次空气体。如6m2锑白炉双反应器一、二次空气分别由D22× 21-5/3500和D22× 32-5/3500罗茨风机供给。

6.配置说明

(1)锑白车间的配置可靠近冶炼车间，但必须设置在主导风向上方，避免受冶炼车间烟尘的影响；如果场地允许，最好独立配置，远离其他有烟尘危害的车间，以免飞扬的粉尘污染锑白质量。

主设备锑白炉宜沿主厂房长度方向布置，锑白冷凝除尘系统设备也宜沿主厂房长度方向布置。锑白炉烟气冷却除尘系统的设备可布置在锑白冷凝除尘系统的相反方向——主厂房的另一端。

(2)主厂房和锑白布袋室的要求

锑炉在高温下运行。主厂房要有天窗，要求通风良好。收集锑白的袋室外围应加盖两层开窗，地面应铺水磨石，以回收散落在地面的锑白粉尘。