锑电解精炼(electrorefining of antimony)

粗锑阳极在电解质溶液中于直流电的作用下溶解，在阴极析出纯锑的锑精炼方法。在工业生产中，多用来精炼含贵金属的粗锑，回收贵金属，也用来处理含杂质较多的粗锑和含锑残渣。

原理 粗锑阳极在氟化氢、氟化锑和硫酸混合液中，于直流电作用下失去电子成为离子进入溶液，阳极反应为：

Sb-3e→Sb³⁺

同时锑离子向阴极迁移，在铜阴极上获得电子，还原成金属锑，阴极反应为：

Sb³⁺+3e→Sb

粗锑中杂质或进入溶液，或残留在阳极泥中而与锑分离。这些杂质按其标准电极电位的正负及其绝对值，可分为三类，其电解行为：电位比锑更正的杂质贵金属和硫等，在粗锑电解时实际上不溶解而全部沉积在阳极泥中；电位与锑接近的杂质铜、砷、铋，大部或全部转入溶液，和锑一起在阴极上析出；电位比锑更负的杂质锡、铅、铁、镍，电解行为较复杂，其中大部分锡被氧化，以H₂SnF₄形态转入溶液。绝大部分镍生成硫酸镍进入电解液，当其离子浓度达40g／L，时，便结晶析出。铁以硫酸亚铁形态进入电解液，积累到一定浓度时，便结晶析出于阳极泥中。铅生成硫酸铅，从阳极上脱落进入阳极泥。

工艺 包括电解液制备、电解和取出阴极锑。电解液制备是将氧化锑加到323K的硫酸溶液中，搅拌成糊状，随后将温度降至318K时加入氢氟酸，发生生成SbF₃的反应：

6HF+Sb₂O₃==2SbF₃+3H₂O

然后再加水稀释至电解作业要求的含Sb³⁺80～100g／L、SO₄^2-350～400g／L、F(游离)>20g／L，继续搅拌24h后，将溶液泵入电解循环系统进行电解。电解条件为室温，电流密度100～110A／m²，槽电压0.5～0.8V，异极表面极间距75mm。电解作业周期5～7d，阳极残极率控制在15％～20％。电解完毕更换阳极，取出阴极敲取锑，清除阳极泥。

影响电解过程的因素 主要有五方面。(1)电解液中氟离子浓度：氟含量偏低时，槽电压升高，阳极电流效率下降，电解过程中槽电压波动较大；游离氟离子浓度控制在20g／L以上时，电解过程较稳定，槽电压低，且不受阳极表面状况的影响。(2)电解液中硫酸根离子的浓度：根据电解液的导电性要求和镍、铅杂质对硫酸根的消耗，一般以含硫酸根离子360～400g／L为宜；硫酸根浓度过高，电解液密度增加，分层现象严重，对阳极泥的沉降不利，而且会加重对设备的腐蚀。(3)锑离子的浓度：电解液中锑离子浓度在80～100g／L范围内，阴极锑结晶致密，平整光滑，电解作业正常；锑离子浓度过高，槽电压升高；锑离子浓度低于30g／L时，阴极锑疏松，易脱落沉于槽底，混入阳极泥。(4)阴阳极间距：间距小，槽电压低；但电解含金粗锑时，为了减少含金阳极泥在阴极上的吸附量，一般采用的阴阳极的间距不小于75mm。(5)电流密度：电流密度低，阳极泥含锑高，电流效率低，生产率低，阳极泥产出率高；电流密度高，阳极泥含锑低，电流效率高，槽电压升高，直流电耗有所增加，阳极泥产出率低；综合考虑电流密度的影响，一般采用100～110A／m²。

电解槽 用聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成，容积2m×0.9m×0.6m。阳极为粗锑，重20～30kg；阴极为紫铜板，每面的有效面积0.318m²。每槽装阳极14块，阴极13块，八个并联电解槽组成电解系列。电解液从槽底流入。用硅整流设备向电解槽供电。

展望 从20世纪60年代起，世界一些国家开始研究粗锑的熔盐电解精炼，以KCl和NaCl昆合盐作电解质，熔融粗锑作阳极或阴极，不溶金属或石墨作导电电极，在973～1073K高温下电解，杂质元素从粗锑熔体中迁移出来，获得纯锑。与水溶液电解精炼相比，熔盐电解精炼具有周期短、直收率高(达95％)、电流密度大(达10000A／m²)、生产能力大、电耗小(电解过程中只是杂质迁移)，且能在密闭条件下连续作业等优点。如能解决高温作业的电解槽结构和电解熔盐的循环问题，粗锑熔盐电解精炼则是一种很有发展前途的方法．