إن عملية اختزال خام الأنتيمون في الفرن الدوار هي عملية تفاعل كيميائي معقدة، والغرض الرئيسي منها هو اختزال الأنتيمون من أكاسيده أو مركباته الأخرى للحصول على الأنتيمون المعدني. وفيما يلي الخطوات التفصيلية ومبادئ التفاعل الكيميائي للعملية:
1. إعداد المواد الخام
يتم خلط خام الأنتيمون (Sb2O₃ أو Sb2S₃ بشكل أساسي) مع عامل اختزال (عادةً فحم الكوك أو الفحم) بنسبة معينة، ويتم إضافة كمية مناسبة من المواد المضافة (مثل الحجر الجيري أو رمل الكوارتز) لخفض نقطة انصهار الخبث.
2. تفاعل التسخين والاختزال
ترتفع درجة الحرارة في الفرن الدوار إلى 1000 درجة مئوية ~ 1200 درجة مئوية. تحت تأثير درجة الحرارة العالية وعامل الاختزال، يخضع خام الأنتيمون لتفاعل الاختزال:
إذا كان الخام هو أكسيد الأنتيمون (Sb2O3):
Sb2O2+3C→2Sb+3CO↑
يعمل الكوك (C) كعامل اختزال لاختزال أكسيد الأنتيمون إلى أنتيمون معدني (Sb) ويولد في نفس الوقت غاز أول أكسيد الكربون (CO).
إذا كان الخام عبارة عن كبريتيد الأنتيمون (Sb2S2):
يحتاج كبريتيد الأنتيمون إلى الأكسدة والتحميص لتحويله إلى أكسيد الأنتيمون، ثم اختزاله:
2Sb2S+9O₂→2Sb2O₃+6SO₂↑
يتفاعل أكسيد الأنتيمون الناتج بعد ذلك مع الكوك ليتم اختزاله إلى أنتيمون معدني.
3. بيئة التفاعل في الفرن
يدور الفرن الدوار بشكل مستمر لخلط الشحنة بشكل كامل، وضمان الاتصال الكامل بين عامل الاختزال والخام، وتحسين كفاءة التفاعل. يتم الحفاظ على جو اختزالي (بيئة خالية من الأكسجين) في الفرن لمنع إعادة أكسدة الأنتيمون المعدني.
4. فصل الأنتيمون المعدني
يتواجد الأنتيمون المعدني الناتج عن الاختزال في صورة سائلة ويتم ترسبه في قاع الفرن بسبب كثافته العالية. الخبث (المكون بشكل أساسي من العصارة والمواد المضافة) له كثافة أقل، ويطفو فوق الأنتيمون المعدني، ويتم تفريغه من خلال مخرج الخبث.
5. جمع وتنقية سائل الانتيمون
يتم إخراج الإنتيمون السائل من قاع الفرن ويشكل الإنتيمون الخام بعد التبريد. قد يحتوي الإنتيمون الخام على كميات صغيرة من الشوائب (مثل الحديد والزرنيخ وما إلى ذلك) ويتطلب مزيدًا من التكرير للحصول على الإنتيمون عالي النقاء.
6. معالجة غاز العادم
يتم تفريغ الغازات (مثل CO وSO2) الناتجة أثناء عملية الاختزال من خلال نظام معالجة الغاز الخلفي بعد إزالة الغبار وإزالة الكبريت وتدابير حماية البيئة الأخرى لتقليل التلوث البيئي.
عملية اختزال خام الأنتيمون في الفرن الدوار هي عملية تفاعل كيميائي تحت درجة حرارة عالية وبيئة اختزال، حيث يتم استخراج الأنتيمون من مركباته من خلال عوامل الاختزال مثل الكوك. تتطلب هذه العملية ليس فقط التحكم الدقيق في درجة الحرارة والجو ونسبة المواد الخام، ولكن أيضًا دعم المعدات الفعالة وتدابير حماية البيئة لضمان كفاءة الإنتاج وجودة المنتج.
