氧化锑粒度与白度关系的研究

    辰州矿业股份有限公司湿法冶炼厂是辰州矿业在“十一·五”期间筹建的新厂，拥有三条湿法工艺生产线，其中设计能力2000t/a的湿法氧化锑工艺线所产的湿法高纯氧化锑产品品质好，杂质含量极低，产品中的砷、铅、铁、铜等主要杂质元素均在0.02%。以下，为高纯度的环保产品，是公司发展的重点产品。

    随着各行业对氧化锑质量要求的不断提高，湿法氧化锑优势也越来越明显，其使用范围也越来越广，关于其白度的研究主要集中于晶型以及杂质含量等对其影响，尚没有关于粒度对白度影响的研究论文发表，作者通过大量的样品统计分析，研究了粒度与白度之间的相关性，得到了一些有意义的结论，可为生产提供技术指导。

    一、影响湿法氧化锑白度的因素

    氯化锑溶液中杂质离子含量对白度的影响。硫化锑矿中影响白度的主要元素是Sn，水解前氯化锑溶液中Sn含量大于0.01%。时就会对产品白度造成明显的负效应，使产品发红，S^2＋、Cu^＋、Fe^2＋、Bi^3＋等离子，其负效应也较大。

    晶型对湿法氧化湿法氧化锑度的影响。根据工艺可知，氯氧锑直接中和脱氯生成的氧化锑，其晶核结构为斜方晶型，而斜方晶型氧化锑有很强的光敏性，受光照后就会发黄，直接影响产品白度，因此，在生产中要加入一定量的转型剂将斜方晶型氧化锑转化为立方晶型，提高其晶核稳定性。

    较高温度下SbCl₃水解对白度的影响。SbC1₃水解时有二次水解产物黄色的氯氧锑产生，而这种物质的出现与温度的关系很大，其量随水解温度的升高面增加。此外，在下一道中和工序中，氯氧锑亦有与水起反应生成黄色的斜方晶体的可能，因而较高的水解温度对提高活性Sb₂O₃的白度不利。

    此外，氧化锑粒度也对白度有影响，本文对此重点研究。

    二、湿法氧化锑粒度对白度的影响

    （一）分析样品的采集

    在本次研究分析中，考虑到影响白度的因素较多，在取样过程中，已对样品进行筛选，生产工艺条件一致，晶型转化完全，且样品主要杂质含量均低于0.01%。粒度测量采用张瑞福空气透过法粒度测定仪进行测定，白度测定采用WSD－3全自动白度仪，最终筛选出样品30个，相应的粒度和白度数据见表1。

表1  样品白度与对应粒度

    （二）样品的统计分析

    样品的相关性分析采用SPSS统计分析软件（软件版本：Spss13.0 for windows）进行统计计算。

    1、变量的一般性描述见表2。

表2  变量的一般性描述

  由表2可知，白度的均值为93.666，标准误差为0.745；粒度的均值为2.7297，标准误差为±0.373。

    2、相关性的分析结果见表3。

表3  相关性分析表

    表3说明：白度与粒度的相关系数为－0.641，P＜0.0001，差异极显著，即白度与粒度间存在相关关系。

    3、回归模型的方差分析见表4。

    表4说明：30组数据与估计的线性模型拟合很好，P＜0.0001，差异极显著，即估计的回归模型是可用的。

表4  回归模型的方差分析表

    4、回归模型的参数估计见表5。

表5  回归模型的参数估计

    表5说明：回归模型的参数a＝－1.279，常数b＝97.158，P＜0.0001，即估计的参数是可用的，即白度与粒度在统计上符合如下方程：

Y＝－1.279X＋97.158

    式中X表示粒度，μm； Y表示白度。

    5、散点图及其回归直线见图1。

图1  粒度与白度的关系

    图1说明：样品数据的散点分布基本在回归直线上或附近，差异度较小。

    根据湿法氧化锑样品的统计分析可知，粒度参数与白度参数存在密切影响，线性回归方程可近似地表示为Y＝－1.279X＋97.158，即粒度越细，白度越高。

    三、粒度影响白度的原因分析

    白度又称亮度，是物质对照射过来的光进行反射后作用于人眼所产生的印象，表示物质的光亮程度。测定物质的白度通常以氧化镁为标准白度100%，并定它为标准反射率100%，以相对于蓝光照射氧化镁标准板表面的反射百分率来表示试样的白度。反射率越高，白度越高，反之亦然。

   查阅相关资料可知，物质（本处是指湿法氧化锑）表面越光滑、平整，反射回光源的光子数也就越多，这只是肉眼所能观察到的现象。当用显微镜放大物质表面时再进行观察时，则会发现白度高的物质表面实际是由紧密排列的该物质的微粒所组成的平面。

    当微粒之间的间距较小、微粒直径也较小时，光源在物质表面的漫反射现象就少，即光反射率大，则物质白度也高；反之，当微粒之间的间距较大、微粒直径也较大时，光源在物质表面的漫反射现象就多，光子损失量大，即光反射率小，则物质白度也低。

    因此，当湿法氧化锑粒度较小时，在白度测定时的光漫反射现象就少，光反射率大，则湿法氧化锑白度也高。

    四、从粒度因素着手提高白度指标的工

    艺改进措施

    湿法氧化锑工艺生产工艺中产品粒度的控制方法主要可从以下几个方面进行改进：

    （一）SbC1₃水解时搅拌强度、速度对氧化锑晶核生成大小（即粒度大小）有影响，一般情况下，搅拌越快、强度越大，则粒度越小。

    （二）SbCl₃浓度的高低在水解时对晶核生成大小有影响，一般情况下，氯化锑浓度越低而水解水量不变的情况下，粒度也会越小，但在实际生产应用中，氯化锑浓度应保持在一定浓度，或在不同浓度下调整水液比例，使水解锑浓度为常数。

    （三）络合剂在水解工序的适量加入，可以起到阻碍多个晶核团聚的作用，实际上也是降低了湿法氧化锑的粒度。

    （四）杂质离子对粒度有影响，主要是影响SbCl₃水解时脱水生成氯氧锑晶体的过程，从而影响氧化锑的粒度。或者使脱水过程加速，得到粗颗粒的晶体；或者使脱水过程减缓，得到细颗粒的晶体。

    通过降低湿法氧化锑粒度，可以提高产品白度。

    五、结论

    湿法氧化锑粒度与白度存在密切影响，并且可用线性回归方程反映两者的关系，线性方程可近似地表示为Y＝－1.279X＋97.158，即粒度越细，白度越高。在对湿法氧化锑粒度进行降低控制的同时，白度也会有升高的正面效应。