1. Pendahuluan

Antimon, sebagai logam non-ferrous yang penting, digunakan secara luas dalam penghambat api, paduan, semikonduktor, dan bidang lainnya. Akan tetapi, bijih antimon di alam sering kali hidup berdampingan dengan arsenik, sehingga menghasilkan kandungan arsenik yang tinggi dalam antimon mentah yang secara signifikan memengaruhi kinerja dan aplikasi produk antimon. Artikel ini secara sistematis memperkenalkan berbagai metode untuk menghilangkan arsenik dalam pemurnian antimon mentah, termasuk pemurnian pirometalurgi, pemurnian hidrometalurgi, dan pemurnian elektrolitik, yang merinci prinsip-prinsipnya, alur proses, kondisi operasi, serta kelebihan/kekurangannya.

2. Pemurnian Pirometalurgi untuk Penghapusan Arsenik

2.1 Metode Pemurnian Alkali

2.1.1 Prinsip

Metode pemurnian alkali menghilangkan arsenik berdasarkan reaksi antara arsenik dan senyawa logam alkali untuk membentuk arsenat. Persamaan reaksi utama:
2As + 3Na₂CO₃ → 2Na₃AsO₃ + 3CO↑
4As + 5O₂ + 6Na₂CO₃ → 4Na₃AsO₄ + 6CO₂↑

2.1.2 Aliran Proses

1. Persiapan bahan baku: Hancurkan antimon mentah menjadi partikel 5-10mm dan campurkan dengan soda abu (Na₂CO₃) dengan rasio massa 10:1
2. Peleburan: Panaskan dalam tungku reverberatory hingga 850-950°C, tahan selama 2-3 jam
3. Oksidasi: Masukkan udara terkompresi (tekanan 0,2-0,3MPa), laju aliran 2-3m³/(h·t)
4. Pembentukan terak: Tambahkan jumlah sendawa (NaNO₃) yang sesuai sebagai oksidan, dosis 3-5% dari berat antimon
5. Penghapusan terak: Setelah didiamkan selama 30 menit, singkirkan terak permukaan
6. Ulangi operasi: Ulangi proses di atas 2-3 kali

2.1.3 Kontrol Parameter Proses

• Kontrol suhu: Suhu optimal 900±20°C
• Dosis alkali: Sesuaikan dengan kandungan arsenik, biasanya 8-12% dari berat antimon
• Waktu oksidasi: 1-1,5 jam per siklus oksidasi

2.1.4 Efisiensi Penghapusan Arsenik

Dapat mengurangi kandungan arsenik dari 2-5% menjadi 0,1-0,3%

2.2 Metode Penguapan Oksidatif

2.2.1 Prinsip

Memanfaatkan karakteristik bahwa arsenik oksida (As₂O₃) lebih mudah menguap daripada antimon oksida. As₂O₃ menguap hanya pada suhu 193°C, sedangkan Sb₂O₃ membutuhkan suhu 656°C.

2.2.2 Aliran Proses

1. Peleburan oksidatif: Panaskan dalam tanur putar hingga 600-650°C dengan pemasukan udara
2. Pengolahan gas buang: Mengembunkan dan memulihkan As₂O₃ yang menguap
3. Peleburan reduksi: Reduksi material yang tersisa pada suhu 1200°C dengan kokas
4. Pemurnian: Tambahkan sedikit soda abu untuk pemurnian lebih lanjut

2.2.3 Parameter Utama

• Konsentrasi oksigen: 21-28%
• Waktu tinggal: 4-6 jam
• Kecepatan putaran kiln: 0,5-1r/menit

3. Pemurnian Hidrometalurgi untuk Penghapusan Arsenik

3.1 Metode Pelindian Alkali Sulfida

3.1.1 Prinsip

Memanfaatkan karakteristik bahwa arsenik sulfida memiliki kelarutan yang lebih tinggi dalam larutan alkali sulfida daripada antimon sulfida. Reaksi utama:
As₂S₃ + ​​3Na₂S → 2Na₃AsS₃
Sb₂S₃ + ​​Na₂S → Tidak larut

3.1.2 Aliran Proses

1. Sulfidasi: Campur bubuk antimon mentah dengan sulfur pada rasio massa 1:0,3, sulfidasi pada suhu 500°C selama 1 jam.
2. Pencucian: Gunakan larutan Na₂S 2mol/L, rasio cairan-padat 5:1, aduk pada suhu 80°C selama 2 jam
3. Filtrasi: Filter dengan filter press, residu adalah konsentrat antimon rendah arsenik
4. Regenerasi: Masukkan H₂S ke dalam filtrat untuk meregenerasi Na₂S

3.1.3 Kondisi Proses

• Konsentrasi Na₂S: 1,5-2,5mol/L
• pH pencucian: 12-13
• Efisiensi pelindian: As>90%, kehilangan Sb<5%

3.2 Metode Pelindian Oksidatif Asam

3.2.1 Prinsip

Memanfaatkan oksidasi arsenik yang lebih mudah dalam kondisi asam, menggunakan oksidan seperti FeCl₃ atau H₂O₂ untuk pembubaran selektif.

3.2.2 Aliran Proses

1. Pencucian: Dalam larutan HCl 1,5 mol/L, tambahkan 0,5 mol/L FeCl₃, rasio cairan-padat 8:1
2. Kontrol potensial: Pertahankan potensi oksidasi pada 400-450mV (vs.SHE)
3. Pemisahan padat-cair: Filtrasi vakum, kirim filtrat ke pemulihan arsenik
4. Pencucian: Cuci residu filter 3 kali dengan asam klorida encer

4. Metode Pemurnian Elektrolit

4.1 Prinsip

Memanfaatkan perbedaan potensial deposisi antara antimon (+0,212V) dan arsenik (+0,234V).

4.2 Aliran Proses

1. Persiapan anoda: Tuang antimon mentah ke dalam pelat anoda berukuran 400×600×20mm
2. Komposisi elektrolit: Sb³⁺ 80g/L, HCl 120g/L, aditif (gelatin) 0,5g/L
3. Kondisi elektrolisis:
   • Kepadatan arus: 120-150A/m²
   • Tegangan sel: 0,4-0,6V
   • Suhu: 30-35°C
   • Jarak elektroda: 100mm
4. Siklus: Keluarkan dari sel setiap 7-10 hari

4.3 Indikator Teknis

• Kemurnian antimon katoda: ≥99,85%
• Tingkat penghapusan arsenik: >95%
• Efisiensi saat ini: 85-90%

5. Teknologi Penghapusan Arsenik yang Baru

5.1 Distilasi Vakum

Di bawah vakum 0,1-10Pa, memanfaatkan perbedaan tekanan uap (As: 133Pa pada 550°C, Sb membutuhkan 1000°C).

5.2 Oksidasi Plasma

Menggunakan plasma suhu rendah (5000-10000K) untuk oksidasi arsenik selektif, waktu pemrosesan singkat (10-30 menit), konsumsi energi rendah.

6. Perbandingan Proses dan Rekomendasi Pemilihan

Rekomendasi pemilihan:

• Pakan dengan kadar arsenik tinggi (As>3%): Lebih menyukai pelindian alkali sulfida
• Arsenik sedang (0,5-3%): Pemurnian alkali atau elektrolisis
• Persyaratan kemurnian tinggi arsenik rendah: Pemurnian elektrolitik direkomendasikan

7. Kesimpulan

Penghapusan arsenik dari antimon mentah memerlukan pertimbangan menyeluruh tentang karakteristik bahan baku, persyaratan produk, dan ekonomi. Metode pirometalurgi tradisional memiliki kapasitas besar tetapi tekanan lingkungan yang signifikan; metode hidrometalurgi memiliki polusi yang lebih sedikit tetapi prosesnya lebih lama; metode elektrolit menghasilkan kemurnian tinggi tetapi mengonsumsi lebih banyak energi. Arah pengembangan di masa mendatang meliputi:

1. Mengembangkan aditif komposit yang efisien
2. Mengoptimalkan proses gabungan multi-tahap
3. Meningkatkan pemanfaatan sumber daya arsenik
4. Mengurangi konsumsi energi dan emisi polusi