Antimoni on hopeanvalkoinen, hauras metalloidi, jolla on romboedrinen (kuusikulmainen) kiderakenne, Mohsin kovuus noin 3, sulamispiste 630 astetta, tiheys noin 6,62 g/cm³ ja huono lämmön- ja sähkönjohtavuus. Sen molekyylikaava on Sb, sen CAS-numero on 7440-36-0 ja antimonimetalli luokitellaan tullikoodiin 811010. Nämä ominaisuudet - alhainen lämmönjohtavuus, raskasmetallin suhteellisen alhainen sulamispiste ja voimakas taipumus hapettua - selittävät, miksi antimonin käsittely on vähemmän metallia kuin valanteen käsittely.
Antimoni on myös suuren kemikaaliryhmän perusta. Antimonitrioksidi (Sb2O3) on palonesto-välituote, jota useimmiten tuotetaan alavirtaan, ja antimonia käytetään lyijy-happoakkuverkoissa ja -seoksissa, laakeri- ja tyyppimetalleissa, kaapelin vaipassa, puolijohteissa ja lasin selkeytyksessä. Jokainen näistä reiteistä alkaa oikein sulatetulla, oikein valetulla harkolla, joten alla olevia varotoimia kannattaa käsitellä prosessivaatimuksina eikä valinnaisena hyvän käytännön mukaan.
Laadun valinta ja kemiallisen koostumuksen rajat
Kaupalliset antimoniharkot käydään kauppaa määritellyn luokan tikkailla. Korkeammissa laatuluokissa on tiukemmat rajoitukset arseenille, lyijylle, raudalle, kuparille, seleenille, vismutille, kadmiumille, telluurille, rikille ja tinalle, ja laatu on valittava lopullisen käyttötarkoituksen mukaan: korkea{1}}puhtaus Sb-00 ja Sb-0 palonestoaineille ja elektroniikkakäyttöille, Sb-1 yleisille seoksille, joissa Sb-2 on vähemmän vaativa. Tyypilliset epäpuhtauksien enimmäisrajat on esitetty alla.
| Elementti / raja | Sb-00 | Sb-0 | Sb-1 | Sb-2 |
|---|---|---|---|---|
| Sb % min | 99.95 | 99.9 | 99.85 | 99.65 |
| Kuten % max | 0.01 | 0.03 | 0.05 | 0.1 |
| Pb % max | 0.01 | 0.05 | 0.1 | 0.2 |
| Fe % max | 0.003 | 0.01 | 0.015 | 0.02 |
| Cu % max | 0.003 | 0.01 | 0.01 | 0.015 |
| Katso % max | 0.0015 | 0.003 | 0.004 | 0.005 |
| Bi % max | 0.003 | 0.005 | 0.01 | 0.03 |
| Cd % max | 0.0005 | 0.001 | 0.001 | 0.0015 |
| Te % max | 0.0015 | 0.003 | 0.005 | 0.005 |
| S % max | 0.005 | 0.008 | 0.04 | 0.06 |
| Sn % max | 0.0015 | 0.003 | 0.003 | 0.003 |
Turvallisuus: Sulamislämpötila, savu- ja stibiiniriski
Antimonin käsittelyyn käytetään korkean{0}}lämpötilan ja joissakin reiteissä korkeapaineista{1}}laitteita. Yli 630 asteen sulanut antimoni polttaa käyttäjää vakavasti, ja sulatteeseen joutuva kosteus tai märkä romu voi aiheuttaa voimakkaan höyryräjähdyksen, joten syöttömateriaalin on oltava kuivaa, esilämmitetty ja ladattava hitaasti. Upokkaat, kauhat ja muotit on esikuivattava, ennen kuin ne joutuvat kosketuksiin nestemäisen metallin kanssa.
Pölyn ja savun hallinta on toinen turvapilari. Antimoni ja sen yhdisteet, erityisesti antimonitrioksidi, ovat haitallisia hengitettynä, ja murskauksessa, jauhamisessa, kuonankäsittelyssä ja kuonan kuorimisessa syntyy hienojakoisia hiukkasia. Paikallinen poistoilmanvaihto, suljetut siirtopisteet, asianmukainen hengityssuojaus ja säännöllinen ilmanseuranta vaaditaan sekä biologinen tai virtsan seuranta, jos altistuminen on säännöllistä. Kolmas, vähemmän ilmeinen riski on stibiini (SbH3), erittäin myrkyllinen kaasu, jota voi muodostua, kun antimoni-pitoinen materiaali kohtaa nousevan vedyn - esimerkiksi happamassa peittauksessa tai kosteissa, pelkistävissä jäännöksissä. Happokosketusta hienojakoisen antimonin kanssa tulee välttää, ja suljetut tilat on testattava kaasulla ennen sisääntuloa.
Puhtausvalvonta: raaka-aine, kuona ja valu
Puhtaus on antimoniharkon käsittelyn kaupallinen ydin. Ensimmäinen vipu on syöttö: valitut antimoniraaka-aineet ja puhdas, yhdestä lähteestä peräisin oleva-romu estävät lyijyn, kuparin, raudan ja vismutin pääsyn sisään, joiden poistaminen myöhemmin on kallista. Toinen vipu on sulatus- ja jalostusvaihe, jossa sulatus- ja kuonauskäytäntö, pitoaika ja lämpötila määräävät, kuinka paljon arseenista, rikistä ja raudasta siirtyy kuonaan sen sijaan, että se jää metalliin.
Kolmas vipu heittää. Sulan ylikuumeneminen tulee pitää niin alhaisena kuin puhtaan muotin täyttö edellyttää, koska liiallinen tulistus lisää hapettumishäviöitä ja kuonan muodostumista. Valulämpötila, muotin esilämmitys, muotin pinnoitus ja jäähdytysnopeus yhdessä säätelevät harkon pinnan laatua, kutistumisonteloiden muodostumista ja sisäistä kestävyyttä. Valaminen puhtaisiin, hieman esilämmitettyihin muotteihin ja jähmettymisrintaman hallintaan antaa harkot, jotka ovat tiiviitä, pinnattomia ja painoltaan tasaisia - ominaisuudet, joita jälkisulattajat odottavat. Harkot voidaan valmistaa myös vasaralla tai muulla mekaanisella muovauksella, jossa vaaditaan tiettyä kokoa, muotoa tai mukautettua geometriaa, menetelmällä, joka valitaan tuotemuodon ja asiakkaan piirustuksen mukaan.
Ympäristönsuojelu ja off{0}}kaasun käsittely
Antimonin sulatuksessa ja valussa syntyy jätekaasua, pölyä, kuonaa ja jätevettä, jotka kaikki on käsiteltävä soveltuvien ympäristövaatimusten mukaisesti. Käytännön toimenpiteitä ovat kuvulliset uuni- ja kauha-asemat, prosessikaasun pussisuodatus tai patruunasuodatus, rikkidioksidia tai halogenideja sisältävä märkäpesu, suljetun -kierron jäähdytysvesi ja antimoni{3}}pitoisten jäämien valvottu hävittäminen tai talteenotto. Antimonin talteenotto kuonasta ja kuonasta kaatopaikalle sijoittamisen sijaan vähentää sekä ympäristökuormitusta että raaka-ainekustannuksia, ja se on normaali osa hyvin{5}}toimivia antimonitoimia.
Laitteiden huolto ja vakaa tuotanto
Antimoniharkon käsittelylaitteet altistuvat korkealle lämpötilalle, hankaavalle kuonalle ja syövyttäville savukaasuille, joten huolto ei voi olla reaktiivista. Upokkaiden ja tulenkestävien vuorausten säännöllinen tarkastus, lämpöparin ja lämpötilan{1}}säätökalibrointi, muotin kunnon ja muotin pinnoitteen tarkistus, poistoputkien ja suodattimien puhdistus sekä kuluvien osien ajoitettu vaihto pitävät prosessin luotettavana ja suojaavat tuotteen kemiaa kuluneiden työkalujen aiheuttamalta kontaminaatiolta.
Hyvin{0}}ajetut kasvit tallentavat sulamislämpötilan, säilytysajan, juoksutteen lisäykset ja valuolosuhteet jokaisessa lämmössä. Tämä ennätys tekee puhtausvaatimuksesta puolustettavan ja mahdollistaa sen, että laitos voi tuottaa 99,65-, 99,85- tai 99,90-prosenttista antimoniharkkoa johdonmukaisesti erästä toiseen.
UKK: Antimoniharkon käsittely
K: Mikä on antimoniharkon sulamispiste ja tiheys?
Antimoni sulaa noin 630 asteessa ja sen tiheys on noin 6,62 g/cm³, Mohs-kovuus noin 3 ja hopeanvalkoinen, hauras ulkonäkö.
K: Miksi antimonisyöttömateriaalin on oltava kuivaa ennen lataamista?
Kosteus tai märkä romu, joka joutuu kosketuksiin sulan antimonin kanssa, leikkaa höyryäkseen räjähdysmäisesti ja heittää metallia ulos upokkaasta; kuivaus ja valvottu lataus ovat tärkeitä turvatoimia.
K: Miten antimoniharkon puhtaus säilyy käsittelyn aikana?
Valitsemalla puhtaat raaka-aineet, hallitsemalla sulatusta ja kuonaa arseenin ja rikin hylkäämiseksi, rajoittamalla sulatteen ylikuumenemista ja valamalla puhtaisiin, esilämmitettyihin muotteihin vakaassa jäähdytysjärjestelmässä.
K: Mitkä ovat tärkeimmät ympäristövalvontatoimenpiteet antimonin käsittelyssä?
Huuvatut uunit ja valuasemat, pölynkeräys, happaman pois{0}}kaasun märkäpesu, suljetut jäähdytysvesipiirit sekä antimonia sisältävän kuonan ja kuonan talteenotto tai valvottu hävittäminen.
K: Mikä on stibiini ja miksi sillä on merkitystä?
Stibiini (SbH3) on erittäin myrkyllinen kaasu, jota voi syntyä, kun antimonia sisältävä materiaali joutuu kosketuksiin syntyvän vedyn kanssa, joten happokosketusta hienojakoisten antimonihiukkasten kanssa on vältettävä ja suljetun tilan kaasu-testattava.
K: Mitä antimoniharkon laatuja yleensä toimitetaan?
Antimoniharkot toimitetaan tavallisesti Sb-00-, Sb-0-, Sb-1- ja Sb-2-muodoissa, ja niiden antimonipitoisuudet ovat vastaavasti 99,95 %, 99,9 %, 99,85 % ja 99,65 %.