А.А. Немодрук - Аналитическая химия Сурьмы, страница 2

1). В настоящее время известно около 25 искусственно полученных радиоактивных иаотопов сурьмы, в том числе изотопы с атомной массой 116 (тип превращения: р+, электронный захват, Т»ь = 15,5 мии. н тнп превращения ~+, Тч, = = 60 мнн.), 117 (~+, электронный захват, Т*А = 2,5 часа), 118 (электронный захват, Ть = 5,1 часа), 120 ф+, электронный захват, Ть — — 16,6 мин.), 124т (иаомврный переход, (1-, Ть = = 1,3 мин.

и изомврный переход, ТА = 21 мин.), 125 ф-, 2,7 года), 126 ф, Ть = 9 час., (1-, Тч, = 28 дней), 127 ф, ТА = = 93 часа), 129 (р, Т А = 4,2 часа), 131 ф, Т ь — — 23,1 мнн.) НАХОЖДЕНИЕ СУРЬМЫ В ПРИРОДЕ Содержание сурьмы в земной коре очень мало и составляет 4 ° 10»»4 (130). Однако, несмотря на это, сурьма — один из доступных металлов вследствие наличия ее руд и минералов.

Кроме того, сурьма содержится в виде примесей в рудах многих друтнх металлов, при переработке которых ее выделяют в качестве побочного продукта. В природе наиболев часто встречаются соединения трехвалвнтной положительно заряженной сурьмы (сульфпды, тиосоли, антимониты, триоксид), затем трвхвалвнтной отрицательно заряженной (антимониды). Соединения пятивалентной сурьмы в природе встречаются очень редко. Таблица 1 Важнейшие радиоаативные изотопы сурьмы 14731 Содержание сурьмы в ее промышленных рудах обычно колеблется от 15 до 60%. Однако нередко перерабатываются бедныв руды с содержанием сурьмы 1-3%.

и ио иэо о ай о Сечение ядерной рсакяин (Парк) и тип яспольауекыа неигровое Энергия ч-линий по иакереним ка Ма(т)) Ц кэа Радиоактивный иэшоп тип реакции распада Период по ят- распадэ ядерная реакдня 22285(я, 7)амаа85 0,19 (тепловые) 2,8 днн 561 687 1130 1240 22285 6,8 (тепловые) 143 (ревонаисняе) 3,4 мин. Изомер- ный переход 27 61 75 4,44 (тепловые) 143 (реэонансные) 603 722 1690 2090 Ер = 1270 кээ (30%), аа ЕЗ "= 2307 кээ (23эд).

Из минералов, содержащих сурьму, наиболее распространенным является сурьмяный блеск (стибит, антимонит) БЬ282. Находится он в гидротермальных месторождениях в виде жил сурьмяных руд и пластообразных тел. С поверхности рудных тел сурьмяный блеск, окисляясь, образует ряд других минералов, в том числе сенармонтит и валентпнит ЯЬ,Б2, сервантит ЯЬ202, стибиоканит ЯЬ,О, Н,О, кермезит ЗЯЬ,Б, ЯЬ,О, и стибнит (стибинонит, сурьмяная охра) ЯЬ,О, ЯЬ,О, 2Й20.

Встречаются также минералы, представляющие по своему составу соли тиосурмянистых кислот. К ним относятся пираргирит ЗА928 ЯЬ,Я„тетраздркт Сп,Б ЯЬ,Я2, буланжерит 5РЬЯ ЯЬ,Бв, миаргирит А828. ° БЬ,Б2, бурнонит 2РЬБ СпвЯ ЯЬ,Я2, джемсонит 2РЬЯ ЯЬ,Я2 и др. Йаиболев крупные разведанные запасы сурьмяного сырья в СССР находятся в республиках Средней Азии, Красноярском крае, Казахстане и на Кавказе.

Эа рубежом наиболев крупные разведанные запасы сурьмяного сырья находятся в ЮАР и Боливии; некоторыв аапасы имеются также в КНР, Японии, Мексике, США, Канаде, ЧССР, СФРЮ, Австралии, Турции, Перу, Италии, Португалии, Испании и Малайзии [478, 1678). П(7ЛУЧВИИВ СУРЬМЫ Состав промьппленных концентратов в сильной мере зависит от состава исходной руды и от применяемого метода обогащения. Содержание сурьмы в концентратах колеблется от 12 — 15 до 60 — 65%. Содержание Сп в концентратах может достигать 25%, РЬ вЂ” 10%, Аз — 7',4 и ге — 20%. В концентратах, полученных из сульфидных руд, содержится 25 — 30% серы; в ряде концентратов содержание 8102 составляет 6 — 12% [4781.

Для обогащения сульфидных и комплексных сурьмяных руд наиболее часто используются методы флотации. Сульфидно-окисленные руды обогащают комбинированными методами. Бедные сульфидно-окисленные руды и руды, содержащие золото, подвергают обидигу с отгонкой сурьмы в виде ЯЬ203. Гравитационные методы хотя и не обеспечивают хорошего извлечения сурьмы из руд, но вследствие своей простоты все еще находят применение. Сравнительно недавно [1072, 1424, 1470[ стал применяться так называемый сегрегационный процесс для переработки упорных сурьмяных руд. Метод заключается в обжиге при 800 — 950' С шихты, состоящей из смеси руды, Ь[аС1 или СаС1, и восстановителя (чаще всего угля).

Последуютцее флотационное обогащение позволяет из таких руд получать концентраты с высоким содержанием сурьмы при достаточно полном извлечении ее из руды. Богатые руды в ряде случаев идут непосредственно на металлургическую переработку. Чистую сурьа(у получают рафинированием черновой сурьмы пирометаллургическим (огневое рафинирование) и гидрометаллургическим (злектролитическое выделение) способами. В результате рафинирования получают сурьму чистотой 99,3 — 99,8%.

Для получения высокочистой сурьмы в зависимости от требующейся степени чистоты используют различные способы очистки, в том числе зонную плавку в атмосфере аргона, метод механической или ультразвуковой вибрации формы (изложницы) при затвердевании слитка, восстановление БЬС! сухим водородом при 700 — 900' С, пропускание паров БЬС!, над расплавом марганца, восстановление ЯЬС1, в парах толуола и калия, восстановление ЯЬС12 в атмосфере Н„зонную конденсацию с последуюп(им восстановлением водородом [478, 7871. Эти методы позволяют получать сурьму чистотой 99,999 — 99,9999%. Кроме металлической сурьмы, производится некоторое количество трехокиси.

ПРИМЕНЕНИЕ СУРЬМЫ Сурьма находит широкое применение в современной науке и технике, В настоящее время важнейшим потребителем высоко- чистой сурьмы является полупроводниковая промьппленность. Сурьму с содержанием примесей ч 1-10-ге1е применяют как донорную добавку при,производстве германиевых полупроводников. Сурьма высокой чистоты служит исходным материалом для получения антимонидов А1, Са и 1п. Антимонид индия используется для производства датчиков Холла, в счетно-решающих устройствах, в качествеАфильтра и детектора ИК-излучения и т.

п. Антимониды А1 и Оа используются при изготовлении высокочастотных диодов и триодов. Сурьма входит в состав различных сплавов специального назначения. Например, она входит в состав так называемого твердого свинца (5 — 15 огге), используемого для приготовления аккумуляторных пластин, труб и листового проката для химической промьппленности, для производства защитных оболочек электрических и телеграфных кабелей, для получения типографских и подшипниковых сплавов. Чистая сурьма используется для приготовления сурьмяных электродов для рН-метров и других приборов. Радиоактивный изотоп хтгВЪ используется в качестве источника нейтронов и Т-излучения.

Трехокись сурьмы применяют в качестве ингредиента в производстве термостойких синтетических смол и полимеров. Различные соединения сурьмы служат исходным материалом в производстве ряда медицинских препаратов. Соединения сурьмы используются в текстильной промышленности в качестве протрав и при получении невозгораемых тканей, в стекольной промышленности при изготовлении оптических стекол, в качестве пигмента при изготовлении некоторых красок и эмалей, в резиновой и спичечной промьппленности, в производстве ряда химических реактивов, в качестве люминесцентного покрытия при изготовлении ламп дневного света.

Глава 11 ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХА РАКТЕРИСТИКА СУРЬМЫ И ЕЕ СОЕДИНЕНИЙ 2,77 0,62 0,92' 0,48 ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОИСТВА СУРЬМЫ Сурьма — металл блестящего серовато-белого цвета. Из жидкого состояния застывает в кристаллическом виде. Кроме кристаллической формы, известны три аморфные формы — желтая, черная н взрывчатая сурьма. В обычных условиях устойчива только кристаллическая сурьма. Основные физико-химические свойства кристаллической сурьмы представлены ниже. Платность при 25'С, г/гм' 6,678 Т.

пл., 'С 630,5 Т. лип., 'С 1440 Элеитропроводность пря 0' С, ом г гм т 2,56 10 в Твердость по Массу 3,0 — 3,5 по Врннелю, кг/мггт1 32,5 — 34,0 Теплота плавления, клал/г-вгнвгг 9,5 Теплота испарения, квак/г-акгом 49,6 Уд. теплоемвость прн 20' С, как/г град 0,04987 Теплопроводиость при О* С, как/гм ггк град 0,045 Уд.

алеитросопротивленве прн 20' С, мком см 43,045 Уд. алевтромагнитная восприимчивость 6,6 10 т Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов, 2,6 баря Энергия иониеецнн, вв/г-атом ЯЬв ЯЬ+ 8,639' ЯЬ+ ЯЬт+ 16,5 ЯЬт+ ЯЬ'+ 25,3 ЯЬ'-+ -г ЯЬг+ 44,02 яЬг+ яЬг+ 55,4 Атомный редйус, А 1,40 Радиус иова, А ЯЬ' ЯЬ'+ ЯЬ'и. Потенциал ноннеацнв, гв При комнатной температуре на воздухе сурьма не окисляется, но ее пары легко сгорают с образованием БЬэОг.

)Келтая сурьма образуется при пропускании Оэ или воздуха в жидкий БЬН, при — 90' С. При — 50' С желтая сурьма переходит в кристаллическую сурьму. Черная сурьма образуется при быстром охлаждении паров сурьмы. При охлаждении до 400' С она переходит в кристаллическую сурьму. Взрывчатая сурьма получается при электролизе раствора БЬС!, (17 — 33% БЬС1г) в НС1 (пл. 1,12) прн плотности тока в пределах 0,043 — 0,2 а/дмз.