تقاسم عملية إنتاج مثبطات اللهب: عملية إنتاج ثالث أكسيد الأنتيمون

تقاسم عملية إنتاج مثبطات اللهب: عملية إنتاج ثالث أكسيد الأنتيمون

يُعرف معدن الأنتيمون باسم 'الغلوتامات أحادية الصوديوم الصناعية' داخل الصناعة، ويستخدم على نطاق واسع في التصنيع الصناعي والمواد المضافة المختلفة. ومع ذلك، فإن الندرة الشديدة لمعدن الأنتيمون تؤثر بشكل كبير على حجم الإنتاج والتكلفة بالنسبة لمصنعي المواد المضافة النهائية. في السنوات الأخيرة، أظهر إنتاج الأنتيمون العالمي اتجاها تنازليا، حيث انخفض من 167 ألف طن في عام 2010 إلى 104 آلاف طن في عام 2024. وهذا الانخفاض المستمر في الإنتاج يجبر مصنعي مثبطات اللهب إما على الشراء بأسعار أعلى أو استكشاف سبل جديدة من خلال تطوير منتجات بديلة.

تتوزع موارد الأنتيمون العالمية في المقام الأول في دول مثل الصين وروسيا وبوليفيا وقيرغيزستان، حيث تمتلك الصين 29.7٪ من الموارد. ويبلغ إنتاج خام الأنتيمون المحلي في الصين حاليا 60 ألف طن، في حين يبلغ الإنتاج الأجنبي حوالي 44 ألف طن. الإمدادات المتوقعة للفترة 2025-2027 هي 60,700/61,400/62,300 طن محليًا و46,000/48,000/52,000 طن من مصادر أجنبية، مما يشير إلى بطء نمو العرض.

يظهر الرسم البياني أدناه هيكل توزيع احتياطيات خام الأنتيمون العالمية في عام 2024، حيث تمتلك الصين أكبر الاحتياطيات ولكنها لا تزال تواجه مشكلات انخفاض الإنتاج. تتضمن الاستراتيجيات الأساسية حاليًا الواردات وتطوير إعادة التدوير الثانوية. ومع انخفاض الإنتاج، من المتوقع أن تصبح تكنولوجيا إعادة التدوير الثانوية تدريجيًا طريقة الاحتياطي الرئيسية لمعدن الأنتيمون.

بالنسبة لصناعة مثبطات اللهب، من الصعب استبدال الأنتيمون، وخاصة مثبطات اللهب المبرومة المهلجنة، والتي لا يمكن استبدالها في البلاستيك والمطاط والمنسوجات والألياف الكيماوية وغيرها من الصناعات. ويقدر الاستهلاك لعام 2025 بحوالي 80 ألف طن.

في صناعة مثبطات اللهب، يتم توزيع سلسلة توريد الأنتيمون كما هو موضح في الشكل أدناه.

يظهر أدناه الرسم البياني لاتجاه إنتاج خام الأنتيمون في الصين من عام 2011 إلى عام 2024. ومع انخفاض الإنتاج تدريجياً، بدأت العديد من الشركات الموجهة نحو البحث والتطوير في مجال مثبطات اللهب في إنتاج البدائل والتحديثات التكنولوجية.

تنقسم طرق تحضير ثالث أكسيد الأنتيمون بشكل أساسي إلى طرق جافة وطرق رطبة. تشمل الطرق الجافة طريقة الأنتيمون المعدني وطريقة ستيبنيت. تشتمل الطرق الرطبة على طريقة الترشيح الحمضي وطريقة تحلل ملح الأنتيمون. تفاصيل التحضير المحددة هي كما يلي.

1. طريقة الأنتيمون المعدني
قم بتسخين الأنتيمون المعدني (الذي يحتوي على الكبريت) في فرن الجرافيت إلى 1200 درجة مئوية، وقم بإدخال الهواء بمعدل 0.3 متر مكعب/دقيقة لمدة 5 دقائق حتى يصبح محتوى ثاني أكسيد الكبريت في غاز العادم ≥5×10⁻⁶. يبرد إلى 786 درجة مئوية، ثم ينفخ الهواء بسرعة 2 متر مكعب/دقيقة لمدة 12 ساعة للحصول على ثالث أكسيد الأنتيمون بإنتاجية 92.1%.

2. طريقة ترشيح الحمض
الخطوة 1: أضف 1 كجم من خام الأنتيمون الخام (محتوى الرصاص 1.0%-2.0%) إلى 3 لتر من 1 مول/لتر من حمض الهيدروكلوريك للغمر. ثم أدخل غاز الكلور (معدل التدفق 300 لتر/ساعة) في المحلول، وتفاعل عند درجة حرارة 70-90 درجة مئوية لمدة 2-4 ساعات. بعد التفاعل، قم بالتصفية والغسل للحصول على محلول خليط كلوريد الأنتيمون.
الخطوة 2: أضف 40 جم من مسحوق الحديد كعامل اختزال إلى محلول خليط كلوريد الأنتيمون من الخطوة 1، وتفاعل عند درجة حرارة 70-90 درجة مئوية لمدة 2-3 ساعات. بعد التفاعل، قم بالتصفية والغسل للحصول على محلول كلوريد الأنتيمون.
الخطوة 3: أضف محلول كلوريد الأنتيمون من الخطوة 2 ببطء إلى محلول هيدروكسيد الصوديوم 4 مول/لتر مع التحريك حتى يتوقف الراسب في المحلول عن الزيادة أو يبدأ في النقصان، ثم توقف عن الإضافة. اضبط درجة حموضة المحلول إلى 8-9، واستمر في التحريك لمدة 1-3 ساعات. بعد رد الفعل، تصفية وغسل. قم بتجفيف بقايا المرشح، ثم قم بتكليسها عند درجة حرارة 600-800 درجة مئوية في جو هوائي لمدة 3-5 ساعات لإنتاج ثالث أكسيد الأنتيمون.
الخطوة 4: أضف ثالث أكسيد الأنتيمون من الخطوة 3 إلى فرن الصهر، وارفع درجة الحرارة إلى 700-800 درجة مئوية حتى تذوب المادة الصلبة تمامًا. ثم يتم إدخال الهواء المضغوط بشكل مستمر وعامل إزالة الرصاص المركب (يضاف عند 60 كجم/م3 من ذوبان ثالث أكسيد الأنتيمون) إلى السائل المنصهر. تتم المعالجة بشكل مستمر لمدة 60-90 دقيقة، وإزالة الخبث السطحي من سائل الأنتيمون، ثم خفض درجة حرارة الفرن إلى 400-550 درجة مئوية، وتفريغ سائل النفايات من الفرن للحصول على مسحوق ثالث أكسيد الأنتيمون.
الخطوة 5: قم بتسخين مسحوق ثالث أكسيد الأنتيمون من الخطوة 4 في فرن صهر إلى درجة حرارة 1600-1700 درجة مئوية، واتركه لمدة ساعة واحدة حتى يتبخر بالكامل. يدخل المنتج المبخر إلى جهاز التبريد والترسيب بينما يتم إدخال غاز خامل بشكل مستمر إلى الجهاز للتبريد، مما يؤدي في النهاية إلى إنتاج ثالث أكسيد الأنتيمون عالي النقاء.

الاستنتاج
إن ندرة الأنتيمون و'المنحدر اللطيف' في إمداداته قد أطلقا إنذاراً لأنظمة مثبطات اللهب المبرومة. فمن ناحية، يوجد طلب جامد لا يزال ينمو بمقدار 80 ألف طن، ومن ناحية أخرى، يواجه قطاع التعدين انخفاض الإنتاج والمخاطر الجيوسياسية، مما يفرض ضغوطًا على الأسعار ومواعيد التسليم. إن تسريع نشر إعادة التدوير الثانوية، وتطوير أنظمة تآزرية منخفضة الأنتيمون / خالية من الأنتيمون، والتحول من 'الاعتماد على الخام' إلى 'الاعتماد على التكنولوجيا' هي الأوراق الرابحة الحقيقية لصناعة مثبطات اللهب لتحقيق الاستقرار في سلسلة التوريد والحفاظ على خطوط التكلفة في هذا العصر من نقص 'الغلوتامات أحادية الصوديوم الصناعية'.