L'antimoine est un métalloïde blanc argenté et cassant avec une structure cristalline rhomboédrique (hexagonale), une dureté Mohs d'environ 3, un point de fusion de 630 degrés, une densité d'environ 6,62 g/cm³ et une mauvaise conductivité thermique et électrique. Sa formule moléculaire est Sb, son numéro CAS est 7440-36-0 et l'antimoine métallique est classé sous le code douanier 811010. Ces propriétés - une faible conductivité thermique, un point de fusion relativement bas pour un métal lourd et une forte tendance à l'oxydation - expliquent pourquoi le traitement des lingots d'antimoine est moins indulgent que le traitement de nombreux autres métaux non ferreux.
L'antimoine est aussi la base d'une grande famille chimique. Le trioxyde d'antimoine (Sb2O3) est l'intermédiaire ignifuge le plus souvent produit en aval, et l'antimoine est utilisé dans les grilles et les alliages des batteries au plomb-, les métaux de roulement et de type, les gaines de câbles, les semi-conducteurs et les clarificateurs de verre. Chacune de ces voies commence par un lingot correctement fondu et coulé, les précautions ci-dessous méritent donc d'être considérées comme des exigences de processus plutôt que comme une bonne pratique facultative.
Sélection des qualités et limites de composition chimique
Les lingots d’antimoine commerciaux sont négociés selon une échelle de qualité définie. Les qualités supérieures comportent des limites plus strictes concernant l'arsenic, le plomb, le fer, le cuivre, le sélénium, le bismuth, le cadmium, le tellure, le soufre et l'étain, et la qualité doit être choisie en fonction de l'application finale : Sb-00 et Sb-0 de haute pureté pour les retardateurs de flamme et les utilisations électroniques, Sb-1 pour les alliages généraux et Sb-2 lorsque les spécifications sont moins exigeantes. Les limites maximales typiques d’impuretés sont indiquées ci-dessous.
| Élément / limite | SB-00 | Sb-0 | SB-1 | SB-2 |
|---|---|---|---|---|
| Sb %min | 99.95 | 99.9 | 99.85 | 99.65 |
| En % maximum | 0.01 | 0.03 | 0.05 | 0.1 |
| Pb% maximum | 0.01 | 0.05 | 0.1 | 0.2 |
| Fe % max | 0.003 | 0.01 | 0.015 | 0.02 |
| Cu % maximum | 0.003 | 0.01 | 0.01 | 0.015 |
| Sé % 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 % maximum | 0.005 | 0.008 | 0.04 | 0.06 |
| Sn % maximum | 0.0015 | 0.003 | 0.003 | 0.003 |
Sécurité : température de fusion, fumées et risque de stibine
Le traitement de l'antimoine implique des équipements à haute-température et, dans certains cas, à haute-pression. L'antimoine fondu à 630 degrés et plus brûlera gravement un opérateur, et toute humidité ou débris humides pénétrant dans la fonte peut provoquer une violente explosion de vapeur. Le matériau d'alimentation doit donc être sec, préchauffé et chargé lentement. Les creusets, poches et moules doivent être pré-séchés avant tout contact avec le métal liquide.
Le contrôle des poussières et des fumées constitue le deuxième pilier de la sécurité. L'antimoine et ses composés, en particulier le trioxyde de diantimoine, sont dangereux par inhalation, et des opérations telles que le concassage, le broyage, la manipulation des crasses et l'écrémage des scories génèrent de fines particules. Une ventilation locale par aspiration, des points de transfert fermés, une protection respiratoire adéquate et une surveillance régulière de l'air sont nécessaires, ainsi qu'une surveillance biologique ou urinaire lorsque l'exposition est régulière. Un troisième risque, moins évident, est la stibine (SbH3), un gaz hautement toxique qui peut se former lorsque un matériau contenant de l'antimoine - rencontre de l'hydrogène naissant -, par exemple lors d'un décapage acide ou dans l'humidité, réduisant ainsi les résidus. Le contact acide avec les fines d'antimoine doit être évité et les espaces clos doivent être testés au gaz-avant d'y entrer.
Contrôle de pureté : matière première, scories et coulée
La pureté est le cœur commercial du traitement des lingots d’antimoine. Le premier levier est l'alimentation : des matières premières d'antimoine sélectionnées et des déchets propres-de source unique empêchent la pénétration de plomb, de cuivre, de fer et de bismuth qui sont coûteux à éliminer ultérieurement. Le deuxième levier est l'étape de fusion et d'affinage, où les pratiques de fluxage et de scorification, le temps de maintien et la température déterminent la quantité d'arsenic, de soufre et de fer qui est transférée aux scories plutôt que retenue dans le métal.
Le troisième levier est le casting. La surchauffe de fusion doit être maintenue aussi basse que cela est compatible avec un remplissage propre du moule, car une surchauffe excessive augmente les pertes par oxydation et la génération de scories. La température de coulée, le préchauffage du moule, le revêtement du moule et la vitesse de refroidissement contrôlent ensemble la qualité de la surface du lingot, la formation de cavités de retrait et la solidité interne. La coulée dans des moules propres et légèrement préchauffés et le contrôle du front de solidification donnent des lingots denses, exempts de recouvrements de surface et d'un poids constant - les propriétés attendues par les fondeurs en aval. Les lingots peuvent également être produits par martelage ou autre formage mécanique lorsqu'une taille, une forme ou une géométrie personnalisée est requise, la méthode étant sélectionnée en fonction de la forme du produit et du dessin du client.
Protection de l'environnement et-gestion des gaz d'échappement
La fusion et la coulée d'antimoine génèrent des gaz résiduaires, de la poussière, des scories et des eaux usées, qui doivent tous être traités conformément aux exigences environnementales applicables. Les mesures pratiques comprennent des fours à hotte et des postes de poche, une filtration à manches ou à cartouche des gaz de traitement -, un lavage humide là où du dioxyde de soufre ou des halogénures sont présents, de l'eau de refroidissement en boucle fermée - et une élimination ou une récupération contrôlée des résidus contenant de l'antimoine -. Récupérer l'antimoine des scories et des scories plutôt que de le mettre en décharge réduit à la fois la charge environnementale et le coût des matières premières, et cela fait partie normale des opérations d'antimoine-bien gérées.
Entretien des équipements et production stable
L’équipement de traitement des lingots d’antimoine est exposé à des températures élevées, à des scories abrasives et à des gaz de combustion corrosifs, de sorte que la maintenance ne peut pas être réactive. L'inspection régulière des creusets et des revêtements réfractaires, l'étalonnage des thermocouples et du contrôle de la température, la vérification de l'état et du revêtement du moule, le nettoyage des conduits d'échappement et des filtres et le remplacement programmé des pièces d'usure garantissent la fiabilité du processus et protègent la chimie du produit de la contamination provenant des outils usés.
Les usines-bien gérées enregistrent la température de fusion, le temps de maintien, les ajouts de flux et les conditions de coulée pour chaque chaleur. Ce record est ce qui rend une allégation de pureté défendable et ce qui permet à une usine de reproduire une qualité telle que 99,65 %, 99,85 % ou 99,90 % de lingots d'antimoine de manière cohérente d'un lot à l'autre.
FAQ : Traitement des lingots d'antimoine
Q : Quel est le point de fusion et la densité du lingot d’antimoine ?
L'antimoine fond à environ 630 degrés et a une densité d'environ 6,62 g/cm³, avec une dureté Mohs d'environ 3 et un aspect blanc argenté et cassant.
Q : Pourquoi le matériau d’alimentation en antimoine doit-il être sec avant le chargement ?
L'humidité ou les débris humides en contact avec l'antimoine fondu s'évaporent de manière explosive, projetant le métal hors du creuset ; le séchage et le chargement contrôlé sont des mesures de sécurité essentielles.
Q : Comment la pureté des lingots d’antimoine est-elle maintenue pendant le traitement ?
En sélectionnant des matières premières propres, en contrôlant le fluxage et les scories pour rejeter l'arsenic et le soufre, en limitant la surchauffe de la fusion et en coulant dans des moules propres et préchauffés sous un régime de refroidissement stable.
Q : Quels sont les principaux contrôles environnementaux pour le traitement de l’antimoine ?
Fours à capuchon et stations de coulée, dépoussiérage à manches, lavage humide des gaz d'échappement acides, circuits d'eau de refroidissement fermés et récupération ou élimination contrôlée des scories et des scories contenant de l'antimoine.
Q : Qu’est-ce que la stibine et pourquoi est-ce important ?
La stibine (SbH3) est un gaz hautement toxique qui peut être généré lorsque un matériau contenant de l'antimoine-entre en contact avec de l'hydrogène naissant. Le contact acide avec les fines d'antimoine doit donc être évité et le gaz dans les espaces confinés-testé.
Q : Quelles qualités de lingots d’antimoine sont couramment fournies ?
Les lingots d'antimoine sont normalement fournis sous les noms Sb-00, Sb-0, Sb-1 et Sb-2, avec des teneurs minimales en antimoine de 99,95 %, 99,9 %, 99,85 % et 99,65 % respectivement.