Proceso de producción compartido de retardantes de llama: proceso de producción de trióxido de antimonio

Proceso de producción compartido de retardantes de llama: proceso de producción de trióxido de antimonio

El antimonio metálico se conoce en la industria como 'glutamato monosódico industrial', y se utiliza ampliamente en la fabricación industrial y en diversos aditivos. Sin embargo, la extrema escasez de antimonio metálico afecta significativamente el volumen de producción y el costo para los fabricantes de aditivos posteriores. En los últimos años, la producción mundial de antimonio ha mostrado una tendencia a la baja, pasando de 167.000 toneladas en 2010 a 104.000 toneladas en 2024. Esta disminución sostenida de la producción obliga a los fabricantes de retardantes de llama a comprar a precios más altos o explorar nuevas vías mediante el desarrollo de productos alternativos.

Los recursos mundiales de antimonio se distribuyen principalmente en países como China, Rusia, Bolivia y Kirguistán, y China posee el 29,7% de los recursos. La producción nacional de mineral de antimonio en China es actualmente de 60.000 toneladas, mientras que la producción extranjera es de aproximadamente 44.000 toneladas. Los suministros proyectados para 2025-2027 son 60.700/61.400/62.300 toneladas a nivel nacional y 46.000/48.000/52.000 toneladas de fuentes extranjeras, lo que indica un lento crecimiento de la oferta.

En el siguiente cuadro se muestra la estructura de distribución de las reservas mundiales de mineral de antimonio en 2024, donde China tiene las mayores reservas pero aún enfrenta problemas de producción en declive. Las principales estrategias actualmente implican las importaciones y el desarrollo del reciclaje secundario. A medida que la producción disminuya, se espera que la tecnología de reciclaje secundario se convierta gradualmente en el principal método de reserva de antimonio metálico.

Para la industria de los retardantes de llama, el antimonio es difícil de reemplazar, especialmente los retardantes de llama bromados halogenados, que son insustituibles en las industrias del plástico, el caucho, los textiles, las fibras químicas y otras industrias. El consumo estimado para 2025 ronda las 80.000 toneladas.

En la industria de los retardantes de llama, la cadena de suministro de antimonio se distribuye como se muestra en la siguiente figura.

A continuación se muestra el gráfico de tendencias de la producción de mineral de antimonio de China de 2011 a 2024. A medida que la producción disminuye gradualmente, muchas empresas orientadas a la I+D de retardantes de llama han comenzado a producir sustitutos y actualizaciones tecnológicas.

Los métodos de preparación del trióxido de antimonio se dividen principalmente en métodos secos y métodos húmedos. Los métodos secos incluyen el método del antimonio metálico y el método de la estibina. Los métodos húmedos incluyen el método de lixiviación ácida y el método de descomposición de sales de antimonio. Los detalles específicos de la preparación son los siguientes.

1. Método del antimonio metálico
Calentar el antimonio metálico (que contiene azufre) en un horno de grafito a 1200°C, introducir aire a una velocidad de 0,3 m³/min durante 5 minutos hasta que el contenido de dióxido de azufre en los gases de escape sea ≤5×10⁻⁶. Enfriar a 786°C, luego soplar aire a una velocidad de 2 m³/min durante 12 horas para obtener trióxido de antimonio con un rendimiento del 92,1%.

2. Método de lixiviación ácida
Paso 1: Agregue 1 kg de mineral de antimonio crudo (contenido de plomo entre 1,0% y 2,0%) a 3 litros de ácido clorhídrico de 1 mol/litro para inmersión. Luego introduzca cloro gaseoso (caudal de 300 L/h) en la solución y reaccione a 70–90 °C durante 2 a 4 horas. Después de la reacción, filtrar y lavar para obtener una solución de mezcla de cloruro de antimonio.
Paso 2: Agregue 40 g de polvo de hierro como agente reductor a la solución de la mezcla de cloruro de antimonio del Paso 1, reaccione a 70–90°C durante 2–3 horas. Después de la reacción, filtrar y lavar para obtener una solución de cloruro de antimonio.
Paso 3: Agregue lentamente la solución de cloruro de antimonio del Paso 2 a una solución de hidróxido de sodio de 4 mol/L con agitación hasta que el precipitado en la solución ya no aumente o comience a disminuir, luego deje de agregar. Ajuste el pH de la solución a 8–9 y continúe revolviendo durante 1–3 horas. Después de la reacción, filtrar y lavar. Seque el residuo del filtro y luego calcínelo a 600–800 °C en una atmósfera de aire durante 3 a 5 horas para producir trióxido de antimonio.
Paso 4: Agregue el trióxido de antimonio del Paso 3 en un horno de fundición, aumente la temperatura a 700–800 °C hasta que el sólido se derrita por completo. Luego se introduce continuamente aire comprimido y un agente de eliminación de plomo compuesto (añadido a razón de 60 kg/m³ de trióxido de antimonio fundido) en el líquido fundido. Trate continuamente durante 60 a 90 minutos, elimine la escoria de la superficie del líquido de antimonio, luego baje la temperatura del horno a 400 a 550 °C, descargue el líquido residual del horno para obtener polvo de trióxido de antimonio.
Paso 5: Calentar el polvo de trióxido de antimonio del Paso 4 en un horno de fundición a 1600-1700 °C y mantenerlo durante 1 hora para una vaporización completa. El producto vaporizado ingresa a un dispositivo de enfriamiento y sedimentación mientras se introduce continuamente gas inerte en el dispositivo para enfriarlo, lo que finalmente produce trióxido de antimonio de alta pureza.

Conclusión
La escasez de antimonio y su 'suave pendiente' de suministro han hecho sonar una alarma para los sistemas retardantes de llama bromados. Por un lado, se encuentra una demanda rígida de 80.000 toneladas que sigue creciendo y, por el otro, un sector minero que se enfrenta tanto a una disminución de la producción como a riesgos geopolíticos, lo que ejerce presión tanto sobre los precios como sobre los plazos de entrega. Acelerar el despliegue del reciclaje secundario, desarrollar sistemas sinérgicos con bajo contenido de antimonio o sin antimonio y pasar de 'depender del mineral' a 'depender de la tecnología' son las verdaderas cartas de triunfo para que la industria de los retardantes de llama estabilice la cadena de suministro y mantenga las líneas de costos en esta era de escasez de 'glutamato monosódico industrial'.