本发明涉及过渡金属冶炼技术领域，具体涉及一种过渡金属的制备方法和应用，尤其涉及一种锑的制备方法和应用。
背景技术：
锑是一种银白色有光泽硬而脆的金属(常制成棒、块、粉等多种形状)，有鳞片状晶体结构。自20世纪末以来，中国已成为世界上最大的锑及其化合物生产国，而其中大部分又都产自湖南省冷水江市的锡矿山。锑的工业制法是先焙烧，再用碳在高温下还原，或者是直接用金属铁还原辉锑矿。铅酸电池中所用的铅锑合金板。锑与铅和锡制成合金可用来提升焊接材料、子弹及轴承的性能。锑化合物是用途广泛的含氯及含溴阻燃剂的重要添加剂，锑在新兴的微电子技术中也有着它的广泛用途，如AMD显卡制造等；随着高新技术产业的发展，高纯锑的应用领域日益广泛。
目前，高纯锑的常用制备方法是对原料锑进行除铅和除砷的步骤，但工艺比较繁琐，条件也比较苛刻。例如，CN 103184353A公开了一种高纯锑的制备方法，即采用了上述步骤，具体为一次除砷步骤、二次除砷步骤以及除铅步骤。一次除砷步骤具体为：将锑原料破碎为第一尺寸的锑块，然后将锑块和除砷剂按第一质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第一温度保温第一时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中。二次除砷步骤：将除砷后的锑破碎为第二尺寸的锑块，然后将锑块和所述除砷剂按第二质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第二温度保温第二时间，随后停炉降温取出物料，砷以固态渣形式留在炉中。除铅步骤：将除砷后的锑破碎为第三尺寸的锑块，然后将锑块和除铅剂按第三质量比例混和，混和后装入石英舟中，之后将石英舟装入炉内升温至第三温度保温第三时间，随后停炉降温取出物料，铅以固态渣形式留在炉中。该方法所需设备造价昂贵，物料成本和工艺要求都比较高。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种锑的制备方法和应用，本发明采用五氯化锑为原料，经过比较简单的处理即可得到高纯锑，纯度可达到5N级别，设备要求低，物料成本低，操作工艺简单。
为达此目的，本发明采用了以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种高纯锑的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以五氯化锑为原料，通过干燥饱和的氯化氢气体，生成锑氯酸；
(2)将锑氯酸冷却、结晶后，稀释成锑氯酸液；
(3)对锑氯酸液进行加热，水解，得到沉淀；
(4)将沉淀进行脱氯、过滤、干燥，最后还原得到高纯锑。
传统的高纯锑的制备方法是对原料锑进行除铅和除砷的步骤，但工艺比较繁琐，条件也比较苛刻。本发明以五氯化锑为原料，经过较为温和的步骤即可制备高纯锑，且纯度能达到5N级别；虽然原料成本稍有增加，但整体来看，对于使用的设备要求较低，物料的总成本低，操作工艺简单。
优选地，步骤(1)反应的温度为10-40℃，例如可以是10℃、12℃、14℃、16℃、18℃、20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃、32℃、34℃、36℃、38℃或40℃及其之间所有的点值，由于篇幅的限制，在此不再一一列举，优选为，优选为20-25℃。
优选地，步骤(1)反应时的湿度为1-8％，例如可以是1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％或8％及其之间所有的点值，由于篇幅的限制，在此不再一一列举，优选为2-5％。
优选地，步骤(2)中，将锑氯酸冷却、结晶的步骤重复至少两次，例如可以重复2次、3次、4次、5次、6次直至n次，由于篇幅的限制，在此不再列举；重复多次可确保结晶的产率，从而降低成本。
优选地，稀释后的锑氯酸液的pH为0-4，例如可以是0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8或4及其之间所有的点值，由于篇幅的限制，在此不再一一列举。
优选地，在稀释时，先加入至少5g的锑氯酸，然后每隔5-8min(例如可以是55.2min、5.4min、5.6min、5.8min、6min、6.2min、6.4min、6.6min、6.8min、7min、7.2min、7.4min、7.6min、7.8min或8min及其之间所有的点值)加入5-30g锑氯酸(例如可以是5g、6g、7g、8g、9g、10g、11g、12g、13g、14g、15g、16g、17g、18g、19g、20g、21g、22g、23g、24g、25g、26g、27g、28g、29g或30g及其之间所有的点值，由于篇幅的限制，在此不再一一列举)。
优选地，步骤(3)中，在惰性气体和/或1标准大气压的保护下对锑氯酸液加热。
优选地，所述惰性气体为氩气和/或氦气。
优选地，所述锑氯酸液加热至温度30℃以上，所述温度可以是31℃、32℃、33℃、34℃、35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃或45℃以及所述范围内所有的取值，由于篇幅的限制，在此不再一一列举。
优选地，步骤(4)中，所述还原反应中所用还原剂为肼、水合肼、氢卤化肼、甲酸或草酸中的任意一种或至少两种的混合物；例如可以是肼和水合肼的混合物，肼、水合肼和氢卤化肼的混合物，甲酸和草酸的混合物，或者肼、氢卤化肼、甲酸和草酸的混合物，以及所有所述还原剂所有可能的组合，由于篇幅的限制，在此不再一一列举。
优选地，在所述还原反应中，加入还原剂的水溶液。
优选地，所述还原反应过程中，pH为0-4，例如可以是0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8或4.0及其之间所有的点值，由于篇幅的限制，在此不再一一列举。
优选地，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以五氯化锑为原料，在10-40℃的温度下通过干燥饱和的氯化氢气体，生成锑氯酸；反应时的湿度为1-8％；
(2)将锑氯酸冷却、结晶后，重复至少两次，然后稀释成pH为0-4的锑氯酸液；在稀释时，先加入至少5g的锑氯酸，然后每隔5-8min加入5-30g锑氯酸；
(3)在惰性气体和/或1标准大气压的保护下对锑氯酸液加热至30℃以上，水解，得到沉淀；
(4)将沉淀进行脱氯、过滤、干燥，最后还原得到高纯锑；在所述还原反应中，加入还原剂的水溶液，且pH保持在0-4的范围内。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的制备方法制备得到的锑。
本发明中，所述锑有效去除了砷和铅，产品纯度达到5N级别。
第三方面，本发明提供一种如第二方面所述的锑在制备合金、阻燃剂、氯化剂、浸出剂、脱脂剂或微电子方面的应用。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明的锑的制备方法能制备金属锑，纯度达到5N级；
(2)本发明所述的高纯锑的制备方法工艺简单、易于操作、安全可靠、不会对环境产生污染、生产成本低、设备要求低；工艺方法完全区别于现有高纯锑的制备方法，免去了对原料锑进行除铅和除砷的步骤。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
(1)以五氯化锑为原料，在10℃的温度下通过干燥饱和的氯化氢气体，生成锑氯酸；反应时的湿度为1％；
(2)将锑氯酸冷却、结晶后，重复至少两次，然后稀释成pH为0的锑氯酸液；在稀释时，先加入5g的锑氯酸，然后每隔5min加入5g锑氯酸；
(3)在惰性气体和1标准大气压的保护下对锑氯酸液加热至30℃以上，水解，得到沉淀；
(4)将沉淀进行脱氯、过滤、干燥，最后还原得到高纯锑；在所述还原反应中，加入还原剂的水溶液，且pH保持在0。
实施例2
(1)以五氯化锑为原料，在40℃的温度下通过干燥饱和的氯化氢气体，生成锑氯酸；反应时的湿度为8％；
(2)将锑氯酸冷却、结晶后，重复至少两次，然后稀释成pH为4的锑氯酸液；在稀释时，先加入8g的锑氯酸，然后每隔8min加入30g锑氯酸；
(3)在惰性气体和1标准大气压的保护下对锑氯酸液加热至30℃以上，水解，得到沉淀；
(4)将沉淀进行脱氯、过滤、干燥，最后还原得到高纯锑；在所述还原反应中，加入还原剂的水溶液，且pH保持在4。
实施例3
(1)以五氯化锑为原料，在25℃的温度下通过干燥饱和的氯化氢气体，生成锑氯酸；反应时的湿度为4.5％；
(2)将锑氯酸冷却、结晶后，重复至少两次，然后稀释成pH为2的锑氯酸液；在稀释时，先加入6g的锑氯酸，然后每隔6min加入18g锑氯酸；
(3)在惰性气体和1标准大气压的保护下对锑氯酸液加热至30℃以上，水解，得到沉淀；
(4)将沉淀进行脱氯、过滤、干燥，最后还原得到高纯锑；在所述还原反应中，加入还原剂的水溶液，且pH保持在2。
实施例4
(1)以五氯化锑为原料，在30℃的温度下通过干燥饱和的氯化氢气体，生成锑氯酸；反应时的湿度为6％；
(2)将锑氯酸冷却、结晶后，重复至少两次，然后稀释成pH为3的锑氯酸液；在稀释时，先加入10g的锑氯酸，然后每隔7min加入17g锑氯酸；
(3)在1标准大气压的保护下对锑氯酸液加热至30℃以上，水解，得到沉淀；
(4)将沉淀进行脱氯、过滤、干燥，最后还原得到高纯锑；在所述还原反应中，加入还原剂的水溶液，且pH保持在3。
实施例5
(1)以五氯化锑为原料，在15℃的温度下通过干燥饱和的氯化氢气体，生成锑氯酸；反应时的湿度为3％；
(2)将锑氯酸冷却、结晶后，重复至少两次，然后稀释成pH为1的锑氯酸液；在稀释时，先加入至少5g的锑氯酸，然后每隔6min加入10g锑氯酸；
(3)在惰性气体和/或1标准大气压的保护下对锑氯酸液加热至30℃以上，水解，得到沉淀；
(4)将沉淀进行脱氯、过滤、干燥，最后还原得到高纯锑；在所述还原反应中，加入还原剂的水溶液，且pH保持在2。
实施例6
(1)以五氯化锑为原料，在35℃的温度下通过干燥饱和的氯化氢气体，生成锑氯酸；反应时的湿度为4％；
(2)将锑氯酸冷却、结晶后，重复至少两次，然后稀释成pH为1.5的锑氯酸液；在稀释时，先加入至少5g的锑氯酸，然后每隔6min加入20g锑氯酸；
(3)在惰性气体的保护下对锑氯酸液加热至30℃以上，水解，得到沉淀；
(4)将沉淀进行脱氯、过滤、干燥，最后还原得到高纯锑；在所述还原反应中，加入还原剂的水溶液，且pH保持在2.8。
对比例1
除步骤(1)在5℃的温度下通过干燥饱和的氯化氢气体，其余步骤与实施例1均相同。
对比例2
除步骤(1)在70℃的温度下通过干燥饱和的氯化氢气体，其余步骤与实施例1均相同。
对比例3
除步骤(1)的反应湿度为20％以外，其余步骤与实施例1均相同。
对比例4
除步骤(2)的锑氯酸液pH为6以外，其余步骤与实施例1均相同。
对比例5
除步骤(3)的锑氯酸液为20℃以外，其余步骤与实施例1均相同。
对比例6
除步骤(4)中的还原反应中，pH保持在7以外，其余步骤与实施例1均相同。
杂质测试：
实施例1-6和对比例1-6所得产品采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)进行检测(生产厂家为PE公司，型号为：DRC-II)，该设备的检测条件为：温度为18℃-28℃，相对湿度为30-70％，洁净度为1000级。
检测原理为电感耦合等离子体质谱仪检测方式：待测元素经过等离子体高温电离后，以正电荷形式进入质量分析器，根据质量/电荷比的差异，被检测器接收，产生信号；待测元素产生的信号和标准物质该元素信号比值得出待测元素含量。具体结果如表1所示：
表1杂质测试结果
从表1可以看出，实施例1-6所得产品已经有效去除了砷和铅，而且其他常见的金属杂质也都有效的去除了，纯度达到5N级别。而对比例1-6中，虽然有的金属杂质明显去除了，但整体的除杂效果明显不如实施例1-6。
因此，本发明的高纯锑的制备方法能工艺简单、易于操作、安全可靠、不会对环境产生污染、生产成本低、设备要求低；工艺方法完全区别于现有高纯锑的制备方法，免去了对原料锑进行单独除铅和除砷的步骤，产品纯度达到5N级别。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。