Электролитическое рафинирование свинца

Выбор электролита для свинца труден: наиболее дешевые кислоты — соляная, серная и азотная для этого непригодны из-за малой растворимости солей или плохой структуры катодного осадка. Бете в 1901 г. предложил,а в 1910 г. внедрил в производство кремнефтористый электролит, состоящий из РbSiF6 и Н2SiF6. В 1957 г. в Италии применили для той же цели сравнительно дорогую амидосульфоновую кислоту NH2SO3OH. Первый электролит токсичен и разрушает многие материалы; однако пока он преимущественно применяется при электролизе свинца, общая доля которого в мировом производстве металла не более 15%.

Условия электролиза свинца благоприятны: благородные металлы, медь и висмут не окисляются на аноде и выпадают в шлам. Мышьяк и сурьма распределяются между электролитом и шламом, преимущественно переходя в последний. Возможна опасность загрязнения катодов только оловом. Из-за высокого перенапряжения водорода на свинце, выход по току высокий.

Применяя умеренные плотности тока — до 200 А/м2 и аноды, суммарное содержание примесей в которых менее 5%, получают свинец марки СО, если висмута в черновом металле менее 0,5%. Расход энергии невелик — около 100 кВт•ч/т, что эквивалентно 360 МДж, а при среднем коэффициенте полезного действия тепловых электростанций — 3,5 кг/т условного топлива; заметим, что на огневое рафинирование свинца расходуется 10—11% топлива от массы металла.

Главный недостаток электролиза связан с получением всех примесей в одном продукте — шламе, который из-за сложности состава трудно перерабатывать. Например, такой:

Элемент . . . . Pb Bi Сu Sb As Ag Аu Концентрация, % . 19,7 2,1 1,8 38 11 1,20 0,016

Медь перед электролизом надо удалить огневым способом, по крайней мере до 0,2%, иначе она, не растворяясь при потенциале свинца, пассивирует аноды. Свинец, выпадающий на дно ванны при разрушении анодов, и сами аноды растворяются от действия кислорода воздуха химическим путем. Избыток свинца из электролита периодически удаляют в виде PbSO4.

Наконец, предпочтение многостадийному огневому рафинированию отдают и по причине нежелания задалживать металл в длительно растворяющихся анодах.

Непрерывное рафинирование свинца

Непрерывное рафинирование отличается от описанного выше периодического безостановочным потоком металла в цепи последовательно установленных аппаратов, каждый из которых предназначен для удаления одной — двух примесей с получением отходов в виде отслаивающегося расплава. Примером тому рафинирование от меди с переводом ее в штейн. Очередность очистки та же, что и при периодическом процессе; однако благодаря более четкому отделению расплавов получают меньше отходов и

они богаче примесями. Прямой выход чернового металла достигает 95%, а при периодическом он не более 75%. Непрерывность облегчает автоматизацию, однако усложняет организацию производства. Пока непрерывное рафинирование применяют только на некоторых наиболее крупных заводах и по сокращенной схеме, например: грубое обезмеживание, щелочное рафинирование, вакуумное удаление цинка. Остальные переделы сохраняют периодичность.

Переработка вторичного сырья

Промышленные отходы лома, состав которых приблизительно известен, подразделяются по происхождению. Они могут быть

преимущественно металлическими (оболочки кабелей, лом баббитов и припоев, противокоррозионные покрытия химической аппаратуры) или могут содержать значительную долю окислов — аккумуляторный свинец. Около четверти общего поступления составляют смешанные мелкие отходы.

Сортовой лом плавят в стальных котлах, подобных рафинировочным, при температуре 550° С. С поверхности снимают тугоплавкую корку — спрудину и медистые съемы. Далее сплав доводят необходимыми добавками до стандартного состава и разливают в изложницы; извлечение свинца достигает 99%.

Аккумуляторный лом и оборотную спрудину плавят периодически в небольших отражательных или короткобарабанных печах, сходных с поворотными медерафинировочными. При этом восстановитель не добавляют совсем или добавляют в малых количествах.

После расплавления температуру ванны поднимают до 1000° С, сливают сплав в котлы, и, охладив до 450° С, снимают спрудину. После этого выпускают шлак (~80% Pb). Выход продуктов плавки 40% сурьмянистого свинца, 10% спрудины, 20% шлака, 30% пыли.

Мелкие отходы спекают на приспособленных для этого машинах, имеющих люки для частой чистки камер всасывания от проникающего жидкого свинца. Спек плавят в небольших шахтных печах, расходуя 15—20% кокса. Выход продуктов плавки 20% чернового свинца, 2% штейна, 60% шлака. Подобная плавка в электропечах дает меньшие потери.

Статья на тему Электролитическое рафинирование свинца