Удаление мышьяка и сурьмы из свинца

Все эти примеси имеют большее сродство к кислороду, чем свинец, который для их окисления обрабатывают при температуре 420—450°С расплавом едкого натра и селитры. Селитру добавляют постепенно, предупреждая ее непроизводительное разложение. Иногда, стремясь сэкономить щелочь, сохранив прежний объем плава, добавляют хлористый натрий, который, однако, повышает вязкость и затрудняет переработку отходов.

Селитра окисляет свинец до плюмбита и частично до сурика:

15Pb + 8NaNО₃ + 8NaOH = 5Na₂PbО₂ + 4Н₂О + N₂

15Pb + 8NaNО₃ + 5H₂О = 5Pb₃О₄ + 8NaOH + 4N₂

Рис. Аппарат для щелочного рафинирования свинца:

1 — реактор; 2 — солевой плав; 3 —бункер для селитры; 4 — насос и двигатель к нему; 5 — клапан

Растворенные или взвешенные в плаве продукты этих реакций окисляют примеси, например сурьму:

2Sb + 5Na₂PbО₂ + 2Н₂О = 2Na₃SbО₄ + 4NaOH + 5Pb ΔZ⁰₂₉₈ =— 188,9 кДж.

8Sb + 5Pb₃О₄ + 24NaOH = 8Na₃SbО₄ + 12H₂О

Возможно и прямое окисление селитрой, в частности:

2Sb + 2NaNО₃ + 4NaOH = 2Na₃SbО₄ + 2H₂О + N₂.

Мышьяк реагирует аналогично, а олово образует Na₂SnO₃.

Аппарат для этого передела (рис. 99) снабжен насосом, непрерывно подающим свинец из котла в реакционный цилиндр на слой расплавленных солей. Струя металла разбивается на мелкие капли, имеющие суммарно большую поверхность, необходимую для быстрого окисления. Пройдя струйками через солевой сплав, свинец вытекает через клапан в котел, откуда вновь забирается насосом и циркулирует до достижения необходимой полноты очистки.

Арсенат натрия растворяется в щелочи, а антимонат сравнительно мало и образует суспензию, от чего расплав густеет, становится вязким и требует замены. Клапан перекрывают, свинец, накапливаясь в цилиндре, вытесняет сплав в подставленный для него ковш, а в аппарат заливают свежую смесь реагентов. Ниже приведен расход их, кг/кг удаляемой примеси:

NaOH NaNО₃

As 2,9 1,0

Sn 1,8 0,6

Sb 1,5 0,6

При скорости циркуляции свинца 10 т/мин на удаление 1 т сурьмы затрачивается 10, а на 1 т мышьяка или олова 17 ч.

Увеличение вязкости расплава, помимо снижения скорости реакций, нежелательно и из-за захвата им капель свинца. Практически установлены нормы предельного накопления мышьяка или олова не более 18, а для сурьмы 25% (по массе).

В рафинированном свинце остается 0,2% сурьмы и 0,001% мышьяка или олова.

Теллур при шахтной плавке на 60% извлекается в черновой свинец, где концентрация его достигает 0,01%. Во время щелочного рафинирования этот ценный элемент переходит в плавы в виде теллурита натрия (Na₂TeО₃). Во время гидрометаллургической переработке плавов соединения теллура распределяются между арсенатом кальция и антимонатом натрия, а отдельное их получение требует особой более сложной схемы. По способу В. К. Гарбузова, теллур извлекают из свинца перед щелочным рафинированием, вмешивая в металл при температуре 450° С сплав Pb+3% Na. Поверхность металла покрывают слоем расплавленного едкого натра, в который переходит соединение Na₂Te (t_пл 953° С), теллур далее извлекают особой гидрометаллургической переработкой щелочного плава.

Переработка щелочных плавов

Отработанные плавы состоят из арсената и антимоната натрия, остатка щелочи и иногда хлористого натрия; олова в них, как правило, очень мало. Жидкий плав медленно сливают в чан с оборотным раствором — гранулируют. При перемешивании он образует суспензию труднорастворимого антимоната натрия, а на дно падают корольки свинца, возвращаемые на рафинирование. Пульпу фильтруют, а осадок репульпируют для выделения захваченных им мышьяковистых солей. Из антимоната натрия получают электролитную сурьму. Из фильтрата действием Са(ОН)₂ осаждают арсенат кальция и регенерируют щелочь:

2Na₂AsО₄ + 3Са(ОН)₂ = Са₃ (AsО₄)₂ + 6NaOH

Промывные воды и слабые растворы возвращают на растворение плава, а крепкие выпаривают. Щелочь возвращают на рафинирование. Арсенат кальция (25—27% As) пригоден для изготовления инсектифунгицидов —средств борьбы с вредителями в сельском хозяйстве, однако чаще его складируют.

 

Статья на тему Удаление мышьяка и сурьмы из свинца