Рафинирование свинца от мышьяка, сурьмы и олова.
В свинце всегда присутствуют мышьяк, сурьма и олово. Эти примеси делают свинец твердым, снижают его антикоррозионные свойства. Наличие сурьмы, мышьяка и олова в сумме 0,3-0,5 % ухудшает очистку свинца от благородных металлов.
Способы рафинирования свинца от сурьмы, мышьяка, олова основаны на том, что эти примеси обладают большим сродством к кислороду, чем свинец. В промышленности применяют два способа рафинирования: окислительный и щелочной.
Окислительное рафинирование. Окислительное рафинирование осуществляют путем подачи воздуха к поверхности свинцовой ванны или продувки ее воздухом при 750 - 800°С. Образующийся при этом оксид свинца (глет) окисляет растворенные в свинце примеси, обладающие большим сродством к кислороду, чем свинец. Часть сурьмы, мышьяка и олова окисляется непосредственно воздухом, но основным окислителем служит глет, имеющий с расплавом больший контакт, чем воздух.
Оксиды сурьмы, мышьяка, олова (Sb2О3, Sb2О5, Аs2О3, Аs2O5, SnО2) взаимодействуют с избытком РbО и образуют нерастворимые в свинце станнаты (nРbО.mSnО2), арсенаты (nРbО.mАs2О5), арсениты (nРbО.mАs2O3), антимонаты (хРbО.ySb2О5) и антимониты (хРbО.ySb2O3).
Оксидная фаза образует на поверхности свинца шлак. Чтобы очистить свинец от сурьмы до остаточного содержания 0,02 - 0,04%, принятого на заводах, содержание Sb2О3 в шлаке не должно превышать 20 - 24 %. Подобное соотношение можно получить и для мышьяка, и для олова. Скорость окисления примеси пропорциональна концентрации примеси в свинце, но не зависит от содержания ее в шлаке. Увеличению скорости процесса окислительного рафинирования способствует продувка ванны свинца воздухом, а также использование воздуха, обогащенного кислородом.
|
|
|
Окислительное рафинирование обезмеженного свинца осуществляют в отражательной печи. В печь заливают или загружают (чушками) черновой свинец. Температуру свинцовой ванны поддерживают в пределах 750-800oС при интенсивном подсосе воздуха или при подаче дутья. В печи создают окислительную атмосферу. Вдувание сжатого воздуха в свинец через водоохлаждаемые трубы улучшает перемешивание свинца и ускоряет процесс. Свинец при рафинировании распределяется следующим образом: 90-94% - в рафинированный металл; 4-8% - в шлак; 1,5-2,0% уносится с газами.
Выход всех шлаков составляет 5-8%. Шлаки содержат 65-75 % Рb и до 10-15 % Sn, Аs, Sb. В первых съемах преобладает олово, во вторых - мышьяк, в последних - сурьма.
К числу недостатков окислительного рафинирования в отражательной печи (и периодического, и непрерывного) следует отнести:
· переход в шлак значительного количества свинца (4-8 %), серебра и висмута;
· высокие температуры процесса и связанный с этим большой расход топлива;
|
|
|
· потерю свинца с отходящими газами (2-6% от массы чернового свинца);
· загазованность цеха;
· накопление и циркуляцию в производстве мышьяка;
· сравнительно небольшой срок службы отражательной печи (около 4 мес.).
Щелочное рафинирование. Щелочное рафинирование основано на способности оксидов мышьяка, сурьмы и олова образовывать со щелочью нерастворимые в свинце соединения. Процесс складывается из следующих основных этапов: окисления примеси в расплавленном свинце; взаимодействия образовавшихся оксидов мышьяка, сурьмы и олова с расплавом NаОН, сопровождающегося переводом примесей в щелочной плав; разделения металлической фазы и щелочного плава с последующей их переработкой.
Рис.11.3 Аппарат щелочного рафинирования свинца:
1-цилиндр; 2-конус; 3-механизм закрытия конуса; 4-насос для перекачивания свинца. [2, стр.273]
При щелочном рафинировании жидкий свинец, загрязненный Sn, Аs и Sb, циркулирует через слой расплава смеси NаОН и NаСl. В расплав непрерывно вводят селитру NаNО3, которая в расплаве растворяется, нагревается и при температуре свыше 308 °С разлагается с выделением кислорода:
2 NаNО3 = Na2О + N2 + 2,5 O2
Выделяющийся кислород окисляет примеси (Аs,Sn,Sb), оксиды которых взаимодействуют с Na2О и NаОН и образуют станнат (Nа2SnО3), арсенат (Nа3АsО4) и антимонат (Nа3SbО4) натрия.
|
|
|
Суммарные реакции, протекающие при щелочном рафинировании, можно представить в следующем виде:
2 Аs + 4 NаОН + 2 NaNO3 = 2 Na3АsО4 + N2 + 2 Н2О
5 Sn +6 NаОН + 4 NаNO3 = 5 Na2SnО3 + 2 N2 + 3 Н2O
2 Sb + 4 НаОН + 2 NаNО3 = 2 Nа3SbО4 + N2 + 2 Н2О
При наличии избытка свинца частично образуется плюмбит натрия, который хорошо окисляет примеси и способствует рафинированию свинца. Содержание примесей в свинце после щелочного рафинирования: сурьмы - до 0,02 %, мышьяка и олова - не более 0,1 %.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1827; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!