77
Очистка от меди – головная, наиболее трудоемкая операция, проводится в две стадии. Сначала проводят грубое обезмеживание, которое основано на снижении растворимости меди в свинце по мере снижения температуры расплава. При медленном охлаждении расплава из него выпадают кристаллы меди, которые всплывают на поверхность. Тонкое обезмеживание основано на большем сродстве меди к сере по сравнению со свинцом. При добавлении серы или богатого свинцового концентрата, содержащего до 10-20 % серы, в растворе чернового свинца образуется нерастворимый сульфид меди, и остаточное содержание в свинце составляет 0,0005-0,005 %. Операцию по рафинированию свинца проводят в стальных котлах емкостью 150-370 т (рисунок 5.13).
1 - электродвигатель; 2 - приводной вал; 3 – коническая зубчатая передача; 4 – траверса; 5 – мешалка; 6 – рама; 7 – борт топки; 8 – котел; 9 – канал топки
Рисунок 5.13 – Котел для рафинирования свинца
Удаление теллура основано на его способности образовывать нерастворимый в свинце теллурид натрия Na2Te, для чего в расплавленный свинец вмешивают свинцово-натриевый сплав и едкий натр, в котором хорошо растворяется теллурид натрия. После отстаивания с поверхности снимают сплав, содержащий до 15-30 % теллура и до 1 % селена, который перерабатывают гидрометаллургическим методом для извлечения теллура. Очистка свинца от мышьяка, сурьмы и олова основана на большем сродстве этих примесей к кислороду по сравнению со свинцом. В отечественной металлургии для этой цели применяют щелочное рафинирование – окисление примесей селитрой в присутствии едкого
78
натра. Окислителем в этих процессах является кислород, выделяющийся при разложении селитры по реакции
2NaNO3 = Na2O + N2 + 2,5O2.
Образующиеся при этом арсенаты, антимонаты и станнаты натрия не растворимы в свинце и образуют с едким натром щелочной плав, который подвергают гидрометаллургической переработке для извлечения ценных компонентов и регенерации щелочи. В свинце после этой операции остается около 0,02 % сурьмы и не более чем по 0,01 % мышьяка и олова. Извлечение серебра и золота, растворенных в черновом свинце, осуществляют с помощью цинка, который активно взаимодействует с ними с образованием тугоплавких интерметаллических соединений типа AuZn3 и AgZn3, почти нерастворимых в свинце. Образующаяся при этом пена содержит до 10 % (Au + Ag) и около 25 % цинка. Извлечение цинка после выделения из него благородных металлов можно проводить несколькими способами, но на отечественных заводах применяют вакуумное обесцинкование, которое основано на различной летучести свинца и цинка – при 600 С давление паров цинка над сплавом примерно в 1000 раз выше, чем паров свинца. Качественное рафинирование – последнюю операцию по очистке свинца осуществляют щелочным способом, загружая на поверхность свинцовой ванны небольшие количества едкого натра и селитры. В последние годы возрастает доля электролитического рафинирования свинца, что стимулируется возможностью получения свинца высокой чистоты в одну-две стадии. Сдерживает широкое распространение этого метода малая интенсивность процесса, сложная схема переработки анодных шламов и высокая стоимость применяемых электролитов. Наибольшие трудности при очистке доставляет медь, так как она пассивирует анод и способствует переходу в электролит мышьяка, сурьмы и некоторых других примесей. Поэтому электролиз применяют только после предварительного удаления меди из чернового свинца. Процесс проводят в железобетонных ваннах с кислотоупорной футеровкой из винипласта. Аноды, отлитые из предварительно обезмеженного огневым способом свинца, растворяют в течение 6-12 сут, при плотности тока 130-180 А/м2 при температуре 40-50 С, при этом
79
расход электроэнергии составляет 140-200 кВт ч/т. В результате на катоде получают свинец чистотой 99,995-99,997 %.
