Очистка свинца от цинка (обесцинкование).

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 7Следующая ⇒

После обессеребрения в свинце остается 0,6-0,7 % Zn. Для получения качественного свинца цинк необходимо удалить. Очистку свинца от цинка можно осуществить различными способами: окислительным, хлорным, щелочным и вакуумным.

Окислительное рафинирование. Окислительное рафинирование основано на большем сродстве кислорода к цинку, чем к свинцу, и на низкой растворимости соединений окисленного цинка в жидком свинце. Рафинирование осуществляют путем продувки через свинец воздуха, водяного пара или кислорода. Окисление воздухом ведут при 800-900 °С в отражательных печах (редко в котлах). Основная реакция процесса:

[Zn]_P_b + 0,5 O₂ = (ZnО)

В процессе окисления на поверхности свинца образуются порошкообразные цинксодержащие шлаки, которые периодически удаляют. В усовершенствованном варианте процесса вместо воздуха для окисления цинка применяют кислород. Это интенсифицирует процесс и увеличивает степень очистки свинца от цинка. Окислительным рафинированием можно снизить содержание цинка в свинце до 0,0004 %. Окислительное рафинирование имеет существенные недостатки: длительность процесса (до 24 ч); значительные потери свинца с отходящими газами и со съемами; вредные и тяжелые условия труда.

Хлорное рафинирование. Рафинирование свинца от цинка пропусканием газообразного хлора через расплавленный свинец основано на способности металлов образовывать с хлором легкоплавкие и летучие хлориды:

[Zn]Pb + Сl₂ = (ZnСl₂) + 358,6 кДж

Pb + Сl₂ = (РbС1₂) + 416,5 кДж

Одновременно с цинком хлорируются также мышьяк, сурьма и олово, если они содержатся в свинце. Хлорирование свинца проводят при 380-400 °С в реакционном аппарате, установленном на рафинировочном котле, наполненном свинцом. Аппарат наполняют газообразным хлором, через который прокачивают расплавленный свинец из котла, разбрызгивая на мелкие струи. Свинец вместе с образовавшимися хлоридами возвращается в котел, где происходит отстаивание. Хлориды всплывают на поверхность ванны. Хлоридные съемы перерабатывают на хлористый цинк. Продолжительность хлорного рафинирования для котла емкостью 200 т составляет 4-7 ч. Иногда хлорирование проводят не газообразным хлором, а хлоридом свинца. Содержание цинка в свинце после хлорного рафинирования снижается до 0,02-0,06 %.

Недостатки хлорного способа рафинирования свинца: токсичность хлора и хлоридов; интенсивная коррозия аппаратуры; сложность технологии получения товарного хлористого цинка при отсутствии надежных рынков сбыта.

Щелочное рафинирование. Для более глубокой очистки свинца от цинка применяют щелочное рафинирование. Щелочное рафинирование свинца от цинка проводят таким же образом, как и щелочное рафинирование от мышьяка, сурьмы и олова. Отличие состоит только в том, что вводить в расплав селитру не нужно, так как цинк активно окисляется и кислородом воздуха, и едким натром:

4 [Zn] + 8 NаОН = (Nа₂О • 4ZnО) + 3 (Nа₂О) + 4 Н₂

4 [Zn] + 2 O₂ + 2 NаОН = (Na₂O • 4ZnО) + Н₂О

(Na₂О • 4РbО) + 4 [Zn] = (Nа₂О • 4ZnО) + 4 [Рb]

Щелочное рафинирование ведут до остаточного содержания цинка около 0,002%. Для 140-т котла операцию заканчивают за 5 ч. Щелочной плав содержит около 20 % Zn, 4-5 % металлического свинца и не более 0,2 % окисленного свинца. Плав обрабатывают оборотными водными растворами, пульпу фильтруют. Фильтрат, представляющий собой раствор NаОН и NаСl, упаривают до сухих солей, которые направляют на обесцинкование. Осадок после сушки содержит, %: 89-98 ZnО; 0,6-1,8 Sb; 0,4- 0,6 Рb.

Большинство свинцовых заводов осуществляет щелочное рафинирование свинца от цинка с получением сыпучих (твердых) плавов. При этом расход едкого натра почти в 10 раз ниже, чем при рафинировании с получением жидких сплавов.

Вакуумный способ. Метод основан на значительном различии давлений паров свинца и цинка. Коэффициент разделения металлов (отношение давления пара цинка и пара свинца над сплавом) составляет 1,780 при 500 °С, 960 при 600 °С и 171 при 700 ^оС. Это позволяет вести эффективную отгонку цинка из цинксодержащего свинца. С понижениемтемпературы разделение улучшается, но в этом случае для ускорения процессанеобходимо иметь вакуум.

В связи с возможностью быстрой регенерации цинка и хорошими условиями труда метод быстро завоевал признание и сейчас применяется на большинстве свинцовых заводов. Процесс проводят при температуре 600 °С и остаточном давлении 0,05 мм рт.стАппарат вакуумирования представляет собой цилиндр 1 диаметром 3 м, изготовленный из обычной стали. Толщина стенок 20-30 мм. Верхняя часть цилиндра 5 кессонирована и служит для конденсации отогнанного цинка. По центру цилиндра установлена труба, в которой помещается насос для обеспечения циркуляции свинца. Цилиндр с помощью двух балок 6 и домкратов 7 устанавливают, используя мостовой кран, на рафинировочный котел. Воздух из-под цилиндра после установки его на котел со свинцом откачивают по трубе 8 с помощью вакуумного механического насоса марки ВН-6.

Процесс проводят следующим образом. По достижении необходимой температуры с поверхности свинца снимают оксиды, устанавливают аппарат, подсоединяют его к вакууму и водяной линии. Затем производят откачку воздуха. Уплотнение между стенками большого, малого цилиндров и котлом создается за счет перепада уровня свинца. Внутри цилиндра свинец поднимается, не доходя до конденсатора на 300-400 мм. Разность уровней свинца; уравновешивающая атмосферное давление при 600 ^оС, равна 940 мм. По достижении вакуума включают насос. Продолжительность операции (выдержка) 5-6 ч. В этот период цинк отгоняется и в виде друз осаждается на холодных стенках конденсатора. В свинце остается 0,05-0,005% Zn. После этого аппарат снимают с котла, удаляют из него друзы цинка, которые возвращают на обессеребрение. Конденсат содержит 80-90% Zn, 10-20% Pb. Учитывая, что при обессеребрении в свинце остается до 40-60% Zn (по балансу), вакуумным методом удается регенерировать 35-55% цинка от заданного на обессеребрение.

Рис 11.4 Вакуумный аппарат рафинирования свинца от цинка:

1-балки; 2-конденсатор; 3-патрубок контроля вакуума; вакуум-подводящий патрубок; 5-трубы подвода воды; 6-разбрызгиватель; 7-домкраты; 8-цилиндр; 9-центробежный насос для свинца; 10-защитная труба. [2, стр.277]

Иногда аппарат вместо цилиндрической формы изготовляют в форме сферы и вместо насосов устанавливают мешалки. Разработаны конструкции аппаратов для непрерывного вакуумного обесцинкования свинца с получением либо твердого (в этом случае применяют два попеременно работающих конденсатора), либо жидкого цинка. С учетом регенерации цинка из серебристой пены и свинца расход цинка на обессеребрение небольшой (1,5-2 кг/т), вызван он безвозвратными потерями на операциях. Продолжительность обесцинкования с учетом нагрева и охлаждения свинца составляет 16-18 ч.

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 2190; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!