Очистка свинца от висмута (обезвисмучивание)

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 7Следующая ⇒

При плавке свинцового агломерата большая часть висмута переходит в черновой свинец. Содержание висмута в свинце доходит до 0,4%. Висмут - самый близкий к свинцу по химическим свойствам элемент, поэтому очистка от него наиболее трудна. Висмут удаляют из свинца либо пирометаллургическим либо электролитическим способом. Электролитический способ обезвисмучивания дорог и токсичен, поэтому его применяют для рафинирования свинца, содержащего более 0,5 % Bi, на небольших заводах.

В настоящее время в промышленности наиболее широкое применение нашел способ обезвисмучивания свинца с помощью кальция и магния. При этом способе в свинец вмешивают металлический кальций и магний. Способ основан на том, что висмут образует с кальцием и магнием соединения, малорастворимые в свинце, обладающие высокой температурой плавления и всплывающие на поверхность свинцовой ванны.

Висмут с кальцием образует интерметаллические соединения: Вi₂Са₃ (t_пл = 1350°С), ВiСа (разлагается при 1075 °С на Вi₂Са₃ и сплав) и Вi₃Са (разлагается при 505 °С на BiCa и сплав). С магнием висмут образует Вi₂Мg₃ (t_пл = 823°С).

Кальций и магний образуют интерметаллические соединения и со свинцом: Рb₃Са, PbMg₂. При низких концентрациях висмута в свинце, с которыми приходится иметь дело при рафинировании чернового свинца, в интервале температур 350-330 °С кристаллизуются Вi₂Са₃, Рb₃Са и Вi₂Мg₃. Висмутид кальция Вi₂Са₃ менее растворим, чем висмутид магния Вi₂Мg₂. Применение для обезвисмучивания одного магния обеспечивает снижение содержания висмута в свинце только до 0,5%, применение одного кальция - до 0,05%. Совместное применение магния и кальция в массовом отношении 2 : 1 позволяет снизить остаточное содержание висмута в свинце до 0,01 %. Это объясняется образованием двойного висмутида кальция и магния Вi₂СаМg₂, еще более нерастворимого, чем Вi₂Са₃.

При 350- 400 °С преимущественно образуется и выделяется в дроссы Вi₂Са₃. При снижении содержания висмута ниже 0,04% и температуры ниже 350 °С начинает выделяться Вi₂СаМg₂. Для получения более глубокого обезвисмучивания в свинец вмешивают сурьму, которая образует в Са, Мg и Вi сложное соединение предположительного состава ВiСa₅Мg₁₀Sb₂, еще менее растворимое в свинце, чем двойной висмутид кальция и магния, и обеспечивающее снижение содержания висмута в свинце до 0,004 %.Для тонкого обезвисмучивания во время второй стадии операции загружают сурьму в количестве 0,2 - 0,4 кг/т свинца. Кроме висмута кальций и магний образуют сплавы с медью, мышьяком и серебром. Поэтому в целях экономии дорогостоящих реагентов (Са и Мg) и получения дроссов, обогащенных по висмуту, операцию обезвисмучивания проводят после удаления указанных примесей. Этим методом содержание висмута в свинце можно понизить до 0,01-0,006%, а при добавке сурьмы или насыщении ванны кальцием и магнием - до 0,004%.

Операцию обезвисмучивания проводят следующим образом. Свинец разогревают до температуры 370-380°С и с помощью специального аппарата растворяют в нем металлический кальций. После этого снимают аппарат и с помощью мешалки растворяют металлический магний в течение 30-40 мин. Расход реагентов определяется исходным содержанием висмута в свинце и глубиной очистки. После отстаивания в течение 10 мин и снижения температуры до 360-350 °С снимают богатые дроссы. Выход их составляет 3-4% от массы ванны, содержат они 3-5% Bi.

Котел продолжают охлаждать и непрерывно с поверхности свинца снимать дроссы до температуры, близкой к точке замерзания свинца. Свинец содержит 0,01-0,007% Bi.

Таблица 11.2 Расход реагентов при обезвисмучивании

Содержание Bi,%	0,05-0,10	0,10-0,20	0,15-0,20	0,20-0,25	0,25-0,30	0,30-0,35	0,35-0,40	0,40-0,45	0,45-0,50
Расход Ca, кг/т	0,41	0,62	0,62	0,80	0,80	0,80	1,0	1,0	1,0
Расход Mg, кг/т	1,25	1,52	1,52	1,66	1,87	1,87	2,08	2,08	2,08

При необходимости получения свинца высшей марки (с 0,004% Bi) производят дальнейшую очистку добавкой сурьмы (тонкое обезвисмучивание). При температуре 340 °С в ванну вмешивают металлическую сурьму из расчета 0,2-0,3 кг/т. В этих условиях образуется соединение Ca₅Mg₁₀Sb₅Bi. По мере охлаждения ванны снимают сурьмяные дроссы. Выход их 1,5-2,5% от веса ванны. Продолжительность обезвисмучивания 6-12 ч в зависимости от глубины очистки. Выход всех дроссов обезвисмучивания 12-14% от массы свинца.

Заводы проводят операцию обезвисмучивания одним из следующих двух приемов. По первому приему сначала в ванне растворяют богатые оборотные дроссы и реагенты и снимают богатые товарные дроссы, направляемые на извлечение висмута. Затем вводят бедные оборотные дроссы от предыдущей операции, охлаждают ванну и снимают оборотные дроссы. Этот прием позволяет экономно расходовать реагенты, но требует повышенных трудовых затрат. На некоторых заводах все дроссы, снятые от операции, не возвращают в цикл, а объединяют и по накоплении перерабатывают в отдельном котле следующим образом. Расплавляют их в присутствии NaOH, окисляя кальций и магний. Полученный свинец, содержащий 2-3% Bi, рафинируют по полной схеме и повторно обезвисмучивают введением кальция и магния, получают богатые дроссы, содержащие 8-10% Bi. Расход кальция составляет 2-2,5 кг, магния 5-6 кг на 1 т свинца.

Богатые дроссы еще раз обрабатывают NaOH, получают товарный свинцово-висмутовый сплав, содержащий 9-11% Bi. Из сплава отливают аноды и направляют на электролиз в кремнефтористоводородном электролите. Иногда висмутистый свинец, полученный после обработки всех дроссов, обезвисмучивают без предварительного рафинирования от мышьяка, сурьмы и серебра. Их расплавляют в рафинировочном котле и ванну охлаждают с 500 до 350 °С з течение 10-12 ч. Ликвированный свинец откачивают, а богатые дроссы переплавляют, окисляют в присутствии NaOH, в результате получают товарный висмутистый свинец. При электролизе Pb осаждается на катоде, а висмут остается на аноде в виде шлама, содержащего 70-80% висмута. Электролиз висмутистого свинца ведут аналогично электролитическому рафинированию чернового свинца. После переплавки шлама с добавкой 20% соды и 1% коксика и рафинирования от меди, свинца серой и от сурьмы, мышьяка, теллура и селена едким натром и кислородом получают висмут в виде готовой продукции. Извлечение висмута в металл составляет 90% от количества в богатых дроссах. Среднее извлечение висмута в свинцовом производстве 50-85% в зависимости от содержания в исходном сырье.

В литературе описаны также способы глубокой очистки свинца от висмута калием и магнием, натрием в присутствии NaOH и другие , но они не используются.

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1987; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!