Теория обезмеживания свинца
|
Ликвационный способ обезмеживания свинца основан на том, что медь (никель, кобальт) мало растворяется в свинце при низких температурах. При охлаждении свинца выкристаллизовывается твердый раствор свинца в меди с плотностью около 9. Кристаллы этого раствора, как более легкие, всплывают на поверхность жидкой свинцовой ванны, образуя медные шликеры. Удалить медь нацело таким путем нельзя, так как эвтектика затвердевает при 326° С и содержит при этом 0,06% меди. Практически в свинце после ликвации содержится около 0,1% меди. При ликвации из свинца выделяются металлы и их химические соединения, нерастворимые в свинце при низкой температуре, а именно; медь, никель и кобальт. Многие же другие металлы, загрязняющие свинец, как показывает диаграмма состояния, ликвацией не удаляются. Ho мышьяк и сурьма образуют с медью тугоплавкие химические соединения, переходящие в медные шликеры. Поэтому при высоком содержании мышьяка и сурьмы в свинце содержание меди в отликвированном свинце иногда понижается до 0,02—0,03%), т. е. до содержания ниже эвтектического. Содержание золота в шликерах возрастает с увеличением в них меди, так как золото образует с медью твердые растворы и также растворяется в антимониде меди. Главный же компонент шликеров — механически увлеченный свинец. В шликерах, снятых при низкой температуре, свинца запутывается больше, поэтому они называются жирными шликерами в отличие от сухих, снятых при более высокой температуре (500—600° С). Оставшуюся после ликвации медь из свинца удаляют с помощью элементарной серы, которую вмешивают в свинцовую ванну при температуре, немного превышающей плавление свинца (330—340° С). Обезмеживание свинца серой основано на первоначальном образовании сульфида свинца по реакции: 2[Pb] + Sa = 2[PbS]. Преимущественное сульфидирование свинца, а не меди, объясняется тем, что концентрация свинца в сплаве значительно превышает концентрацию меди. Сернистый свинец при температуре обезмеживания растворяется в расплавленном свинце до 0,7—0,8%. Так как сродство у меди к сере больше, чем у свинца, а давление диссоциации PbS больше, чем у Cu2S, то протекает реакция сульфидирования меди: [PbS] + 2 [Cu] = [Pb] + Cu2S(тв). Сульфиды меди имеют меньшую плотность, чем свинец, практически не растворяются в свинце и при температуре процесса образуют на поверхности ванны твердые сульфидные шликеры. В ходе реакции давление диссоциации PbS уменьшается, а Cu2S возрастает; равновесие установится при условии pS2(PbS) = pS2CuS). Зависимость давления диссоциации PbS от концентрации его в свинце находим следующим образом:  Сульфид меди не растворяется в свинце, поэтому давление диссоциации Cu2S зависит только от концентрации металлической меди в ванне:  Для вычисления минимальной остаточной концентрации меди в свинце можно без особой погрешности принять концентрацию свинца в ванне постоянной:  Очевидно, что остаточная концентрация меди после рафинирования серой тем меньше, чем больше PbS растворено в свинце. Для насыщенного раствора PbS в свинце она измеряется миллионными долями процента. Таким образом, медь удаляется из свинца до следов. |
