Общие сведения об окислительном рафинировании чернового свинца
|
Обезмеженный черновой свинец содержит следующие примеси: олово, мышьяк, сурьму, висмут, серебро и золото. Цель окислительного рафинирования — полностью удалить олово, мышьяк и сурьму. Эти примеси имеют большее сродство к кислороду, чем свинец (табл. 50), а окислы их не растворимы в жидком свинце. Это позволяет применить для удаления олова, мышьяка и сурьмы окислительное рафинирование.  Окислительное рафинирование чернового свинца можно производить в отражательной печи при температуре 800—900° С и при свободном доступе воздуха к поверхности ванны. При этом Sn, As и Sb окисляются как кислородом воздуха, так и за счет глета, образующегося в значительном количестве с самого начала рафинирования. Окислы Sn, As и Sb амфотерны; по отношению к PbO они проявляют кислотный характер и образуют соли: цинкаты, станнаты, арсениты и антимониты; Sn + ЗРbО = PbO * SnO2 + 2Рb; 2As + 2РbO = 3РbO * As2O3 + 3Рb; 2Sb + 4РbO = PbO * Sb2O3 + 3Рb. При рафинировании соблюдается до некоторой степени последовательность окисления примесей, основанная на различной свободной энергии образования окислов. Вначале на поверхность жидкой свинцовой ванны всплывает шлак, обогащенный оловом, оловянистый шлак, затем мышьяковистый и сурьмянистый шлаки. Скорость окисления примесей зависит от скорости их диффузии к поверхности ванны, концентрации кислорода в печных газах и температуры свинца. Отражательные печи для окислительного рафинирования свинца устраивают различной емкости, на крупных рафинировочных заводах (Омаха, США) до 300 т свинца и более. Ванну печи выкладывают из шамотного или высокоглиноземистого кирпича (Верхний Гарц, ФРГ) в железном плотном кожухе. На уровне шлака стенки печи футеруют магнезитовым кирпичом и снаружи кессонируют. Свод печи обычно делают из кирпича, богатого глиноземом. Шихту загружают через специальное отверстие в своде, продукты плавки выпускают через шпуровые отверстия. Печь отапливают пылевидным, жидким или газообразным топливом. Температура отходящих газов около 1100—1200° С, и поэтому унос свинцовых паров значителен. Газы предварительно очищают от пыли в пылеуловителях и лишь потом выпускают в атмосферу. Продолжительность процесса рафинирования от мышьяка, сурьмы и олова зависит от содержания этих примесей в свинце, температуры процесса, величины печи и способа окисления. В печи средних размеров (100 т) при содержании удаляемых примесей 1—1,5% и при их окислении без применения сжатого воздуха процесс занимает от 12 до 24 ч, при более загрязненном свинце процесс затягивался до нескольких суток. На заводе в Верхнем Гарце, где рафинирование проводят при пониженной температуре (600—700°С), а воздух вдувают в отражательные печи по поверхности свинца, процесс длится 24 ч. Выход рафинированного свинца также весьма различен; при свинце средней чистоты он не превышает 90—92%. Выход всех шлаков колеблется от 5 до 8%. Испарение свинца и пылеунос значительные (5—7%). Расход топлива колеблется от 3% для печи емкостью 300 т до 8% для печи на 40 г. Степень очистки свинца от примесей высокая. Несмотря на такие крупные недостатки процесса, он все еще сохранился на некоторых американских (Омаха) и европейских (Нортфлит, Англия) заводах. В ФРГ этот несовершенный метод рафинирования свинца применяется и в настоящее время на многих заводах: Браубах, Верхний Гарц, Фридрих Август, в Бинсфельдхаммере. Однако и в ФРГ, так же как и в других странах, периодическое рафинирование свинца в отражательных печах постепенно заменяют более совершенными методами: завод в Окере перешел на непрерывное рафинирование свинца, Мехерних — на щелочное. Как исключение, на заводе Геншер, Швеция, частичное рафинирование свинца от мышьяка, сурьмы и олова производится в конвертере. Принимались меры для интенсификации периодического окислительного рафинирования свинца. Автор с сотрудниками провел укрупненно-лабораторные опыты по кислородному рафинированию свинца от мышьяка, сурьмы, олова и цинка. Мышьяк удалялся полностью за 2 ч при температуре 500° С, сравнительно легко окислялся и цинк. Ho олово и сурьма очень медленно удалялись даже при 700° С и при этом сильно окислялся свинец. Кислородное рафинирование свинца не имеет перспектив для промышленного использования. В России метод огневого рафинирования свинца уже давно заменили более прогрессивными способами. |
