Хлорный способ рафинирования свинца
Свинец после обессеребрения хлорируют газообразным хлором, который вступает в соединение со многими металлами. Температуры плавления и кипения хлоридов важнейших примесей, содержащихся в свинце, показаны в табл. 56. При хлорировании получается жидкий расплав, отделяющийся от свинца, и протекают следующие реакции: Pb + Cl2 = PbCl2 + 85 700 ккал; Zn + Cl2 = ZnCl2 + 99 540 ккал. Так как цинка в свинце очень мало, то по закону действующих масс в основном хлорируется свинец. Образующийся хлористый свинец вступает во взаимодействие с металлическим цинком по реакции PbCl2 + Zn ⇔ Pb + ZnCl2. Эта реакция, как установлено акад. Г.Г. Уразовым и его сотрудниками, является основной реакцией хлорирования цинка. Таким образом, цинк хлорируется не газообразным хлором, а образующимся в процессе хлорирования хлористым свинцом. Наилучшей температурой для хлорирования считается 380—400° С: быстро хлорируется цинк, мало испаряется ZnCb, слабо разъедается хлором железная аппаратура и мало окисляется свинец. Практика хлорирования состоит в следующем. В подогретый котел с установленным аппаратом для хлорирования переводят обессеребренный свинец и доводят его температуру до нужной для процесса. Обеспечив постоянную циркуляцию свинца через реакционный цилиндр, в него подают из нескольких баллонов хлор и начинают процесс хлорирования. Жидкие хлориды черного цвета всплывают на поверхность свинца и частично испаряются. О конце операции узнают по пробе свинца. По разности веса баллонов до и после выпуска хлора определяют количество израсходованного хлора. Закончив хлорирование, понижают температуру ванны и снимают затвердевшие хлориды с ее поверхности. На американских заводах цинк полностью не удаляется одним хлором, остатки цинка удаляют вмешиванием в свинцовую ванну едкого натра и поваренной соли, т. е. упрощенным щелочным способом. Акад. Г.Г. Уразов с сотрудниками в 1944 г. показал возможность полного удаления цинка одним хлором, что и было подтверждено при полузаводских испытаниях. Хлориды снимают с поверхности свинца, а хорошо отрафинированный свинец разливают по изложницам. Средний расход на 1 т рафинированного свинца составляет 9—10 кг хлора, 0,9 кг едкого натра и 0,115 кг поваренной соли. Средний выход хлоридов равен 2—3% от свинца. Хлориды подвергают специальной обработке в отдельном котле: их расплавляют, и металлический свинец, механически увлеченный, ликвирует на дно котла, откуда его краном разливают по изложницам; затем в расплавленные хлориды загружают металлический цинк для вытеснения свинца: PbCl2 + Zn = ZnCl2 + Pb. В котле хлорид цинка и металлический свинец расслаиваются по плотности, после чего их разливают: свинец по изложницам, а хлористый цинк в жестяные банки, которые тотчас герметически закрывают. Хлористый цинк получают вполне чистый с содержанием до 99,9% ZnCl2 и употребляют его на пропитку шпал и для других целей. Хлорный метод рафинирования свинца имеет ряд преимуществ: 1) очень быстро протекает процесс — всего 3—4 ч; 2) полностью используется хлор (95—97%) и почти полностью извлекается цинк из обессеребренного свинца, а также получается хлористый цинк, не требующий дополнительной обработки; 3) получаемый свинец высокого качества. Недостатки хлорного метода рафинирования свинца; 1) применение ядовитого хлора; 2) процесс применим только для обесцинкования свинца, а для удаления олова, мышьяка и сурьмы требуются другие методы. Проще при наличии в цехе аппаратуры для щелочного рафинирования и переработки плавов иметь однородный процесс; 3) аппаратура для хлорирования частично сама хлорируется и разрушается. Хлорное обесцинкование свинца применяется лишь на немногих иностранных заводах. Обесцинкование на заводе Перт Амбой (США) осуществляется в котлах продувкой хлора через ванну при температуре свинца в начале продувки 360° С и в конце до 395° С. Содержание цинка в свинце снижается с 0,5—0,6 до 0,08—0,06%. Для окончательного удаления остатков цинка и сурьмы свинец обрабатывают щелочью (1 кг/т) и селитрой (0,3 кг/т) при температуре 425° С. Полученные хлориды перерабатывают в небольшом котле на товарный хлористый цинк. При этом в котле предварительно расплавляют свинец с добавкой цинка и съемов. Хлористый свинец из съемов удаляют, перекачивая цинковистый свинец, содержащий 3% Zn, через расплавленные съемы. Полученный съем содержит 99% ZnCl2. На заводе Браубах (ФРГ) обогащение съемов хлористым цинком осуществлено путем двухстадийного обесцинкования свинца. Товарный хлористый цинк получают после вторичной обработки съемов. |