Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Обезвисмучивание свинца

Обезвисмучивание свинца


Процесс непрерывного обезвисмучивания был разработан недавно и применяется с 1960 г. на заводе Нуайель-Годо (Франция).
Для очистки свинца добавляют калий и магний в отличие от широко распространенного метода обезвисмучивания свинца кальцием и магнием. Обезвисмучивание с добавкой калия и магния можно проводить и по периодической схеме.
Способ основан на взаимодействии указанных реагентов с висмутом по реакции
(7Bi)Pb + (6Mg)Pb + (9K)Pb ⇔ Bi7Mg6K9.

При этом образуется малорастворимое в свинце соединение Bi7Mg6K9, которое, выделяясь в дроссы, обеспечивает глубокую очистку свинца от висмута.
Как и при обессеребрении, в ванне имеется равновесие между указанным соединением и образующими его элементами. Константа равновесия реакции образования этого соединения в свинце при температуре эвтектики равна
К = СBi7 CMg6 CK9 = 2,29*10в-28 % (вес.).

На рис. 139 приведен свинцовый угол четверной диаграммы Pb—Bi—Mg—К системы с нанесенными линиями равновесного содержания висмута в свинце, определенными по константе равновесия (для эвтектической температуры). Различным насыщением свинца калием и магнием можно получить свинец с содержанием от 0,01 до 0,0002% Bi. Практически расход реагентов для обезвисмучивания свинца с 0,2 до 0,005% Bi составляет 1,26 кг/г Mg, 3,04 кг/г К.
В отличие от кальциймагниевого способа обезвисмучивание свинца калием и магнием проводят при несколько повышенной температуре (340—350°С). Способ позволяет получить в одну стадию свинец высшей марки с содержанием 0,004% Bi.
Обезвисмучивание свинца

Расплавленный висмутсодержащий свинец из миксера 1 равномерно перекачивается в котел 2 (рис. 155), из которого одна треть свинца перекачивается в котел 6 и затем в соединенный с ним реактор 3. Другая треть отводится в котел 4, куда добавляется магний (температура расплава в этом котле 550°С). Из котла 4 сплав идет в реактор S. Для предохранения поверхности ванны в котле от окисления ее покрывают расплавленным слоем CaCl2—NaCl. Остальной свинец из котла 2 отводится в аппарат 5, где получают сплав Pb—К, который также поступает в реактор 3. Образующиеся в реакторе 3 дроссы (соединение Bi7Mg6K9) собираются на поверхности. Реактор имеет пять зон нагрева и для предотвращения окисления дроссов снабжен крышкой с подвижным дном 7. Циркуляцией горячих или холодных газов регулируют постоянство температуры в каждой зоне.
Верхний слой свинца в реакторе имеет температуру 380° С. По мере опускания свинец охлаждается, причем его температура снижается возможно ближе к эвтектической. Обезвисмучивание заканчивается, когда свинец достигает дна цилиндра.
Очищенный от висмута свинец вытекает через отвод 8 в другие аппараты, где он очищается от калия и магния водяными парами и NaOH. Собирающиеся на поверхности металла в реакторе 3 дроссы периодически снимают установленным на крышке реактора ковщом с подвижным дном 7. Дроссы направляют в отдельный котел, где обрабатывают раствором едкого натра. При этом получают сплав, содержащий 14—16% Bi и съемы, содержащие окислы магния и натрия. Щелочи, полученные из дроссов, направляют в оборот.
Богатый висмутом сплав (Pb—Bi) направляют на электролиз для получения висмута.
Производительность установки составляет 8 т свинца в час. Реакционный цилиндр изготовлен из листовой стали толщиной 15 мм. Его высота 3,80 ж, внутренний диаметр 1,26 м.
Свинец, направляемый на обезвисмучивание, предварительно очищают от мышьяка и сурьмы, так как эти элементы при добавлении магния и калия выделяются раньше висмута и присутствие их в свинце увеличивает расход реагентов.
Свинцовокалиевый сплав получают воздействием на расплавленное едкое кали сплавом натрий — свинец. Происходит следующая реакция:
PbNa + KOH ⇔ PbK + NaOH.

Для более полного использования калия реакцию проводят в связанных между собой приемниках (рис. 156), работающих по принципу противотока.
На стороне А при растворении натрия в свинце получают сплав Pb—Na. Проходя через отдельные приемники от А к В, он постепенно замещается и получается сплав Pb—К, который содержит лишь небольшое количество Na. Готовый сплав Pb—K выделяется на стороне В.
Введенное на стороне В едкое кали движется к стороне А и в свою очередь постепенно замещается; в результате получается едкий натр, содержащий небольшое количество едкого кали. Последний выделяется в приемнике А.
Обезвисмучивание свинца

Для приготовления 1 кг калия в виде свинцовокалиевого сплава, содержащего примерно 2% К, требуется 0,85 кг Na и 1,9 кг технического 90%-ного едкого кали. При этом .получают также 1,75 кг едкого натра, содержащего 10% КОН. При конечном рафинировании свинца от магния и калия можно регенерировать значительную часть израсходованного едкого кали.
Количество добавляемых магния и калия рассчитывают, во-первых, по количеству висмута в свинце, подлежащему очистке, из расчета образования соединения состава K9Mg6Bi7, во-вторых, по требуемой полноте удаления висмута, зависящей от насыщения свинца магнием и калием.
Например, 1 т свинца содержит b1 висмута (г). Требуется снизить это содержание до b2. Для достижения этого необходимо добавить m1(г) магния и k1(г) калия. Причем соответственно m2(г) и k2(г) из них остается в ванне и требуется для ее насыщения.
Расход реагентов на образование соединения определяется отношением
Обезвисмучивание свинца

где 6, 9, 7 — стехиометрические коэффициенты уравнения образования соединения Mg6K9Bi7;
24,3; 39,0; 209,0 — атомные веса магния, калия, висмута. Упростив выражение (1), получаем следующие уравнения расхода реагентов:
Обезвисмучивание свинца

Количество калия и магния, требуемое для насыщения ванны, определяют таким образом, чтобы стоимость реагентов составляла наименьшую величину, т. е. выбор степени насыщения определяют с учетом стоимости реагентов.
Общая стоимость реагентов равна
Обезвисмучивание свинца

где PК и РMg — стоимость 1 г калия и магния.
Дифференцируя уравнения константы равновесия и (4), после ряда преобразований получаем уравнение оптимального расхода реагентов на насыщение
Обезвисмучивание свинца

Из уравнения (5) и уравнения константы (71gb2—61gm2—9lgk2 = —27,64) находят значения k2 и m2. Суммарный расход реагентов k1 и m1 определяют затем по уравнению (1).
Наряду с отмеченными выше преимуществами, способ имеет ряд недостатков, главные из которых — значительный расход реагентов и высокая активность калия по отношению к кислороду воздуха.
Завершающая операция очистки свинца от кальция (калия), магния и остатков сурьмы и цинка на всех заводах проводится периодически.
Непрерывная пирометаллургическая схема рафинирования свинца имеет следующие основные преимущества:
1. По сравнению с периодическим процессом значительно возрастает производительность передела при устранении затрат времени на вспомогательные операции, а также вследствие ускорения самих процессов. При периодическом процессе на вспомогательные операции затрачивают 50—60% рабочего времени. По данным завода Порт Пири, перевод процесса даже на неполную непрерывную схему (окислительное смягчение, обессеребрение и окислительное качественное рафинирование) позволил сократить расход рабочей силы с 2,573 до 0,504 чел.-ч на 1 т свинца, т. е. производительность возросла в 5 раз. Кроме того, переход на непрерывную схему дал возможность на площади цеха в 2 раза меньшей выдать в 2 раза больше свинца.
2. Создается возможность полной механизации и автоматизации процесса. Каждый агрегат работает при строго заданном технологическом режиме. Отработанные однажды технологические условия удерживаются агрегатом постоянно, в связи с чем рафинирование проходит при оптимальных условиях.
3. Увеличивается выход и извлечение свинца за счет снижения выхода оборотных продуктов и уменьшения окисления свинца.
Добавлено Serxio 1-03-2017, 13:08 Просмотров: 604
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent