Войти  |  Регистрация
Авторизация

Электролитическое рафинирование свинца в растворах сульфаминовой кислоты



При электролитическом рафинировании свинца в кремнефтористом электролите большая часть олова переходит в раствор и в значительной степени осаждается на катоде, что затрудняет рафинирование свинца от этой примеси. Кроме того, как уже отмечалось, кремнефотористоводородный и борфтористоводородный электролиты токсичны. В 1948 г. на заводе Падерно-Дуньяно близ Милана впервые был применен сульфаминовый электролит, свободный от упомянутых недостатков. В последующие годы он получал все более широкое распространение.
Сульфаминовая кислота (HSO3NH2) представляет собой кристаллическое вещество. Она негигроскопична, бесцветна, не имеет запаха, хорошо растворяется в воде: около 230 г на 1 л воды при 20° С. Водные ее растворы сильно ионизированы и обладают достаточно высокой электропроводностью. Кислота хорошо реагирует с карбонатом свинца, его окисью и гидроокисью с образованием свинцовой соли Рb(SO3NН2)2. Растворимость этой соли в воде очень высока: около 2000 г/л, поэтому она не кристаллизуется, подобно кремнефтористому свинцу, в порах шлама, не забивает их и не затрудняет циркуляции раствора. Вследствие этого анодный процесс идет спокойно, без явлений пассивности.
Известны два способа получения сульфаминовой кислоты: а) из мочевины; б) аммиачный способ.
По первому способу мочевину растворяют в избытке серной кислоты и затем добавляют 65—70%-ный олеум, в результате чего выпадают кристаллы сульфаминовой кислоты, которые отделяются фильтрацией. Реакция протекает по уравнению
NH2CONH2 + H2SO4 + SO3 = 2HSO3NH2↓ + СО2.

Технология производства сульфаминовой кислоты аммиачным способом складывается из следующих операций:
1. Получение из аммиака и серного ангидрида промежуточной соли — имидбисульфата аммония;
3NH2 + 2SO3 = NH (SO2ONH4)2.

Реакция протекает в стальном реакторе, в который через форсунки поступают газообразные реагенты. Вследствие экзотермичности реакции температура в реакторе может повышаться до 300° С. Образующийся имидбисульфат аммония выпадает в виде легкого белого порошка (плотность 0,5) и собирается в нижней части реактора. Из реактора и находящейся за ним ловушки имидбисульфат аммония выгружают в фанерные барабаны и электрокарами транспортируют в отделение приготовления сульфаминовой кислоты.
2. Гидролиз имидбисульфата аммония в присутствии серной кислоты с образованием кристаллической сульфаминовой кислоты:
NH (SO2ONH4)2 + H2O = HSO3NH2 + (NH4)2 SO4.

Реакция протекает в две стадии. Первая стадия представляет собой гидролиз (омыление) имидбисульфата аммония с образованием сульфаминовой кислоты в растворе. Гидролиз проходит в присутствии серной кислоты (20%-ный раствор) при температуре 55° С.
Вторая стадия — выделение кристаллов сульфаминовой кислоты. С этой целью повышают концентрацию серной кислоты в растворе до 38—39% и затем охлаждают его до температуры 20°С. Растворимость сульфаминовой кислоты при этом резко уменьшается, и она выпадает в виде белых кристаллов, которые отфуговываются от маточного раствора как готовая продукция.
Гидролиз имидбисульфата аммония и выделение сульфаминовой кислоты производят в эмалированном чугунном котле (емкостью 1 м3) с освинцованной мешалкой (60 об/мин). Котел имеет рубашку для водяного охлаждения.
Массу из котла подают на гуммированную центрифугу с помощью сифона из резинового шланга.
Аммиачный способ производства сульфаминовой кислоты, более дешевый и простой, принят в отечественной промышленности. Электролит приготовляют растворением сульфаминовой кислоты в воде и нейтрализацией раствора свинцовым глетом (Рb3O4).
Анодная поляризация свинца в растворе сульфаминовой кислоты незначительна. В сульфаминовом электролите можно рафинировать очень загрязненный свинец, так как растворимость таких вредных примесей, как висмут, мышьяк и сурьма, в нем незначительна, а олово образует с кислотой очень стойкую соль. Это позволяет успешно рафинировать свинец с высоким содержанием олова (до 1 %) и других примесей.
Существенное преимущество сульфаминового электролита — более равномерное действие на аноды. В результате получают более однородный по структуре анодный шлам и более гладкие катоды.
Характеристика ванн и основные показатели электролитического рафинирования свинца на примере практики завода Сан Гавино приведены в табл. 63 и 64. Чтобы получить гладкие и плотные катоды в качестве коллоидных добавок, на этом заводе применяют смесь целлюлозного щелока с фенолом и клеем. Последние две можно заменить таннином. Расход добавок на тонну рафинированного свинца, кг: 0,8—1,0 целлюлозного щелока; 0,7—0,8 фенола; 0,4—0,8 столярного клея; 0,2—0,3 таннина.
Потери сульфаминовой кислоты на заводе Падерно-Дуньяно в Милане не превышают 0,02 кг на 1 г катодного свинца.
Наиболее трудоемкие операции по обслуживанию электролитных ванн в той или иной степени механизированы. Свинец разливают в аноды на карусельной машине. Все аноды одной ванны доставляют в электролизный цех на платформах-стеллажах. Аноды располагают вертикально и переносят краном в ванны специальной бороной, зацепляющей аноды за ушки.
Маточные листы для катодов (основы) отливают из рафинированного свинца. На заводе Трейл это осуществляется на листоразливочной машине, основной деталью которой служит водоохлаждаемый чугунный барабан размерами 610х686 мм, вращающийся в ванне жидкого свинца при небольшой глубине погружения. Свинец, застывающий на барабане, непрерывно сдирают в виде тонкой ленты длиной 1003 мм. Ширина листа определяется шириной барабана, а толщина (0,636 мм) достигается изменением глубины погружения барабана в расплавленный свинец. Листоразливочную машину обслуживает бригада из двух человек, которые за 8 ч изготовляют 5000 листов.
На многих заводах катодные основы получают следующим образом: расплавленный рафинированный свинец наливают из ковша в мелкий желоб, находящийся в верхней части наклонного стального стола той же ширины, что и желоб. Затем желоб наклоняют и расплавленный свинец стекает по стальному столу. На заводе в Индиане (США) полученная таким образом свинцовая основа имеет толщину 0,68 мм, ширину 0,6 м и длину 0,9 м. В нижнем конце основы закрепляют хорошо очищенный медный стержень, служащий катодной штангой; основы помещают в борону (по 116 шт) для взвешивания и переноса в электролизное отделение, где их выпрямляют и помещают в ванну.
Катоды из ванн вынимают краном, погружают их в воду, затем дают воде стечь и после удаления медных штанг направляют в плавильный котел.
Шлам с анодов удаляют при помощи машины «Болония», имеющей 25 горизонтальных параллельных резиновых труб (0 101 мм, длина 1067 мм), в щели между которыми опускают аноды, подвешенные на бороне. Создав давление в трубах, аноды вытаскивают краном. Снимаемый при этом шлам попадает Б футерованный асфальтом сборный бак. Давление или разрежение создается в трубах при помощи двухходового крана. Анодный остаток промывается вращающимися щетками.
На заводе Сан Гавино плавка чернового свинца, производство маточных листов, загрузка анодов, выгрузка катодов и их плавка полностью механизированы. Отливку анодов обслуживает один человек. В результате такой механизации и явных преимуществ этого процесса свинец получается на 20% дешевле по сравнению со свинцом огневого рафинирования.
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