Технические науки / Металлургия
Грицай В.П., Печенникова В.М., Иванов В.И., Болюк С.В.
Запорожская государственная инженерная
академия
УДАЛЕНИЕ СУРЬМЫ ИЗ
ЧЕРНОВОГО СВИНЦА
При переработке аккумуляторного лома и
другого вторичного свинцового сырья получают свинцовые сплавы по ГОСТ 1292-81 с
содержанием сурьмы 0,4…0,5%. При плавке аккумуляторного лома в шахтных печах
содержание сурьмы в черновом свинце достигает 3,5…4,5%. Удаление сурьмы из
свинцовых сплавов осуществляют окислительно-щелочным методом. Понижение
содержания сурьмы в черновом свинце от 4,0 до 0,4 % достигается в течение трех
суток при расходе щелочи 30 кг/т и селитры – 15 кг/т свинца. Недостатком
данного метода является низкая скорость удаления сурьмы (0,030…0,044%/ч) и
значительный расход щелочи.
Целью данной работы является
совершенствование технологии выведения сурьмы из чернового свинца путем применения
окислительного метода.
Известно [1,2], что при переработке рудных
концентратов содержание сурьмы и мышьяка не превышает 2,0%, а окислительное
рафинирование без использования щелочи эффективно из-за циркуляции данных
примесей в процессе получения чернового свинца. Путем продувки свинца воздухом
или паром в течение 1,5 ч содержание сурьмы понижали от 0,65 до 0,01%.
Следует отметить, что применение щелочного
рафинирования целесообразно, когда щелочные плавы перерабатывают с получением
металлов или их солей как товарной продукции, а также регенерацией щелочи.
Обычно переработку таких плавов
осуществляют путем их возвращения в шахтную печь, что часто приводит к
осложнениям в технологическом процессе из-за присутствия натрия. Кроме того,
для получения сурьмянистых сплавов осуществляют добавку сурьмы в виде металла. Плавы
окислительного удаления сурьмы характеризуются наличием до 45%, а щелочные – до
25% сурьмы. Окислительное рафинирование основывается на связывании свинца и
примесей кислородом воздуха. Во время окислительного рафинирования образуется устойчивое
соединение PbO×Sn2O3 с температурой кристаллизации 564 °С. Для ускорения данного процесса перед его проведением
добавляют некоторое количество плавов предыдущей операции рафинирования.
Для лабораторных исследований
отбирали пробу чернового свинца, содержащего 3,93% сурьмы; 0,06% мышьяка;
0,045% меди; 0,033% олова и 0,014% висмута. Продувку чернового свинца
осуществляли воздухом в алундовом тигле рабочим объемом 1,0 дм3.
После шести часов продувки при температуре 600 °С и расходе воздуха 8,3×10-6 м3/с зафиксировали наличие
0,39% сурьмы, после двух часов продувки при температуре 680 °С и расходе воздуха 24,9×10-6 м3/с ее содержание не
превышает 0,0036%.
Таблица 1 – Баланс удаления
сурьмы из чернового свинца при
температуре
580…700 °С в течение 20 ч
|
Материалы |
Кол-во, т |
Свинец |
Сурьма |
||||
|
% |
т |
доля |
% |
т |
доля |
||
|
Загружено: |
|||||||
|
черновой свинец |
100,00 |
95,0 |
95,00 |
100 |
4,1 |
4,1 |
100 |
|
всего |
100,00 |
- |
95,00 |
100 |
|
4,1 |
100 |
|
Получено: |
|||||||
|
Свинец |
88,00 |
99,5 |
87,57 |
93,12 |
0,4 |
0,35 |
8,1 |
|
Плавы |
11,51 |
55,5 |
7,34 |
6,80 |
32,8 |
3,51 |
80,7 |
|
Возгоны |
0,49 |
15,9 |
0,09 |
0,08 |
60,0 |
0,24 |
11,2 |
|
всего |
100,00 |
- |
95,00 |
100,00 |
- |
|
100,00 |
Полупромышленные
испытания данного метода были выполнены в котле рабочей емкостью 3,0 т.
Черновой свинец продували сжатым воздухом при температуре 680 °С. Процесс выведение сурьмы из свинца характеризовался
скоростью ее удаления 0,3%/ч. и через восемь часов продувки было зафиксировано
понижение ее содержания от 3,84 до 0,44%. Длительность операции удаления сурьмы
достигает 20 часов и ее конечное содержание не превышает 0,38%. Баланс по
свинцу и сурьме представлен в табл. 1.
Результаты исследования окислительного
рафинирования чернового свинца свидетельствуют о том, что 80,7% сурьмы
переходит в сурьмянистые плавы и 7,1% - в возгоны. После удаления сурьмы извлечение
свинца в металл достигает 92,5% и 7,0% данного металла переходит в возгоны.
Выход плавов составляет около 12% массы свинца. Они обогащены до 55,5% свинцом
и до 28,0% сурьмой, что позволяет использовать их для получения сплавов свинца
с высоким содержанием сурьмы. Установлено, что средняя скорость удаления сурьмы
составляет 0,186%/ч, что в шесть раз выше, чем при щелочном рафинировании.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зайцев В.Я., Маргулис Е.В. Металлургия
свинца и цинка. – М.: Металлургия, 1985. – 263 с.
2. Смирнов Н.П. Рафинирование свинца и переработка промпродуктов. – М.: Металлургия, 1977. – 280 с.