СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ СВИНЦА ОТ ПРИМЕСЕЙ СУРЬМЫ, ОЛОВА И МЫШЬЯКА Российский патент 2003 года по МПК C22B13/06 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к очистке свинца от примесей сурьмы, олова, мышьяка и других примесей.

Из анализа уровня техники известны способы рафинирования свинца, например:
1. Смирнов М.П. Рафинирование свинца и переработка полупродуктов. - М.: Металлургиздат, 1977, с. 226-228, 280.

2. Делимарский Ю.К., Колотий А.А. Украинский химический журнал, 1960, т. 26, 1, с. 16-24.

3. Патент Японии 52-39375 "Способ рафинирования свинца от примесей". кл. 10P 3, опубл. в 1977 г.

4. Авт. свид. СССР 889727 "Способ рафинирования свинца от примесей", заявл. 21.03.80, заявка 2896568/22-08, опубл. 15.12.81 (Бюл. 46), МПК С 22 В 13/06.

Общим недостатком этих аналогов является неглубокая степень рафинирования свинца и его сплавов.

Наиболее близким заявляемому изобретению является способ рафинирования свинцово-сурьмяного сплава в две стадии (Патент России 2130087, кл. 6 С 22 В 13/06, опубл. 10.05.99. Бюллетень 13). Сущность прототипа заключается в очистке свинцово-сурьмяного сплава в две стации: вначале в расплав вводят алюминий или алюминиево-магниевые сплавы (степень очистки по сурьме на этой стации рафинирования достигает 0,1%), затем вводят магний и хлористый свинец или смесь едкого натра и натриевой селитры (содержание сурьмы по окончании процесса рафинирования составляет 0,001%).

Недостатками способа являются:
- значительная продолжительность процесса (более 5 часов), приводящая к повышенному расходу реагентов и энерго- и трудозатрат;
- использование дорогостоящих и/или опасных в использовании реагентов: хлорида свинца (токсичен), натриевой селитры (взрывоопасна) и магния (огнеопасен и дорогостоящий);
- недостаточная глубина очистки (очистка свинца по сурьме соответствует свинцу марки C1).

Предлагаемым изобретением решается задача повышения степени очистки свинца от примесей сурьмы, олова и мышьяка с их массовой долей менее 0,0005%, что соответствует свинцу марки С0 (ГОСТ 3778-84) с одновременным уменьшением продолжительности процесса и без применения дорогих или опасных реагентов. Для достижения этого технического результата свинец предварительно очищают введением в расплав свинца алюминия при температуре, не превышающей 680÷750^oС, при перемешивании с последующим отстаиванием. После этого производят доочистку за счет охлаждения со скоростью не более 10 град•мин^-1 до температуры около 350^oС с последующим удалением твердых съемов, а затем - анодной поляризацией в гидроксиде натрия при температуре 360÷380^oС с продолжительностью не более 2 часов.

Сущность способа заключается в следующем. В расплав свинца вводят алюминий при температуре 680÷750^oС, производят перемешивание в течение 15 мин. От взаимодействия указанного компонента с примесями образуются тугоплавкие интерметаллические соединения, всплывающие на поверхность и переходящие в шлак (твердые съемы). Далее производят охлаждение расплава со скоростью не более 10 град•мин^-1 при отключенном нагревательном устройстве до 350^oС. После этого твердые съемы удаляются. Содержание примесей после этой стадии очистки составляет не более 0,015 мас.%.

Далее производят электролитическое рафинирование, которое заключается в следующем.

Расплав свинца помещают в электролизер. Электролизер состоит из железного сосуда цилиндрической формы, в котором размещен корундовый тигель с доочищаемым aнoднo-поляризованным жидким свинцом, находящимся в контакте с токоподводом. Внешний сосуд поляризован отрицательно и служит катодом. В систему заливают расплав гидроксида натрия (электролит) и при наложении постоянного тока производят электролиз.

Контроль и регулирование температуры осуществляют автоматически с применением термопары. Содержание примесей в свинце после очистки определяют методом спектрального анализа.

Сущность изобретения поясняется следующим примером.

Производится очистка свинца следующего состава, %: Sb 1,9; As 0,6; Sn 0,054. Навеска свинца погружается в корундовый тигель и нагревается в электропечи сопротивления. В расплавленный свинец вводят алюминий при температуре 680÷750^oС и производят перемешивание в течение 15 мин. Затем производят охлаждение расплава свинца со скоростью не более 10 град•мин^-1 до температуры около 350^oС, потом образовавшиеся интерметаллиды удаляют. После этого расплав свинца помещают в корундовый стакан электролизера и производят электрохимическое рафинирование в расплавленном гидроксиде натрия при температуре 360÷380^oС в течение не более 2 часов при плотности анодного тока i_A= 0,01÷0,02 A•см^-2. В процессе проведения электролиза указанные примеси свинца переходят в виде шлама в расплавленный гидроксид натрия. Через 2 часа электролизер отключают. Содержимое анодной емкости переливают в железный поддон и после остывания производят спектральный анализ на содержание примесей в свинце.

Результаты анализа по предлагаемому способу и прототипу приведены в таблице.

Способ по прототипу проверялся, кроме сурьмы, также в отношении примесей олова и мышьяка.

Испытания проведены на предприятии по переработке вторичных цветных металлов (ООО "Деметра", г. Псков).

Результаты замеров показывают, что рафинирование свинца по предлагаемому способу позволяет очистить свинец от примесей сурьмы, мышьяка и олова до величины менее 0,0005%, что соответствует чистому свинцу марки С0 (ГОСТ 3778-84).

Изобретение относится к очистке свинца от примесей сурьмы, олова, мышьяка и других примесей. В предложенном способе, включающем предварительную очистку, состоящую в введении в расплав свинца алюминия при температуре, не превышающей 680-750^oС, перемешивании, отстаивании и последующей доочистки, согласно изобретению последующую доочистку до получения свинца не ниже марки С0 осуществляют вначале охлаждением расплава со скоростью не более 10 град•мин^-1 до температуры 350^oС с удалением твердых съемов, а затем - анодной поляризацией в гидроксиде натрия при температуре 300-380^oС с продолжительностью не более 2 ч. Обеспечивается повышение степени очистки свинца от примесей с одновременным уменьшением продолжительности процесса без применения дорогих и опасных реагентов. 1 табл.

Способ рафинирования свинца от примесей сурьмы, олова и мышьяка, включающий предварительную очистку, состоящую в введении в расплав свинца алюминия при температуре, не превышающей 680-750°С, перемешивании, отстаивании и последующей доочистке, отличающийся тем, что последующую доочистку до получения свинца не ниже марки СО осуществляют вначале охлаждением расплава со скоростью не более 10 град·мин^-1 до температуры 350°С с удалением твердых съемов, а затем - анодной поляризацией в гидроксиде натрия при температуре 360-380°С с продолжительностью не более 2 ч.