Способ рафинирования свинца Советский патент 1982 года по МПК C22B13/06 

- Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам рафинирования свинца. Известен способ, в котором черновой свинец, полученный от переработки вторичного свинцового сырья, подвергают обезмеживанию ликвацией (грубое обезмеживание) путем снижения температуры расплава свинца с 600- 650 до 330-340°С с получением жирных шликеров, а затем при 330-340°С производят тонкое обезмеживание путем вмешивания в рас плавленный свинец злементарной серы. В получаемые шликеры переходит до, %: меди . 9899, мышьяка 65-70, сурьмы 5-7 и :%инца 1012 от содержания ихв рафинируемом сплаве l После удаления меди, свинец направляют на щелочное селективное рафинирование его от примесей олова и мышьяка. Селективное щелочное рафинирование свинца от примесей олова и мышьяка проводят следующим образом. Свинец в стальнол котле нагревают до 470-520®С, устанавливают рафи(Нировочный аппарат, например аппарат Гарисса, в реактор которого загружают смесь из NaOH 75,0% и NaCl 25,0%.При перекачивании свинца через щелочную смесь происходит окисление олова и мышьяка до соответствующих окислов, которые хорошо растворяются в реакционной смеси с образованием щелочных оловосодержащих плавов. Эти плавы содержат,%: Sn 10,022,0, Sb 1,0-1,5, As 0,5-0,7 и РЬ 2,0-2,5 и направляются на переработку с целью извлечения из них олова гидрометаллургическим методом. В очищенный от примесей свинец добавляют расчетное количество сурьмы и готовят свинцово-сурьмянистый сплав, пригодный для изготовления аккумуляторов. Щелочные оловосодержащие плавы растворяют в конденсате ир1 в катионированной воде с целью перевода в раствор олова в виде станната или станнита натрия и соответственно щелочи. Частично в раствор переходят мышьяк, сурьма и свинец. Для получения товарного олова растворы подвергают электролизу, предварительно очистив их от примесей сурьмы, свинца и мышьяка. Как показывает практика, щелочные оловосодержащие растворы удовлетворительно очищаются извест39ными методами от сурьмы и свинца и неудовлетворительно - от примеси мышьяка 2J. Такое поведение мышьяка вызывает необходимость проведения дополнительных операци обработки станнатных растворов, например при обработке их оловянной губкой не добиваются удовлетворительных результатов по лубинё очистки растворов от этой примеси. Не разработан способ очистки гтаннатных растворов от мышьяка, в которых содержится более 100 г/ЛЫаОН, не снижая в них содержа ния олова. Наибояее близким к предлагаемому по техническому решению яьляется способ рафинирования свинца, включающий расплавление его, обезмеживание и обработку железосодержащим материалом. Согласно этому способу в расплавленный и нагретый до 420С свинец вмешивают железный порошок в количестве 2,0% от веса металла, и мышьяк в виде интерметаллидов с металлическим железом переходит в съемы, которые удаляются с поверхности расплава. Свинец получают с желаемымСодержанием мышьяка, Недостатками известного способа рафиниро вания свинца от мышьяка являются применение в больших количествах дорогостоящего железного порошка, большая длительность процесса из-за низкой температуры процесса, в процесс рафинирования свинца от примесей вводится дополнительная операция, что связан с получением свинецсодержащих дроссов, что свою очередь ведет к снижению извлечения свинца из сырья в товарный металл. Цель изобретения - повьпиение степени рафинирования и извлечения тяжелых цветных металлов. Поставленная цель достигается тем, что в способе рафинирования свинца, включающем расплавление его, обезмеживание и обработку расплава железосодержащим материалом, при обезмеживании расплав обрабатывают клинкеСодержание, % ZnPbСи I FeO I | S

0,79

2,8

28,4 13,3

0,33

ринированию подвергают черновой сви нец следующего состава,%: .РЬ 92,7, Си 1,54, Sb 3,3 , Sn 1,1 и As 0,53.

В стальном котле расшшвяяют и нагреван до 1,5 кг свинца. Перемешивание расплава приводят механической мешалкой, вьшолйенной из титана. Температура в котле поддер.2i;i

8,7 5,8

7,8 16,3

живается автоматически. По достижении заданной температуры включается мешалка (130 об/мш), и в расплав подают измельченный до 1,0 мм рядовой клинкер вельц-печи.Расход реагента берут в пределах от 1,0 до 5,0-кратного (по Fe в клинкере) от содержания мышьяка в рафинируемом свинце. Нижний расход ром вельц-печей при 3-5-й-кратном расходе металлического железа клинкера по отношению к содержанию мышьяка, и свинце. Способ рафинирования свинца осуществляется следующим образом. Черновой свинец, полученный на шахтной пе чи, в твердом или расплавленном виде направляют в стальной котел грубого обезмеживания, где его расплавляют и нагревают до 600-650°С. На тсотел устанавливают мешалку и в расплав вмешивают расчетное количество (по отношению к мышьяку) клинкера или магнитной фракции его, содержащих металлическое железо. При перемешивании происходит взаимодействие металлического железа с мышьяком, содержащимся в рафинируемом свинце, и мышьяк в виде интерметаллида выводится из свинца в шликеры (съемы), которые периодически снимаются с поверхности расплава. В клинкере или магнитной фракции его содержатся кроме металлического железа, сернистое железо, сульфид кальция, медь и углерод. Сульфиды железа и кальция в процессе рафинирования свинца от меди выполняют роль сульфидизаторов последней и этим способствуют снижению содержания свинца в получаемых шликерах. Медь, содержащаяся в клинкере или магнитной фракции его, переходит в шликеры и повышает содержание последней в них, что желательно. Углерод, содержащийся в клинкере -или в магнитной фракции его, будет препятствовать окислению свинца, а также таких ценных примесей, как олово и сурьма, и также способствует повышению извлечения их в рафинируемый металл, т. е. уменьшаются безвозвратные потери свинца, сурьмы и особенно олова, содержащихся в рафинируемом сплаве в больших количествах. Для испытаний берут рядовой клинкер вельцпечи-. Химический состав клинкера показан в табл, 1. Таблица 1 I CaO I SiOj I AliOa t С клинкера берут из того расчета, что в этом случае наблюдается ощутимое рафинирование свинца от мышьяка. При 5-кратном расходе металлического железа клинкера, как показы-. вают предварительные опыты, получаются наилучшие результаты по удалению мышьяка из свинца. В данных опытах контролируют поведение мышьяка при рафинировании свинца. Расплав с добавкой клинкера при 650 С выдерживают в течение 1 ч при перемешивании после чего расплав охлаждают до 340С, выдерживают при этой температуре в течение 2 ч и затем снимают шликеры. Результаты рафинирования свинца от мьш1ь ка клинкером вальц-печи (при ). 9

Таблица 2 6 Из данных таблицы видно, что по существующей технологии из рафинируемого свинца в шликеры переходит в среднем 61,0% мышьяка. Добавка порции клинкера, .содержащей 1-кратное количество металлического железа по отношению к мышьяку в расплаве, несколько повышает переход мышьяка из свинца в шликеры (63,0%), но достаточно полно мышьяк переходит в шликеры только при 5-кратнсм расходе металлического железа (92,0%). Дальнейшее увеличение расхода клинкера, т. е. при расходе металлического железа более 5-кратного, к существенному улучшению выделения мышьяка из свинца не приводит, но несколь ко увеличивает выход медных шликеров.

Известная технология

0,53 0,53 0,53

0,53 0,53 0,53

0,53 0,53 0,53

6,53 0,53 0,53

65,0 57,0 61,0 61,0

реднее

Предлагаемая

73,0 1,0 1,0

60,0

68,0 1.0

633

реднее

3,0

70,0 3,0

84,0 3,0

79,0

Средиее

93,0 5.0

92,0 5,0

92,0

Среднее Из полученных результатов исследований следует, что удовлетворительные результаты по удалению мышьяка из свинца получаются при 3-4-5-кратном расходе металлического 5 железа клинкера по отисииению к содержанию мышьяка в свинце. В этом случае из свинца удаляется 72,0-92,0% . При последующем селективном рафинировании чернового свинца, не содержа щего мышьяка или содержащего его в небольших количествах, получаются щелочные оловосодержащие сплавы с пониженным содержанием мыщьяка, переработка которых позволяет получать марочное олово. Использование cnoco&i рафинирования свин в производстве позволяет упростить технологи переработки оловосодержащих сплавов в части очистки оловосодержащих растворов от примесей, особенно от мыщьяка, повысить извлечение олова в товарную продукцию из щелочных сплавов, повысить извлечение тяжелых цветных металлов при переработке как первичного, так и вторичного свинцового сырья. 8 Формула изобретения Способ рафинирования свинца, включающий расплавление его, обезмежичание и обработку расплава железосодержащим материалом, о т личающийся тем, что, с целью повы-. щения степеии рафинирования и извлечения тяжелых цветных металлов, при обезмеживании расплав обрабатывают клинкерюм вельц-печи при 3-4-5-кратном расходе металлическог же- леза клинкера по отношению к содержанию мыщьяка в свинце. Источники ииформации, принятые во вннмание при экспертизе 1.Смирнов И. В. , Лоскутов ф. М. Медные щликеры и способы и переработки.- Бюлл. ЦИИН, Цветная металлургия, 1958, N 12, с. 21-26. 2.Федоров Ю. П., Крысенко Н. С. Очистка растворов станната натрия от примесей. Цветные металлы, 1966, N 4, с. 39-41. 3.Патент Японии N 52-39375, кл. 10 Р 3 (С 22 В 13/06), 1977.