роцес очищення заснований на тому, що зі зменшенням температури розчинність міді в рідкому свинці зменшується. Тому при охолодженні з розплавленого свинцю мідь виділяється. Оскільки температура плавлення чистої міді (1 084 о С) значно перевищує температуру плавлення свинцю (427 о С), то мідь з розчину виділяється у вигляді кристалів. Оскільки мідь легше, ніж свинець, то кристали міді спливають на поверхню розплаву. Таке явище називається ліквацією. Ступінь очищення від міді тим вище, чим нижче температура розплаву свинцю.
Спочатку здійснюють грубе рафінування. Для цього розплав свинцю охолоджують до 450-500 о С і видаляють спливли кристали міді. Мідь знаходиться на поверхні розплаву в порошкоподібному стані і при її видаленні практично не захоплюється свинець. Потім розплав перекачують в інший котел і охолоджують до 330-340 о С.
- привід мішалки; 2 - мішалка" 3-опорне кільце; 4 - робочий майданчик; 5 - цегляна кладка; 6 - донні опори; 7 - топка; 8 - газохід
Малюнок 3 Котел для рафінування свинцю
У результаті утворюється в'язка маса міді, просочена свинцем. Такі жирні с'ёми направляють на перше рафінування. Такі операції являють собою грубе рафінування, воно дозволяє знизити вміст міді у свинці до 0,2-0,3%.
Для тонкого рафінування в свинець з температурою 330-350 о С вмішують елементарну сірку. Мідь утворює з нею малорастворимое у свинці з'єднання Сu 2 S, спливаюче при відстоюванні у вигляді твердих частинок. Свинець також утворює з сіркою малорозчинний в металі сульфід PbS. С'ёми в цьому випадку являють собою суміш сульфідів Cu 2 S і PbS. Ці с'ёми містять до 95% Pb і 3% Cu. Вони прямують разом з жирними с'ёмамі в перший кот1лпрі обробки наступної порції чорнового свинцю.
Такі домішки, як олово, миш'як і сурма володіють великим спорідненістю до кисню, ніж свинець. Для їх видалення рідкий свинець обробляється рідким сплавом NaOH і NaCl, що містить селітру NaNO 3. Селітра окисляє домішки по реакціях:
2As + 2NaNO 3 + 4NaOH=2Na 3 AsO 4 + 2H 2 O + N 2
Sb + 2NaNO 3 + 4NaOH=2Na 3 SbO 4 + 2H 2 O + N 2
Sn + 4NaNO 3 + 6NaOH=5Na 2 SnO 3 + 3H 2 O + 2N 2
Попутно з домішками окислюється незначна кількість свинцю:
2Pb + 2NaNO 3 + 8NaOH=5Na 2 PbO 2 + 4H 2 O + N 2
Хлористий натрій не бере участі в хімічної реакції, а служить тільки для збільшення обсягу сольового розплаву і зниження його в'язкості.
Утворені в результаті окислення солі домішок залишаються в сплаві у вигляді суспензії. У міру їх накопичення лужної сплав густіє, що є ознакою для його видалення і розплаву свинцю.
Для видалення срібла і золота в розплавлений свинець при температурі 450 о С додають цинк, який образу?? т з сріблом і золотом интерметаллические з'єднання Ag 2 Zn 2, Ag 2 Zn 5, AuZn, Au 3 Zn 5, AuZn 5, які нерозчинні в рідкому свинці, більш легкі, ніж свинець і мають температуру плавлення вище, ніж у свинцю. Сам цинк також мало розчинний у свинці, і його надлишок спливає в місці з сполуками благородних металів, утворюючи на поверхні чорнової свинцю піну. Домішки миш'як, сурма і олово збільшують витрату цинку, тому попередньо видаляються зі свинцю.
Цинк вводять в рідкий свинець в кілька прийомів, шляхом вмешіванія мішалкою. При цьому знімають кілька пен. Перші з них багаті благородними металами, наступні бідніші. Бідні піни служать оборотним продуктом. Витрата цинку коливається в межах 1,0-1,5% від маси свинцю. Багата піна характеризується зразковою складом (%): Ag - 10, Zn - 25, Pb - 65. Піна направляється на витяг благородних металів, цинку і свинцю.
Після обессеребренія у свинці залишається порядку 0,7% цинку. Видалення цинку здійснюється відгонкою у вакуумі. Спеціальними насосами рідкий свинець розбризкується у вакуумному просторі. Велика поверхня крапель свинцю сприяє швидкому випаровуванню цинку. Пари цинку з деякою кількістю свинцю у вигляді кристалів конденсуються на днище сталевого перевернутого склянки, яке охолоджується водою. Конденсат, що містить 60% Zn 40% Pb, використовується для обессеребренія свинцю.
Видалення цинку здійснюється також лужним методом. Для цього в рідкий свинець додають рідкий сплав NaOH і NaCl. Цинк окислюється лугом по реакції:
Zn + 2NaOH=Na 2 ZnO 2 + H 2
Отриманий плав Na 2 ZnO 2 і NaCl витравлюють водою для вилучення цинку і регенерації лугу.
Для видалення вісмуту в охолоджений до 350 о С свинець вводять магній і кальцій, які утворюють зі свинцем з'єднання Bi 3 Ca, Bi 2 Ca 3 і Bi 2 Mg 3. З'єднання вісмуту з ...
