Рафинирование чернового свинца и свинцово-сурьминого сплава

Справочная информация > Свинцовые аккумуляторы, свинцовые аккумуляторные батареи >

Получаемый тем или иным методом черновой свинец должен подвергаться рафинированию, то есть очистке от целого ряда примесей, основными из которых являются: медь, висмут, олово, мышьяк, сурьма, серебро, кадмий. Начальной стадией рафинирования является очистка от меди (обезмеживание). Первым этапом обезмеживания является ликвационный процесс, основанный на том, что медь мало растворяется в свинце при низких температурах.

Оставшаяся после ликвации медь удаляется с помощью серы. Процесс основан на взаимодействии растворенной в свинце меди с серой с образованием сульфида Cu2S. В качестве альтернативы сере предложен цинк. Медь, образуя химическое соединение с цинком, легко извлекается в виде съемов. Оставшийся цинк довольно легко удаляется последующим щелочным рафинированием.

Висмут является трудноудаляемой примесью, так как является элементом, самым близким по ряду физико-химических свойств к свинцу. В основу процесса обезвисмучивания положены реакции образования тугоплавких химических соединений в системе свинец — висмут — кальций — магний — сурьма.

Рафинирование от висмута проводят в две стадии. На первой стадии висмут удаляется кальцием и магнием. Вторая стадия (тонкое обезвисмучивание) производится кальцием, магнием и сурьмой.

Рафинирование свинца от олова, мышьяка и сурьмы называют смягчением, поскольку эти примеси в свинце делают его твердым. Примеси As, Sn и Sb имеют большее сродство к кислороду, чем свинец, а их оксиды нерастворимы в жидком свинце. Это позволяет применить для удаления олова, мышьяка и сурьмы окислительное рафинирование.

Технология окислительного рафинирования сводится к нагреву свинца до температуры 750-800°С с продувкой расплава воздухом. Конечное содержание примесей в свинце зависит от продолжительности процесса, условий окисления и перемешивания. Однако при продувке расплава воздухом происходит окисление не только примесей, но и свинца.

Более предпочтительным к настоящему времени следует считать щелочной метод, поскольку он имеет неоспоримые преимущества перед окислительным.

Метод щелочного рафинирования заключается в том, что через слой расплавленных солей (смеси едкого натра и поваренной соли) пропускают жидкий свинец в присутствии окислителя (натриевой селитры). Процесс рафинирования осуществляется при температуре 420÷450°С.

К недостаткам щелочного рафинирования следует отнести высокую стоимость реагентов и сложность гидрометаллургической схемы переработки плавов.

Максимальное содержание серебра в свинце или свинцово-сурьмяном сплаве, получаемом переработкой аккумуляторного лома, соответствует его содержанию в исходном свинце. В ряде случаев в состав сплавов для отливки положительных токоотводов вводится серебро. В этом случае появляется необходимость рафинирования свинцовых сплавов от серебра. Процесс рафинирования основан на способности серебра образовывать с цинком интерметаллические соединения с высокой температурой плавления и меньшей плотностью, чем у свинца.

Поскольку операция обессеребрения связана с введением в расплав цинка, возникает необходимость обесцинкования свинца. Однако, если рафинирование свинца или свинцового сплава от меди осуществляется с помощью цинка, процесс обезмеживания может быть совмещен с обессеребрением.

Рафинирование чернового свинца может быть осуществлено не только пирометаштургическим способом, но и электролизом. Свинец, подлежащий рафинированию, расплавляется в котле и далее разливается в аноды в виде пластин. Очень важным при электролитическом рафинировании свинца является выбор состава электролита. В настоящее время в основном применяется кремнефтористоводородный или борфтористоводородный электролиты.

Некоторые фирмы перед электролитическим рафинированием свинца проводят обезмеживание и щелочное рафинирование, что позволяет получать более чистый свинец.

Сравнивая электролитический метод рафинирования с пирометаллургическими, следует отметить его основное преимущество при рафинировании свинца с большим числом примесей, так как он позволяет в одну стадию вывести большинство из них в богатый полупродукт (шлам).

Существенным недостатком является его длительность, большие капитальные затраты, высокая токсичность электролита.

Экономическая целесообразность при выборе тот или иного метода рафинирования чернового свинца или свишюпого сплина определяется объемом переработки, степенью загрязнения свинца, стоимостью энергоносителей и реагентов.