Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Электролитическое рафинирование имеет в настоящее время ограниченное применение. До последнего времени считали, что электролизу целесообразно подвергать только висмутистый свинец. Эта точка зрения, видимо, не совсем верна, так как помимо крупнейшего завода Трейл, применяющего этот способ уже давно, имеются заводы в Италии, в Китае и Корее, также применяющие электролиз.
Поведение примесей, содержащихся в свинце, при электролизе определяется величиной их нормального потенциала, приведенного ниже.
Металлы более положительные, чем свинец, остаются в анодном шламе (практически все примеси); только олово осаждается вместе со свинцом и освободиться от него при электролизе трудно.
До последнего времени для электролиза применяли электролит из водного раствора кремнефтористоводородной кислоты (H2SiF6) и кремнефтористого свинца (PbSiF6).
Электролит готовили из плавикового шпата CaF2 и концентрированной серной кислоты:
Полученной плавиковой кислотой обрабатывали кремнезем по реакции
Кремнефтористый свинец получают в результате растворения глета или углекислого свинца в кремнефтористоводородной кислоте.
Получение электролита в данном случае связано с применением ядовитой и агрессивной плавиковой кислоты.
В последнее время все большее распространение получает сульфаминовый электролит.
Известны два способа получения сульфаминовой кислоты: из мочевины и аммиачный.
По первому способу мочевину растворяют в избытке серной кислоты и затем добавляют 65—70%-ный олеум, получая кристаллы сульфаминовой кислоты
По второму способу из аммиака и серного ангидрида вначале получают промежуточную соль — имидбисульфат аммония NHх(SO2ONH4)2, а затем при гидролизе соли в присутствии серной кислоты образуется кристаллическая сульфаминовая кислота.
Сульфаминовая кислота — кристаллическое, негигроскопичное удобно транспортируемое вещество, она не ядовита, хорошо растворима в воде, имеет высокую электропроводность и удобна для электролиза свинца. Примеси Bi, As, Sb в ней нерастворимы, а олово образует неустойчивую соль с высокой степенью анодной и катодной поляризации Поэтому в сульфаминовом электролите олово не осаждается на катоде даже при содержании в анодах до 1 % Sn.
На заводе Трейл подлежащий рафинированию свинец после обезмеживания отливают в аноды в виде пластин с заплечиками, которыми они опираются на борта ванны. Размеры анодов 767х667 мм при толщине 29 мм, вес их 193 кг. Чем больше примесей содержит свинец, тем тоньше отливают аноды.
В качестве катодов употребляют свинцовые листы толщиной 1 мм, которые на 10 мм шире и длиннее анодов.
Ванны из железобетона изнутри покрыты кислотоупорной футеровкой из асфальта или из винипласта. В ванне помещается 20 анодов и 21 катод. Электроды включены параллельно, а ванны последовательно. На заводе Сан-Гавино в Италии получают около 15 г в сутки электролитного свинца. Состав чернового и рафинированного свинца, получаемого на этом заводе, следующий, %:
Электролит содержит: 120—140 г/л Pb, 0,4—0,6 г/л Fe, 0,3—0,4 г/л Zn, 0,1-0,15 г/л Sb, 0,001—0,005 г/л As, 0,001-0,0015 г/л Cu, 0,4— 0,6 г/л Cl, 2—3 г/л Ca, 4—6 г/л свободной сульфаминовой кислоты, 4— 6 г/л фенола, 2—4 г/л желатина и 4—6 г/л коллигнеола.
Анодная плотность тока составляет 120—150 а/м2, напряжение 0,5—0,55 в, выход по току 96—97% и расход энергии 190 квт*ч/т катодного свинца.
Шлам содержит 12—20% Pb, 4—5% Ag, 6—15% Cu, 25—30% Sb и 9—15% As. После промывки водой его плавят в отражательной печи. При этом получают пыль, шлак и металл, состав которых приведен ниже, %:
Металл подвергают окислительной плавке для отделения свинца, сурьмы и меди. Получаемое черновое серебро рафинируют электролитически. Пыль и шлак перерабатывают с получением сурьмянистого свинца.
Такой же способ электролиза применяется на заводе Падерно-Дуньяно в Милане. Производительность завода 10 000 т свинца в год; чистота свинца 99,995%.
Электролитическому рафинированию подвергают свинец и на Шеньянском заводе в КНР.
Аноды отливают из обезмеженного свинца, содержащего 98,7% Pb. 0,32% Sb, 0,009% Cu, 0,269% 4s, 0,007% Sn Электролиз ведут в 252 ваннах размером 3,2х0,76х1,05 м. В каждой ванне 33 анода и 34 катода; плотность тока 160—220 а/м2, напряжение 0,42 в, расход электроэнергии 108 квт*ч/т свинца и кремнефтористоводородной кислоты 2 кг/г. Выход по току 97%, получающийся металл содержит 99,997% Pb.
Выход шламов составляет 1,2% от свинца. Их перерабатывают с целью извлечения содержащихся в них металлов.
Возможность одной операцией очистить свинец от всех содержащихся в нем примесей и извлечь их из небольшого количества шламов определяет значительное преимущество электролитического рафинирования, которое наряду с непрерывным будет завоевывать в металлургии свинца все большее признание.