Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Первые патенты на электролиз сульфидов тяжелых металлов в расплавленных хлоридах этих металлов относятся к 1902 и 1907 гг.
Первая промышленная установка для осуществления такого процесса была сооружена в 1936—1937 гг в Северном Уэльсе. Было получено несколько сот тонн свинца и несколько десятков тонн серы Однако трудность отделения хлористого свинца от пустой породы задержала внедрение процесса.
В работе, опубликованной в Японии в 1953 г.. рекомендуется электролит, содержащий 10—16% PbS, 8—15% KCl и до 70% PbCl2. В Порт Пири построен и работает опытный завод, на котором свинец и серу получают электролизом концентрата в расплавленном хлористом свинце Результаты работы этого завода неизвестны.
В 1934 г. в бывш. СССР Н.А. Изгарьгшевым и H.К. Григорьевым было показано, что восстановление PbS протекает успешно без PbCl2 в эквимолярной смеси KCl и NaCl. Все последующие работы Гинцветмета проводились с указанным электролитом и были направлены на изучение механизма процесса и создание непрерывно действующего электролизера.
H. Изгарышев и H.К. Григорьев показали, что при электролитическом восстановлении галенита на аноде сначала выделяется хлор, а через некоторое время элементарная сера. Учитывая нерастворимость галенита в хлоридах, эти авторы предположили, что сначала на аноде выделяется хлор, а на катоде металлический натрий, который, взаимодействуя с галенитом, образует металлический свинец и Na2S. Na2S растворяется в смеси хлоридов и при достижении определенной концентрации электролитически разлагается с выделением серы на аноде и натрия на катоде.
В последнее время И.Т. Гульдиным с сотрудниками были изучены теоретические основы процесса и разработана конструкция непрерывно действующего электролизера. При этом была измерена смачиваемость галенита свинцом при 700° под слоем хлоридов калия и натрия. Она оказалась хорошей, что при наличии электронной проводимости у галенита позволяет утверждать возможность катодной поляризации галенита и разряд на нем ионов натрия.
Установлено также, что галенит, растворенный в свинце, успешно восстанавливается разряжающимися на поверхности раствора ионами натрия. Поэтому следует считать, что восстановление галенита на жидком свинцовом катоде из суспензии в расплавленной смеси хлоридов калия и натрия происходит в одну стадию: при разряде иона натрия на катодно поляризованном твердом галените с соответствующей деполяризацией, при разряде иона натрия — на галените, растворенном в катодном свинце, и при разряде иона свинца — на катоде, если в электролите появляются ионы свинца, когда накапливается повышенное количество сульфида натрия.
На основе многолетних исследований Гинцветмета СКВ ЦМ был сконструирован агрегат для непрерывного электролиза свинцового концентрата в расплавленной эквимолекулярной смеси NaCl и KCl в присутствии Na2S. Агрегат рассчитан на силу тока 15—20 000 а.
На рис. 63 показана конструкция этого агрегата Катод выполнен в виде непрерывно текущего потока свинца, создаваемого вертикальным центробежным насосом погруженного типа. Концентрат в смеси с электролитом загружается питателем под слой электролита на начало текущего катода, смачивается свинцом и уносится им в межэлектродное пространство, откуда остатки от восстановления выносятся в шламовый приямок. Пары серы собираются в закрытом пространстве над электролитом и отводятся в сборник. Положение анодов регулируется механизмом. Образующийся свинец отделяется в приямке и отводится через кран.
Шлам после электролиза выщелачивают водой, пульпу пропускают через сито для удаления случайных сплесков свинца, а затем через гидроциклон. Полученные при этом пески вместе со сплесками направляют в оборот.
При испытаниях в ванне на 1000 а напряжение было от 7 до 11 в, межполюсное расстояние составляло 12—20 см и температура равнялась 690—730°.
Прямое извлечение свинца в металл при описанном процессе составляет 96%.
При электролизе в свинец переходят золото, серебро и висмут. Медь, кадмий, цинк, редкие металлы и компоненты пустой породы остаются в шламе
Наилучшие результаты при переработке шламов, когда извлечение содержащихся в них металлов составляет 95%, получаются при хлорирующем обжиге шлама, предшествующего выщелачиванию. Металлы из растворов от выщелачивания огарка осаждают цементацией.
Опыты были проведены с концентратом, содержащим более 70% Pb, но способ применим и для более бедных концентратов.
На 1 т металлического свинца расходуется 1,5 т 68%-ного концентрата, 0,1 т технического NaCl, 0,1 т извести, 2000 квт*ч электроэнергии и 0,2 т каменного угля.
Технико экономические расчеты свидетельствуют об экономической рентабельности описываемого процесса, а потому целесообразно продолжить его испытания.