PL115683B1 - Nitrate method for manufacturing highly pure lead of purity 99,999 per cent pb and higher - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia olowiu wysokiej czystosci o zawartosci 99,999% i powyzej, przeznaczonego do produkcji odczynników chemicznych wysokiej czystosci, spe¬ cjalnych stopów oraz dla potrzeb przemyslu ele- 5 ktronicznego.Sposób wedlug wynalazku zapewnia uzyskanie produktu z olowiu hutniczego w gatunku PbO, z pominieciem bizmutu. Oznacza to, ze dla przewi¬ dywanych wsadów do otrzymywania olowiu wy- 10 sokiej czystosci nie prowadzi sie procesu odbizmu- towania oraz odlewanie olowiu hutniczego wyko¬ nuje sie do form odlewniczych niewapnowanych.Z polskiego opisu patentowego nr 2030 znany jest sposób rafinacji olowiu, polegajacy na stapia- 15 niu zanieczyszczonego olowiu z mieszanina stopio¬ nych soli metali alkalicznych. Przy uzyciu jednak tego sposobu w najlepszym wypadku uzyskac mo¬ zna jedynie pólprodukt, wymagajacy dalszej ob¬ róbki. 20 limy znany sposób otrzymywania olowiu o pod¬ wyzszonej czystosci polega na elektrolizie wod¬ nych roztworów soli olowiawych. Metoda ta jed¬ nak nie pozwala na uzyskanie produktu wysokiej czystosci, mimo iz wymaga wysokich nakladów. 25 Z polskiego opisu patentowego nr 77 840 znany jest sposób otrzymywania olowiu wysokiej czys¬ tosci w postaci granulek. Metoda ta polega na stosowaniu jako surowca wsadowego szczawianu olowiu i nastepnie redukcji szczawianu olowiu w 3& wyniku czego otrzymuje sie olów metaliczny. Gló¬ wna wada tego sposobu jest wysoki koszt surow¬ ca to jest szczawianu olowiu.Celem wynalazku jest uzyskanie takiej metody otrzymywania olowiu wysokiej czystosci, która za¬ gwarantuje otrzymanie olowiu o zawartosci 99,999% Pb i powyzej przy minimalizacji nakla¬ dów. Zadanie to rozwiazano zgodnie z wynalaz¬ kiem w ten sposób, ze olów hutniczy gatunku PbO po wstepnym oczyszczaniu w drodze rafinacji ogniowej przy uzyciu soli stopionych o skladzie NaOH+KN03+NaCl, rozpuszcza sie w kwasie azo¬ towym a otrzymany azotan olowiawy po oczysz¬ czeniu zadaje sie woda amoniakalna w celu stra¬ cenia wodorotlenku olowiawego. Uzyskany w ten sposób wodorotlenek olowiawy rozklada sie termi¬ cznie na tlenek olowiu i wode, po czym tlenek olowiu redukuje sie za pomoca wegla z sacha¬ rozy, w temperaturze 250—i900°C do olowiu me¬ talicznego, który z kolei oczyszcza sie na drodze rafinacji prózniowej lub strefowej.Oczyszczanie roztworu azotanu olowiawego przy tym dokonywane jest przez filtracje na plytach celulozowo-azbestowych a wykrystalizowany azo¬ tan olowiawy przemywa sie alkoholem etylo¬ wym, natomiast do redukcji tlenku olowiu uzywa sie wegla z sacharozy.Glówna zaleta sposobu wedlug wynalazku jest korzystanie z latwodostepnego i taniego surowca wyjsciowego jakim jest olów hutniczy oraz po- 115683115683 3 4 siadajacych podobne zalety podstawowych stoso¬ wanych odczynników, tj. fcwaisu azotowego oraz wody amoniakalnej. Zastosowanie do filitracji roz¬ tworów plyt celulozowo-azbestowych skutecznie i tanio rozwiazuje problem oddzielania zanieczysz¬ czen. Dalsza obnizke kosztów daje uzycie sacha¬ rozy w procesie redukcji tlenku olowiu na sku¬ tego zmniejszonego zuzycia lódek grafitowych, w których nastepuje proces redukcji.Przyklad. 100 kg olowiu hutniczego gatunku PbO o .-skladzie chemicznym: Pib — 99,99% Bi od 0,0005 do 0,005 %, Fe — 0,0010 %, Cu — 0,001 %, Ag — 0,001 %, Sb — 0,000. %, Zn — ,0,001 % As — 0,001 %, Mg + Na +Ca — 0,0O2; laczna za¬ wartosc zanieczyszczen wynosi 0,0il0/o, w postaci gasek stapia sie w kociolku wykonanym ze stali kwaisoodpomej, ogrzewanym elektrycznie oporowo wraz z mieszanka soli NaOH+KNOa+NaCl w ilo¬ sciach 1 kg + 1 kg + 0,25 kg.Stopiony olów poddaje sie mieszaniu w tempe¬ raturze okolo 460°C w czasie jednej godziny pó* czym roztop pozostawia sie do odstania w czasie jednej godziny, utrzymujac temperature.Nastepnie ciekly olów rozlewa sie poprzez dol¬ ny upust z kociolka do pojemnika z woda zdemi- neralizowana w trakcie czego nastepuje wykroje¬ nie sie olowiu i zestalenie sie granulek w wo¬ dzie zdemineralizowanej. Tak przygotowany olów poddaje sie procesowi rozpuszczania w roztworze kwasu azotowego i nastepnie procesowi oczyszcza¬ nia azotanu olowiu. Proces rozpuszczania przebie¬ ga wg reakcji: wodny Pb+2HN03 Plb(N03)2+H2 r-r Otrzymany azotan olowiawy oczyszcza sie po¬ przez rozpuszczanie w wodzie zdemineralizowanej -" i filtracje roztworu poprzez plyty filtracyjne celulo- zowo-azbestowe.Nastepnie roztwór zateza sie i wykrystalizowu- je z roztworu azotan olowiawy poprzez schladza¬ nie. Wykrystalizowany azotan olowiawy przemy¬ wa sie alkoholem etylowym co zwieksza skutecz¬ nosc oczyszczania azotanu, dzieki rozpuszczalnosci azotanów metali zanieczyszczajacych olów, które wykrystalizowuja wraz z azotanem olowiu. Proces oczyszczania azotanu olowiu prowadzi sie dwukro¬ tnie.Dla przeprowadzenia procesu 15 kg olowiu po rafinacji ogniowej rozpuszcza sie w wodnym roz¬ tworze kwasu azotowego o skladzie: 15 1 HN03 65 % i 45 1 H20 zdemineralizowanej w autokla¬ wie szklanym. Rroces prowadzi sie w temperatu¬ rze 50° przy ciaglym mieszaniu roztworu w cza¬ sie 3 godzin.Otrzymany roztwór zadaje sie woda amonia¬ kalna (NH4OH o zawartosci 28% JNH3) w ilosci 0,5 do (1 1, do momentu pojawienia sie w roztwo¬ rze niewielkiej ilosci bialycfk krysztalów wodoro¬ tlenku olowiawego. Nastepnie roztwór filtruje sie poprzez filtracyjne KK7 w celu oddzielenia zanie¬ czyszczen w postaci osadu od roztworu.Otrzymany przesacz zateza sie do 1/3 objetosci i poprzez schladzanie roztworu wykrystalizowuje sie azotan olowiawy. Po oddzieleniu azotanu od roztworu, azotan przemywa sie alkoholem etylo¬ wym w ilosci ok. 2 1. Uzyskany azotan poddaje sie oczyszczaniu. W tym celu azotan rozpuszcza sie 5 w goracej wodzie zdemineralizowanej o tempera¬ turze 80°C w ilosci 25 1, znajdujacej sie w auto¬ klawie szklanym.Wodny roztwór azotanu zadaje sie woda amo¬ niakalna (o zawartosci 26% NH3) do momentu po¬ jawienia sie w roztworze bialych krysztalków wo¬ dorotlenku olowiawego po czym roztwór filtruje sie .poprzez plyny filtracyjne KK7.Przesacz zateza sie do 1/3 objetosci i nastep¬ nie poprzez schladzanie z roztworu wykrystalizo¬ wuje azotan olowiawy. Po odsaczeniu wykrystali¬ zowanego azotanu od roztworu, azotan przemywa sie alkoholem etylowym w ilosci 2 1.Otrzymany azotan olowiawy posiada czystosc wymagana dla koncowego produktu to jest olo¬ wiu wysokiej czystosci czyli Pb 5N, o skladzie chemicznym Pb = 99,999% i lacznej sumie zanie¬ czyszczen równej 0,001%, lub Pb 5N5, o skladzie chemicznym Pb = 99,9995% i lacznej sumie za¬ nieczyszczen równej 0,000i5%.Azotan olowiawy poddaje sie kolejno wedlug sposobu procesowi przeprowadzenia azotanu w wodorotlenek olowiawy. Proces przebiega wedlug reakcji: Pb (N03)2+2NH4OH —- Pb (OH)2+2NH4N03 wodny Celem tego procesu jest uzyskanie wodorotlen¬ ku olowiawego, który bardzo latwo rozklada sie na tlenek olowiu i wode, nie stwarzajac zagroze¬ nia toksycznego, .dla obslugi. 15 kg azotanu olowiawego rozpuszcza sie w go¬ racej wodzie zdemineralizowanej w ilosci 50 1 o temperaturze okolo 80°C. Otrzymany roztwór za¬ daje sie woda amoniakalna (o zawartosci NH3 28%) w ilosci 7 do 8 litrów, w wyniku czego z roztworu wytraca sie Pb (OH^ w postaci osadu.Wytracony wodorotlenek odsacza sie od roztworu i nastepnie przemywa woda zdemineralizowana.Przemyty wodorotlenek kieruje sie do procesu su¬ szenia i rozkladu wodorotlenku.Suszenie wodorotlenku prowadzi sie w tempera¬ turze 145°C. W trakcie suszenia zachodzi rozklad wodorotlenku na tlenki olowiu i wode wedlug re¬ akcji: temp.Pb (OH)2 ^ _*-- PibO+H20 145 C W wyniku procesu otrzymuje sie tlenek olowiu (mieszanina tlenków olowiu), który stanowi wsad do procesu redukcji. 5 kg wodorotlenku olowiawego zaladowuje sie do lódki wykonanej ze szkla kwarcowego a na¬ stepnie do retorty kwarcowej ogrzewanej elektry¬ cznie oporowo. Temperatura procesu 145°C, czas 10 godzin.Otrzymany tlenek olowiu poddaje sie kolejno procesowi redukcji.Proces ten przebiega wedlug reakcji: 20 25 30 35 40 45 50 55 60 /5 115683 6 PbO+CO-»Pib+C02 C02+C^2 CO PbO+C^Pb+CO Wegiel do procesu redukcji uzyskuje sie przez spalanie sacharozy w trakcie procesu.Przygotowuje sie mieszanine tlenków i sacha¬ rozy w ilosci 2 kg tlenków i 40 g sacharozy. Ca¬ losc zaladowuje sie do lódki grafitowej. Lódke umieszcza sie w retorcie kwarcowej, która znaj¬ duje sie w piecu elektrycznym oporowym. Pro¬ ces prowadzi sie w zakresfe temperatury od 250°C do 900°C. Czas procesu 5 godzin. Otrzymany olów w postaci - metalicznej poddaje sie trawieniu w 10% wodnym roztworze kwasu azotowego w tem¬ peraturze okolo 50°C.Wybawiony olów w celu odgazowania poddaje sie procesowi rafinacji prózniowej. Rafinacja próz¬ niowa polega na wygrzewaniu olowiu w prózni w temperaturze 600 do 630°C przy cisnieniu 1,33 Pa. 2 kg olowiu zaladowuje sie do lódki grafitowej.Lódke zaladowuje sie do urzadzenia do wygrze¬ wania prózniowego. Proces wygrzewania prowadzi sie 10 godzin, utnzyimujac temperature 600 do 630°C i cisnienie do 1,33 Pa.Olów wygrzany prózniowo poddaje sie proce¬ som przetwórstwa na: granulki, wlewki, prety, druty.Calkowity uzysk otrzymywania olowiu wysokiej czystosci wedlug wynalazku wynosi co najmniej 84%.Sredni sklad chemiczny olowiu otrzymanego we¬ dlug wynalezionego sposobu jest nastepujacy: Pb — 99,9997%, Bi — 0,00002%, Fe — 0,00003%, Cd — 0,000003%, Mg — 0,000005%, Cu — 0,000005%, Ag — 0,00003%, Sb — 0,00005%, Zn — 0,00005%, In — 0,000001%, Al — 0,00004%, Cd — 0,00005%.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób ^azotanowy wytwarzania olowiu wy¬ sokiej czystosci o zawartosci 99,999% Pb i powy¬ zej z olowiu hutniczego gatunku PbO obejmujacy wstepna rafinacje ogniowa mieszanina soli stopio¬ nych o skladzie NaOH+KN03+NaCl, znamienny tym, ze otrzymany w wyniku rafinacji ogniowej produkt rozpuszcza sie w kwasie azotowym a otrzymany azotan olowiawy po oczyszczeniu zada¬ je sie woda amoniakalna w celu stracenia wodoro¬ tlenku olowiawego, nastepnie wodorotlenek olo¬ wiawy rozklada sie termicznie na tlenek olowiu i wode, po czyim tlenek olowiu redukuje sie za pomoca wegla z sacharozy w temperaturze 250— 900°C do olowiu metalicznego, który z kolei oczy¬ szcza sie na drodze rafinacji prózniowej lub stre¬ fowej. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze roztwór azotanu olowiawego oczyszcza sie przez filtracje na plytach celulozowo-azbestowych a wy¬ krystalizowany azotan olDwiawy przemywa sie al¬ koholem etylowym. 10 15 20 25 PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób ^azotanowy wytwarzania olowiu wy¬ sokiej czystosci o zawartosci 99,999% Pb i powy¬ zej z olowiu hutniczego gatunku PbO obejmujacy wstepna rafinacje ogniowa mieszanina soli stopio¬ nych o skladzie NaOH+KN03+NaCl, znamienny tym, ze otrzymany w wyniku rafinacji ogniowej produkt rozpuszcza sie w kwasie azotowym a otrzymany azotan olowiawy po oczyszczeniu zada¬ je sie woda amoniakalna w celu stracenia wodoro¬ tlenku olowiawego, nastepnie wodorotlenek olo¬ wiawy rozklada sie termicznie na tlenek olowiu i wode, po czyim tlenek olowiu redukuje sie za pomoca wegla z sacharozy w temperaturze 250— 900°C do olowiu metalicznego, który z kolei oczy¬ szcza sie na drodze rafinacji prózniowej lub stre¬ fowej.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze roztwór azotanu olowiawego oczyszcza sie przez filtracje na plytach celulozowo-azbestowych a wy¬ krystalizowany azotan olDwiawy przemywa sie al¬ koholem etylowym. 10 15 20 25 PL PL