RU2219265C2

RU2219265C2 - Method of refining lead to remove antimony, tin, and arsenic impurities

Info

Publication number: RU2219265C2
Application number: RU2001123174/02A
Authority: RU
Inventors: З.И. Вайсгант; А.Г. Морачевский; М.Н. Хабачев
Original assignee: Ооо "Эльта"
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2003-12-20

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy. SUBSTANCE: method comprises preliminary treatment consisting in addition of aluminum to lead melt at temperature not exceeding 680-750 C, stirring, settling, and subsequent final refinement. The latter operation ensuring production of high-grade lead is accomplished via cooling melt at velocity 10 deg/min to 350 C, while simultaneously removing solid takeoffs, followed by anodic polarization in sodium hydroxide at 360-380 C during no longer than 2 h. EFFECT: increased degree of refinement, reduced process time, and avoided use of expensive and dangerous reagents. 1 tbl

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к очистке свинца от примесей сурьмы, олова, мышьяка и других примесей. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the purification of lead from impurities of antimony, tin, arsenic and other impurities.

Из анализа уровня техники известны способы рафинирования свинца, например:
1. Смирнов М.П. Рафинирование свинца и переработка полупродуктов. - М.: Металлургиздат, 1977, с. 226-228, 280.From the analysis of the prior art, methods for refining lead are known, for example:
1. Smirnov M.P. Lead refining and intermediate processing. - M.: Metallurgizdat, 1977, p. 226-228, 280.

2. Делимарский Ю.К., Колотий А.А. Украинский химический журнал, 1960, т. 26, 1, с. 16-24. 2. Delimarsky Yu.K., Kolotiy A.A. Ukrainian Chemical Journal, 1960, v. 26, 1, p. 16-24.

3. Патент Японии 52-39375 "Способ рафинирования свинца от примесей". кл. 10P 3, опубл. в 1977 г. 3. Japan patent 52-39375 "Method for the refinement of lead from impurities." class 10P 3, publ. in 1977

4. Авт. свид. СССР 889727 "Способ рафинирования свинца от примесей", заявл. 21.03.80, заявка 2896568/22-08, опубл. 15.12.81 (Бюл. 46), МПК С 22 В 13/06. 4. Auth. testimonial. USSR 889727 "Method for the refinement of lead from impurities", decl. 03/21/80, application 2896568 / 22-08, publ. 12.15.81 (Bull. 46), IPC C 22 V 13/06.

Общим недостатком этих аналогов является неглубокая степень рафинирования свинца и его сплавов. A common disadvantage of these analogues is the shallow degree of refining of lead and its alloys.

Наиболее близким заявляемому изобретению является способ рафинирования свинцово-сурьмяного сплава в две стадии (Патент России 2130087, кл. 6 С 22 В 13/06, опубл. 10.05.99. Бюллетень 13). Сущность прототипа заключается в очистке свинцово-сурьмяного сплава в две стации: вначале в расплав вводят алюминий или алюминиево-магниевые сплавы (степень очистки по сурьме на этой стации рафинирования достигает 0,1%), затем вводят магний и хлористый свинец или смесь едкого натра и натриевой селитры (содержание сурьмы по окончании процесса рафинирования составляет 0,001%). The closest to the claimed invention is a method of refining lead-antimony alloy in two stages (Russian Patent 2130087, CL 6 C 22 In 13/06, publ. 10.05.99. Bulletin 13). The essence of the prototype is to clean the lead-antimony alloy in two stations: first, aluminum or aluminum-magnesium alloys are introduced into the melt (the degree of purification by antimony at this refining station reaches 0.1%), then magnesium and lead chloride or a mixture of sodium hydroxide are introduced and sodium nitrate (antimony content at the end of the refining process is 0.001%).

Недостатками способа являются:
- значительная продолжительность процесса (более 5 часов), приводящая к повышенному расходу реагентов и энерго- и трудозатрат;
- использование дорогостоящих и/или опасных в использовании реагентов: хлорида свинца (токсичен), натриевой селитры (взрывоопасна) и магния (огнеопасен и дорогостоящий);
- недостаточная глубина очистки (очистка свинца по сурьме соответствует свинцу марки C1).The disadvantages of the method are:
- a significant duration of the process (more than 5 hours), leading to increased consumption of reagents and energy and labor costs;
- the use of expensive and / or hazardous reagents to use: lead chloride (toxic), sodium nitrate (explosive) and magnesium (flammable and expensive);
- insufficient cleaning depth (antimony lead cleaning corresponds to C1 grade lead).

Предлагаемым изобретением решается задача повышения степени очистки свинца от примесей сурьмы, олова и мышьяка с их массовой долей менее 0,0005%, что соответствует свинцу марки С0 (ГОСТ 3778-84) с одновременным уменьшением продолжительности процесса и без применения дорогих или опасных реагентов. Для достижения этого технического результата свинец предварительно очищают введением в расплав свинца алюминия при температуре, не превышающей 680÷750^oС, при перемешивании с последующим отстаиванием. После этого производят доочистку за счет охлаждения со скоростью не более 10 град•мин^-1 до температуры около 350^oС с последующим удалением твердых съемов, а затем - анодной поляризацией в гидроксиде натрия при температуре 360÷380^oС с продолжительностью не более 2 часов.The present invention solves the problem of increasing the degree of purification of lead from impurities of antimony, tin and arsenic with their mass fraction of less than 0.0005%, which corresponds to lead of grade C0 (GOST 3778-84) with a simultaneous decrease in the duration of the process and without the use of expensive or dangerous reagents. To achieve this technical result, the lead is preliminarily purified by introducing aluminum into the melt of lead at a temperature not exceeding 680 ÷ 750 ^o C, with stirring, followed by settling. After that, post-treatment is carried out by cooling at a speed of no more than 10 deg • min ^-1 to a temperature of about 350 ^o C, followed by removal of solid samples, and then anodic polarization in sodium hydroxide at a temperature of 360 ÷ 380 ^o C with a duration of no more than 2 hours .

Сущность способа заключается в следующем. В расплав свинца вводят алюминий при температуре 680÷750^oС, производят перемешивание в течение 15 мин. От взаимодействия указанного компонента с примесями образуются тугоплавкие интерметаллические соединения, всплывающие на поверхность и переходящие в шлак (твердые съемы). Далее производят охлаждение расплава со скоростью не более 10 град•мин^-1 при отключенном нагревательном устройстве до 350^oС. После этого твердые съемы удаляются. Содержание примесей после этой стадии очистки составляет не более 0,015 мас.%.The essence of the method is as follows. Aluminum is introduced into the lead melt at a temperature of 680 ÷ 750 ^o C, stirring is carried out for 15 minutes. The interaction of this component with impurities results in the formation of refractory intermetallic compounds that float to the surface and pass into slag (solid removal). Next, the melt is cooled at a speed of no more than 10 deg • min ^-1 with the heating device turned off to 350 ^o C. After that, the solid removals are removed. The content of impurities after this stage of purification is not more than 0.015 wt.%.

Далее производят электролитическое рафинирование, которое заключается в следующем. Next, produce electrolytic refining, which is as follows.

Расплав свинца помещают в электролизер. Электролизер состоит из железного сосуда цилиндрической формы, в котором размещен корундовый тигель с доочищаемым aнoднo-поляризованным жидким свинцом, находящимся в контакте с токоподводом. Внешний сосуд поляризован отрицательно и служит катодом. В систему заливают расплав гидроксида натрия (электролит) и при наложении постоянного тока производят электролиз. The molten lead is placed in an electrolyzer. The electrolyzer consists of a cylindrical iron vessel in which a corundum crucible is placed with a refined anodized polarized liquid lead in contact with the current lead. The outer vessel is negatively polarized and serves as a cathode. Sodium hydroxide melt (electrolyte) is poured into the system and, when a direct current is applied, electrolysis is performed.

Контроль и регулирование температуры осуществляют автоматически с применением термопары. Содержание примесей в свинце после очистки определяют методом спектрального анализа. Temperature control and regulation is carried out automatically using a thermocouple. The content of impurities in lead after purification is determined by spectral analysis.

Сущность изобретения поясняется следующим примером. The invention is illustrated by the following example.

Производится очистка свинца следующего состава, %: Sb 1,9; As 0,6; Sn 0,054. Навеска свинца погружается в корундовый тигель и нагревается в электропечи сопротивления. В расплавленный свинец вводят алюминий при температуре 680÷750^oС и производят перемешивание в течение 15 мин. Затем производят охлаждение расплава свинца со скоростью не более 10 град•мин^-1 до температуры около 350^oС, потом образовавшиеся интерметаллиды удаляют. После этого расплав свинца помещают в корундовый стакан электролизера и производят электрохимическое рафинирование в расплавленном гидроксиде натрия при температуре 360÷380^oС в течение не более 2 часов при плотности анодного тока i_A= 0,01÷0,02 A•см^-2. В процессе проведения электролиза указанные примеси свинца переходят в виде шлама в расплавленный гидроксид натрия. Через 2 часа электролизер отключают. Содержимое анодной емкости переливают в железный поддон и после остывания производят спектральный анализ на содержание примесей в свинце.Lead is cleaned with the following composition,%: Sb 1.9; As 0.6; Sn 0.054. A portion of lead is immersed in a corundum crucible and heated in an electric resistance furnace. Aluminum is introduced into the molten lead at a temperature of 680 ÷ 750 ^{° C.} and stirring is carried out for 15 minutes. Then the lead melt is cooled at a speed of no more than 10 deg • min ^-1 to a temperature of about 350 ^o C, then the formed intermetallic compounds are removed. After that, the lead melt is placed in a corundum glass of the electrolyzer and electrochemical refining is carried out in molten sodium hydroxide at a temperature of 360 ÷ 380 ^o C for no more than 2 hours at an anode current density i _A = 0.01 ÷ 0.02 A • cm ^-2 . During the electrolysis, these lead impurities are transferred in the form of sludge into molten sodium hydroxide. After 2 hours, the electrolyzer is turned off. The contents of the anode container are poured into an iron tray and, after cooling, a spectral analysis is carried out for the content of impurities in lead.

Результаты анализа по предлагаемому способу и прототипу приведены в таблице. The results of the analysis of the proposed method and prototype are shown in the table.

Способ по прототипу проверялся, кроме сурьмы, также в отношении примесей олова и мышьяка. The prototype method was tested, in addition to antimony, also in relation to tin and arsenic impurities.

Испытания проведены на предприятии по переработке вторичных цветных металлов (ООО "Деметра", г. Псков). The tests were carried out at the enterprise for the processing of secondary non-ferrous metals (LLC "Demetra", Pskov).

Результаты замеров показывают, что рафинирование свинца по предлагаемому способу позволяет очистить свинец от примесей сурьмы, мышьяка и олова до величины менее 0,0005%, что соответствует чистому свинцу марки С0 (ГОСТ 3778-84). The measurement results show that the refining of lead according to the proposed method allows to clean the lead from impurities of antimony, arsenic and tin to a value of less than 0,0005%, which corresponds to pure lead grade C0 (GOST 3778-84).

Claims

The method of refining lead from antimony, tin and arsenic impurities, including preliminary cleaning, which consists in introducing aluminum into the lead melt at a temperature not exceeding 680-750 ° C, mixing, settling and subsequent post-treatment, characterized in that the subsequent post-treatment to obtain lead is not brand SB below the melt cooling is carried out initially at a rate of not more than 10 degrees min ^-1 to a temperature of 350 ° C with removal of solid detachably and then - anodic polarization in sodium hydroxide at a temperature of 360-380 ° C with a duration of n over 2 hours.