31.2 Расчет щелочного рафинирования чернового свинца

При щелочном рафинировании требуется удалить из чернового свинца, т: Sb 312,65•0,0147=4,60; As 312,65•0,004=1,25; Sn 312,65•0,0004=0,13.

Для удаления примесей используют NaOH и NaNO₃.

При нагревании до 300–400⁰С селитра разлагается. При этом образуется Na₂O, восполняющая убыль едкой щелочи, и выделяется кислород. Под действием указанных реагентов примеси окисляются и образуют соли – арсенаты (As₂O₅•3Na₂O), станнаты (SnO₂•Na₂O) и антимонаты (Sb₂О₃ •3Na₂О).

Эти соли отделяются от свинца и концентрируются в щелочном расплаве.

Окись свинца также способна соединяться с едким натром, с образованием желтого плюмбита (PbO•Na₂O). Но свинец вытесняют из него примеси. Образуется белый щелочной расплав. Удельный расход реагентов при щелочном рафинировании с целью удаления мышьяка, олова и сурьмы приведен ниже (по данным Г.Г. Уразова, В.С. Ловчикова и Б.М. Лившиц), кг/кг:

NaOH NaNO₃

Мышьяк 1,066* 1,10

Олово 4,0 0,52

Сурьма 2,50 0,63

*При рафинировании мышьяковистого свинца, не содержащего олова и сурьмы, для расчета рекомендуется удельный расход едкого натра увеличить в 2,5 раза.

Расход NaOH: 2,5•4,60+1,066•1,25+4,0•0,13=12,35 т.

Расход NaNO₃: 0,63•4,60+1,10•1,25+0,52•0,13=4,35 т.

Щелочные плавы после рафинирования содержат антимонат, (мольная масса 254,8), станнат (мольная масса 212,7) и арсенат натрий (мольная масса 207,9), а также избыток едкого натра и содержащиеся в последнем примеси Na₂CO₃ и NaCl.

Масса антимоната натрия (таблица 6) равна 254,8•4,60/121,8=9,62т, в том числе Na₂O 3•62/509,6•9,62=3,51 т. Количество арсената натрия равно 207,9 •1,25/74,9=3,47 т, в том числе Na₂O 3•62•3,47/207,9=3,10 т.

Количество станната натрия равно 212,7•0,13/118,7=0,23 т, в том числе Na₂O 62•0,23/212,7=0,07 т.

Поступит Na₂O из селитры 62•4,35/170=1,59 т.

Для образования антимоната, станната и арсената натрия; будет израсходовано Na₂O из едкого натра (3,51+3,10+0,07)–1,59=6,68–1,59=5,09 т, что в пересчете на едкий натр составит 80/62•5,09=6,57 т.

Количество избыточного едкого натра составят 12,35–6,57=5,78 т.

Для рафинирования свинца будет использоваться технический едкий натр, который содержит 94% NaOH, 4% Nа₂СО₃ и 2% NaCl, а также регенерированный продукт, который имеет более высокое содержание Na₂CO₃. С учетом этого принимаем для расчета следующий усредненный состав едкого натра: 92,7% NaOH, 5,3% Na₂CO₃ и 2% NaCl.

Расход технического и регенерированного едкого натра составит 12,35/0,927=13,32 т, с ним поступит Na₂CO₃ 13,32•0.053=0,71 т и NaCl 13,32•0,02=0,26 т.

Принимаем содержание металлического свинца в щелочных плавах равным 5%. Тогда количество щелочных плавов составит (9,62+3,47+0,23+5,78+0,71+0,26)/0,95=20,07/0,95=21,13 т. Количество свинца в плавах равно 21,13–20,07=1,06 т.

Полученные данные по массе и составу щелочных плавов приводим ниже: кг %

Na₃SbО₄ 9,62 45,53

Na₂AsO₄ 3,47 16,42

Na₃SnО₃ 0,23 1,09

NaOH 5,78 27,35

Na₂CO₃ 0,71 3,36

NaCl 0,26 1,23

Pb 1,06 5,02

Итого 21,13 100,0

В результате щелочного рафинирования, в свинце остается не более 0,0005% Sb и меньше 0,001% As и Sn.

В таблице 71 приведены температурный режим, продолжительность отдельных операций с указанием реагентов, применяемых при рафинировании чернового свинца на практике.

ТАБЛИЦА 71 Продолжительность отдельных операций рафинирования чернового свинца

Операции рафинирования	Температура, 0С	Продолжительность, ч	Применяемые реагенты
Набор чернового свинца, съем сухих шликеров* Ликвация, съем жирных шликеров, тонкое обезмеживание, съем сульфидных шликеров Обестеллуривание Первое щелочное рафинирование от мышьяка и сурьмы Обессеребривание Грубое и тонкое обезвисмучивание Второе щелочное (качественное) рафинирование Разливка	600–650 330–500 370–380 450–550 550–325 340–370 450–550 450–480	12–14 6–8 2–3 6–20 12–16 10–20 6–8 –	Sэл Naмет, NaОН NaОН, NaNO3 Znмет Ca, Sb, As NaОН, NaNO3

*при периодическом обезмеживании в котлах.