31.6 Расчет обесцинкования свинца

Задачей обесцинкования свинца является не только очистка; свинца, но и регенерация введенного в процессе обессеребривания его цинка. Поэтому выбираем процесс вакуумного обесцинкования, позволяющий эффективно решить поставленную задачу в отличие от окислительных и хлорных способов. Вакуумный метод обесцинкования основан на значительном различии давлений паров свинца и цинка. Вакуумное обесцинкование проводят при температуре 600⁰С и остаточном давлении 0,05 мм рт. ст. При указанной температуре отношение давления пара цинка и пара свинца над расплавом равно 900. Количество цинка при содержании его 0,6% и массе, обессеребренного свинца, поступающего на обесцинкование, 299,46 т/сут составляет 299,46•0,006=1,80 т. В результате получают сконденсированный металл, содержащий 1,53 т Zn и 0,27 т Рb (1,8 т/сут). Извлеченный цинк используется снова при обессеребривании новых порций свинца.

Количество свинца в обесцинкованном свинце (без учета потерь) 296,35–0,27=296,08 т/сут. Содержание Рb в обесцинкованном свинце 98,96/(1–0,006)=99,56%. Количество; обесцинкованного свинца 296,08/0,9956=297,39 т/сут.

По данным выполненных расчетов составляем таблицы 74 и 75.

31.7 Расчет обезвисмучивания свинца

Обезвисмучивание свинца осуществляют при помощи кальция, магния и сурьмы. Процесс проводят в два приема. Вначале производят грубое обезвисмучивание присадками кальция и магния.

При растворении в свинце кальция и магния образуется малорастворимое в свинце соединение Bi₂CaMg₂, произведение растворимости которого при 330⁰С, по М.П. Смирнову, равно

Пр _Bi2CaMg2 = [Bi]²•[Ca]•[Mg]²=1,78•10^-8

При этом удаляется большая часть висмута, до содержания его в свинце 0,01–0,02%. Затем проводят тонкое обезвисмучивание, причем опять при помощи присадок кальция, магния и сурьмы с удалением висмута до 0,004%.

В этих условиях образуется соединение Ca₅Mg₁₀Sb₅Bi. Выход сурьмяных дроссов составляет 1,5–2,0% от количества расплава. Продолжительность обезвисмучивания 6–12 ч. Расход реагентов определяется исходным содержанием висмута в свинце и требуемой глубиной очистки свинца:

Содержание висмута, %	0,05–0,10	0,10–0,20	0,20–0,25	0,25–0,35	0,35–0,50
Расход реагентов, кг/т:
кальция	0,41	0,62	0,80	0,80	1,0
магния	1,25	1,52	1,66	1,87	2,08

ТАБЛИЦА 73 Баланс металлов электротермической переработки серебристой пены

Статьи баланса	Всего, т	Pb			Zn			Ag(+Au)
		Содержание, %	Масса, т	Извлечение, %	Содержание, %	Масса, т	Извлечение, %	Содержание, %	Масса, т	Извлечение, %
Загружено: серебристой пены	9,2	64,5	5,94	-	24,24	2,23	-	8	0,736	-
Получено: серебристого свинца цинка металлического шлака, трассы и пыли, потери	6,671 2,166 –	88,14 7,8 –	5,88 0,04 0,02	99 0,7 0,3	1,05 97,9 –	0,07 2,12 0,04	3 95 2	10,81 0,3 –	0,721 0,006 0,009	98 0,8 1,2
Итого	–	–	5,94	100,0	–	2,23	100,0	–	0,736	100,0

ТАБЛИЦА 74 Материальный баланс обессеребривания свинца, т

Статья баланса	Всего	Pb			Ag			Zn
		Содержание, %	Масса,т	Распределение,%	Содержание, %	Масса,т	Распределение,%	Содержание, %	Масса,т	Распределение,%
Задано: Свинца Цинка из пены Цинка из свинца Цинка со склада	306,7 2,166 1,8 –	99,31 1,8 15 –	304,58 0,04 0,27 –	99,9 0,01 0,09 –	0,25 – – –	0,767 – – –	100 – – –	– 98,2 85 –	– 2,12 1,53 0,82	– 47,43 34,23 18,34
итого	310,66	–	304,89	100	–	0,767	100	–	4,47	100
Получено: Свинца Богатой пены Бедной пены	299,46 9,2 3,07	98,95 64,5 84,7	296,35 5,94 2,60	97,2 1,95 0,85	– 8 1,0	– 0,736 0,031	– 96 4	0,6 24,24 14,3	1,8 2,23 0,44	40,27 49,89 9,84
итого	–	–	304,89	100	–	0,767	100	–	4,47	100

ТАБЛИЦА 75 Материальный баланс обесцинкования свинца, т

Статьи баланса	Всего	Pb			Zn
		Содержание, %	Масса, т	Извлечение, %	Содержание, %	Масса, т	Извлечение, %
Задано: свинца Получено: свинца цинка оборотного потерь	299,46 297,39 1,80 –	98,96 – 15 –	296,35 296,08 0,27 –	– 99,91 0,09	0,6 – 85 -	1,80 – 1,53 0,27	– – 85 15
Итого	–	–	296,35	100	–	1,80	100

Расход сурьмы составляет 0,2–0,3 кг/г. На обезвисмучивание поступает свинца 297,39 т/сут при содержании в нем 0,35% Bi. На всю операцию обезвисмучивания потребуется реагентов, кг: Са 297,39•0,80=237,91, Mg 97,39•1,87=556,12.

Заводы проводят операцию обезвисмучивания по одному из следующих двух способов.

По первому способу сначала в ванне расплавляют богатые оборотные дроссы и реагенты и снимают богатые товарные дроссы, которые направляют на извлечение висмута. Затем вводят бедные оборотные дроссы от предыдущей операции, охлаждают ванну и снимают оборотные дроссы. Это позволяет экономно расходовать реагенты, но требует повышенных трудовых затрат.

По второму способу все висмутистые дроссы не оборачивают, а объединяют и перерабатывают в отдельном котле. Их расплавляют в присутствии NaOH, окисляя кальций и магний. Полученный свинец содержит 2–3% Bi, принимаем 3%. Количество такого свинца 297,39•0,0035/0,03=34,70 т/сут.

Его рафинируют по полной схеме и повторно обезвисмучивают присадкой кальция и магния, получают богатые дроссы, содержащие 8–10% Bi. Расход кальция на 1 т свинца составляет 2–2,5 кг, или 2,25•34,70•0,001=0,078 т; магния 5–6 кг, или 5,5•34,70•0,001=0,191 т.

Богатые дроссы еще раз обрабатывают NaOH, получают товарный свинцововисмутовый сплав, содержащий 9–11% Bi. Принимаем для расчета, что содержание висмута в товарном свинцововисмутовом сплаве составляет 11%. Количество висмута, поступающее с исходным свинцом, составляет 297,39•0,0035=1,041 т/сут.

Принимаем извлечение висмута из чернового свинца в товарный свинцововисмутовый сплав 85%, что составляет 1,041•0,85=0,885 т/сут или 0,885•337=298,25 т/год.

Количество свинцововисмутового сплава составляет 0,885/0,11=8,05 т/сут или 8,05•337=2712,85 т/год. Считаем содержание свинца в свинцововисмутовом сплаве 88%, что составляет 8,05•0,88=7,11 т/сут, или 2712,85•0,88=2387,31 т/год.