Реферат

Реферат Общая характеристика процессов рафинирования свинца

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 26.11.2024





Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ФГАОУ ВПО Уральский федеральный университет

имени первого президента РФ Б. Н. Ельцина
 
РЕФЕРАТ


«Общая характеристика процессов рафинирования свинца»
Выполнил:                                                                      Яковлев А.М.

Курс, группа:                                                               3 курс, Мт  38043

Проверил:                                                                    Спитченко В.С.
Екатеринбург

2010

Содержание.

I.           Введение

II.          Технология и этапы рафинирования чернового свинца
2.1   Рафинирование свинца от меди

2.2   Рафинирование свинца от теллура

2.3   Рафинирование свинца от мышьяка, сурьмы и олова

2.4   Очистка свинца от благородных металлов

2.5   Очистка свинца от цинка

2.6   Очистка свинца от висмута

2.7   Качественное рафинирование свинца (от кальция и магния).

2.8  

Стр. 3

Стр. 5
Стр. 5

Стр. 7

Стр. 7

Стр. 8

Стр. 9

Стр. 10

Стр. 11



I.                 
Введение



Черновой свинец, получаемый при плавке свинцовых концентратов любым методом, всегда содержит примеси: медь, сурьму, мышьяк, олово, висмут, благородные металлы и другие элементы. Общее содержание примесей достигает 2–10 %. Необходимость очистки (рафинирования) чернового свинца обусловлена, во-первых, тем, что примеси, несмотря на малое содержание их в сплаве, сильно изменяют физические и химические свойства свинца, делая его непригодным для использования в промышленности. Во-вторых, многие примеси в черновом свинце представляют большую ценность для народного хозяйства и должны быть при рафинировании извлечены в отдельный продукт. Иногда общая стоимость примесей в черновом свинце превышает стоимость самого свинца. Состав чернового свинца различных заводов приведен в табл. 1

Конечная степень очистки от основных примесей регламентируется ГОСТ 3778-77 (табл. 2).

На свинцовых заводах получают свинец марок С0, С1, С2 и С3, широко применяемых в различных отраслях промышленности. Необходимое количество особо чистого свинца (марки С00, С000, С0000, ГОСТ 3778-74) для нужд радиоэлектронной техники и для использования в новых областях науки и техники получают по специальной технологии.

Рафинирование чернового свинца от примесей проводят одним из двух методов: пирометаллургическим или электролитическим (в водных растворах).                                             

                                                                             Таблица 1.




Электролитическое рафинирование экономически выгодно проводить при небольшом содержании примесей в черновом металле, в основном, от благородных металлов и висмута на небольших по мощности заводах. Из-за малой интенсивности процесса, сложной схемы переработки электролитного шлама, больших капиталовложений, высокой токсичности электролита, при большом содержании в черновом свинце разнообразных примесей электролитическое рафинирование нецелесообразно.

В настоящее время на всех отечественных и большинстве зарубежных заводах используют пирометаллургический метод рафинирования. При огневом (пирометаллургическом) способе очистки чернового металла используют различия физических и химических свойств свинца и элементов-примесей:

растворимость, температура плавления или кипения, окислительную способность или сродство к сере, а также возможность образования соединений, нерастворимых в свинце.

При пирометаллургическом рафинировании из чернового свинца последовательно удаляют следующие металлы:

Ø    медь ликвацией и с помощью обработки расплава элементарной серой;

Ø    теллур с помощью металлического натрия в присутствии едкого натра;

Ø    мышьяк, сурьму и олово в результате окислительных операций;

Ø    серебро и золото с помощью металлического цинка;

Ø    цинк окислением в свинцовой ванне или в щелочном расплаве, вакуумированием и другими способами;

Ø    висмут – удаляют металлическим кальцием, магнием, сурьмой, при этом происходит загрязнение свинца этими металлами;

Ø    кальций, магний и сурьму качественным рафинированием.

На каждой стадии рафинирования образуются съемы (промежуточные продукты), в которые переходят примеси и часть свинца. Их подвергают самостоятельной переработке.

Существенным недостатком применяемой в последнее время на отечественных заводах пирометаллургической технологии рафинирования чернового свинца является использование периодических процессов. При периодических процессах режим работы рафинировочного оборудования (котлов) чрезвычайно тяжелый. Температура свинца в котлах за кратковременный период изменяется от 330 до 550 °С. Частые теплосъемы, термические удары, воздействия на внутренние стенки котла агрессивных компонентов приводят к тому, что срок службы этого агрегата редко превышает два года.
II.              
Технология и этапы рафинирования чернового свинца


Технологическая схема рафинирования свинца приведена на рис. 1
2.1 Рафинирование свинца от меди

Рафинирование свинца от меди. Процесс обезмеживания чернового свинца – начальная операция в процессах как пирометаллургического, так и электролитического рафинирования. Многостадийный процесс рафинирования свинца начинается с обезмеживания, так как медь является основной примесью (содержание ее в черновом свинце достигает 2–3 %), выход промпродуктов с ней наиболее значителен, при этом уходит в оборот основная масса свинца; обезмеживание свинца с переводом меди в промпродукт в некоторой степени затрагивает извлечение в них других металлов; освобождение от меди на начальной стадии процесса позволяет получать на последующих этапах более или менее чистые по меди промпродукты других металлов.

Процесс очистки чернового свинца от меди осуществляют в две стадии: грубое и тонкое обезмеживание.

Грубое (предварительное) обезмеживание основано на малой растворимости меди в свинце, уменьшающееся с понижением температуры расплава.

PbS + 2[Cu]Pb = (Cu2S)шт + [Pb]Pb


Рис. 1. Технологическая схема огневого рафинирования чернового свинца

Тонкое обезмеживание чернового свинца основано на введении в расплав веществ, образующих с примесями тугоплавкие соединения, не растворяющиеся в свинце. Такими веществами могут быть элементарная сера, хлористый алюминий, едкий натр в присутствии сульфидов.

[Pb]Pb + [S]Pb = [PbS]Pb

2[Cu]Pb + [PbS]Pb= Cu2Sтв + [Pb]Pb

2.2 Рафинирование свинца от теллура

Рафинирование свинца от теллура. В процессе переработки свинцового сырья теллур на 60–70 % переходит в черновой свинец. Содержание его в рафинируемом металле равно 0,005–0,01 %.

Технология извлечение теллура из чернового свинца основана на способности теллура образовывать с металлическим натрием устойчивое и практически нерастворимое в свинце соединение – теллурид натрия Na2Te, обладающее высокой температурой плавления (953 °С), а также меньшей, чем у свинца, плотностью, что обеспечивает хорошее разделение теллурида натрия и свинца в результате ликвации Na2Te к поверхности ванны.

Na2Te хорошо растворяется в расплавленной щелочи – NaОН. Чтобы собрать и сконцентрировать образовавшийся теллурид натрия, на поверхности свинца создают слой расплава щелочи.
2.3 Рафинирование свинца от мышьяка, сурьмы и олова

Рафинирование свинца от мышьяка, сурьмы и олова. Операция рафинирования свинца от мышьяка, сурьмы и олова проводится перед операцией обессеребрения, так как их наличие затрудняет процесс выделения благородных металлов.

Способы рафинирования от этих металлов основаны на том, что такие примеси обладают большим сродством к кислороду, чем свинец.

В промышленности применяют два способа рафинирования: окислительный и щелочной. Оба могут быть осуществлены в периодическом и непрерывном режимах.

Окислительное рафинирование осуществляют в небольших отражательных печах путем подачи воздуха к поверхности свинцовой ванны или продувки ее воздухом при температуре 750–800 °С.

Щелочное рафинирование основано на способности оксидов мышьяка, сурьмы и олова образовывать со щелочью нерастворимые в свинце соединения (Na3AsO4, Na3SbO4, Na2SnO3).

Процесс осуществляется при температуре 400–450 °С и складывается из следующих основных этапов: окисление примесей в расплавленном свинце (в качестве окислителя на практике используют натриевую селитру (NaNO3)); взаимодействие образующихся оксидов мышьяка, сурьмы и олова с расплавом щелочи (NaОН), сопровождающееся переводом примесей в щелочной плав; разделение металлической фазы и щелочного плава с после- дующей их переработкой.

Последовательность удаления примесей в ходе окислительного рафинирования в соответствии с энергией образования оксидов такова: олово, мышьяк, сурьма:

2(PbO) + [Sn]Pb = 2[Pb] + (SnO2)

3(PbO) + 2[As]Pb = 3[Pb] + (As2O3)

3(PbO) + 2[Sb]Pb = 3[Pb] + (Sb2O3)
2.4 Очистка свинца от благородных металлов

Очистка свинца от благородных металлов. В черновом свинце содержится до 3 кг/т благородных металлов, главным образом серебра. Поэтому операцию очистки свинца от благородных металлов называют обессеребрение. Свинцовые заводы – основные производители серебра.

Благородные металлы могут быть удалены из свинца следующими способами: окислительным плавлением (купелированием), дробной кристаллизацией, очисткой цинком.

При окислительном плавлении свинец продувают воздухом при 900–960 °С. Весь свинец при этом окисляется, а золото и серебро получают в остатке в виде сплава. А оксид свинца затем восстанавливают до металла. Остаточное содержание благородных металлов в восстановленном свинце составляет 20 г/т. Процесс сопровождается большими потерями металлов (свинца, золота, серебра), низким качеством очистки и большими эксплуатационными расходами.

Дробная кристаллизация основана на явлении ликвации. При медленном охлаждении свинца в интервале температур 324–304 °С происходит кристаллизация чистого свинца на поверхности расплава, а благородные металлы накапливаются в маточном расплаве. Когда концентрация благородных металлов в маточном расплаве достигает 2 %, производят купелирование. В очищенном свинце содержится до 16 г/т благородных металлов.

Наиболее эффективный способ обессеребрения свинца основан на способности золота и серебра образовывать с металлическим цинком прочные интерметаллические соединения с высокой температурой плавления. Цинк при этом в свинце почти не растворяется. Плотность образующихся твердых сплавов меньше, чем у свинца, и они всплывают на поверхность свинцовой ванны в виде твердой пены, которую удаляют. Остаточное содержание в свинце благородных металлов не превышает 5 г/т.

Основная реакция процесса обессеребрения может быть записана следующим образом:

[Ag]Pb + m[Zn] = AgZnm

Золото в процессе очистки свинца от благородных металлов удаляется в первую очередь, что связано с большим сродством этого металла к цинку, чем у серебра. Поэтому при небольшой добавке цинка можно золото выделить в отдельный съем:

AgZnm + [Au]Pb = [Ag]Pb + AuZnm





2.5 Очистка свинца от цинка

Очистка свинца от цинка. После операции обессеребрения, при которой в металл был введен металлический цинк, содержание его в свинце достигает 0,5–0,7 %. Поэтому в общем цикле рафинирования свинца от при месей предусмотрена специальная операция обесцинкования, которая проводится после удаления благородных металлов.

Очистку свинца от цинка можно осуществить различными способами: окислительным, щелочным и вакуумным.

Окислительное рафинирование основано на большем сродстве кислорода к цинку, чем к свинцу, и на низкой растворимости соединений окисленного цинка в жидком свинце.

Рафинирование осуществляется путем продувки через свинец воздуха, водяного пара или кислорода. Окисление воздухом ведут при температуре 800–900 °С в отражательных печах.

Основная реакция процесса:

[Zn]Pb + 1/2O2 = (ZnO)
В процессе окисления на поверхности свинца образуются порошкооб-разные цинксодержащие дроссы, которые периодически удаляют шумовкой. Окислительным рафинированием можно снизить содержание цинка в свинце до 0,0004 %.

Окислительное рафинирование имеет существенные недостатки: длительность процесса (до 24 ч); значительные потери свинца с отходящими газами и со съемами; вредные и тяжелые условия труда.

Щелочное рафинирование свинца от цинка проводят таким же образом, как и щелочное рафинирование свинца от мышьяка, сурьмы и олова. Отличие состоит только в том, что вводить в расплав селитру (NaNO3) не нужно, так как цинк хорошо окисляется и кислородом воздуха, и едким натром (NaOН):

4[Zn]Pb + 8NaOH = (Na2O·4ZnО) + 3(Na2O) + 4H2

4[Zn]Pb + 2О2 + 2NaOH = (Na2O·4ZnО) + H2О
2.6 Очистка свинца от висмута

Очистка свинца от висмута. Концентрация висмута в черновом свинце редко превышает десятые доли процента (до 0,4 %). По своим физико-химическим свойствам этот металл очень близок к свинцу, самостоятельных руд не образует. В кристаллической решетке галенита замещает свинец.

Мировое производство этого металла относительно невелико (около 4 500 т) и целиком связано со свинцовой подотраслью.

Очистка свинца от висмута осуществляется с помощью способа Кролля-Бетгертона. В основу метода положена способность висмута образовывать интерметаллические соединения с кальцием и магнием, обладающими высокой температурой плавления.
2.7  Качественное рафинирование свинца (от кальция и магния).

Качественное рафинирование свинца (от кальция и магния). После обезвисмучивания в свинце остается 0,03–0,07 % кальция и 0,12–0,18 % магния, а также некоторые количества сурьмы и цинка.

Цель качественного рафинирования – очистка свинца от этих примесей реагентов. Для их удаления проводят окончательное рафинирование свинца продувкой его воздухом (при 750–800 °), хлорированием (при 400–500 °С) или щелочным способом. Чаще всего применяют последний способ.

Процесс проводят в обычных рафинировочных котлах с добавкой щелочи (NaOH) и селитры (NaNO3). Кальций, магний и сурьма обладают высоким сродством к кислороду и поэтому легко окисляются непосредственно селитрой, кислородом воздуха или глетом, образующимся при взаимодействии NaNO3 с жидким свинцом:

5Са + 2NaNO3 = 5СаО + Na2O + N2

5Mg + 2NaNO3 = 5MgО + Na2O + N2

2Sb + 4NaOH + 2NaNO3 = 2Na3SbO4 + N2 + 2H2O
Расход щелочи небольшой и рассчитан на получение твердых плавов, которые снимают с поверхности свинца шумовкой. Выход плавов составляет 3–5 % от массы свинца, содержание свинца в них 45–55 %. В плавы переходит от 1,5 до 3,8 % свинца в виде PbO и Pb3O4.

Практика проведения процесса заключается в следующем. После обезвисмучивания свинец разогревают до 400–420 °С, и на поверхность расплава при перемешивании загружают щелочь и селитру. За счет экзотермических реакций окисления примесей и свинца температура ванны поднимается до 600–650 °.

Заводы, проводящие совместную очистку от кальция, магния, сурьмы и цинка, расходуют 2,5–3,6 кг щелочи и 1,5–2,8 кг селитры на 1 т свинца. Если до обезвисмучивания свинец был очищен от цинка, то расход реагентов снизится на 50–70 %.

Плавы качественного рафинирования перерабатывают совместно с общей шихтой, направляют их на агломерацию или непосредственно в шахтную печь.

Полученный после этой заключительной операции свинец разливают на карусельной или ленточной разливочной машине в чушки массой 30–40 кг, которые являются конечной продукцией заводов.


1. Диплом на тему Влияние полоролевых стереотипов на ценностные выборы подростков в аспекте здоровьесбережения
2. Реферат Система права РФ
3. Реферат на тему Gun UnControl Essay Research Paper Gun Control
4. Реферат Арнольд, Юрий Карлович
5. Реферат Фінансові компанії
6. Контрольная работа на тему Демографическая ситуация в Республике Коми
7. Реферат Государственная регистрация недвижимости 2
8. Реферат на тему Совершенствование стимулирования труда за счет улучшения рабочих мест
9. Реферат на тему King Lear And Divine Justice Essay Research
10. Реферат Жизнь и творчество Сальвадора Дали