Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

УДК669.447:544.6.018.4-143 ЭЛЕКТРОРАФИНИРОВАНИЕ СВИНЦА ИЗ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ В ХЛОРИДНЫХ РАСПЛАВАХ Ю.Р. Халимуллина1, П.А. Архипов1, П.С. Першин1, Ю.П. Зайков12 Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН, Екатеринбург, Россия 2Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия Аннотация Разработана и апробирована технология электролитического рафинирования свинца в хлоридных расплавах. Было обнаружено, что электрохимические превращения происходят в эквимолярной смеси хлоридов калия и свинца при температуре 500°С. Солевая смесь, помимо выполнения транспортных функций по доставке ионов свинца ккатоду, служит покрывным флюсом, который препятствует вредным выбросам в рабочую зону цеха. Использование расплавленных солей позволяет увеличить скорость процесса (плотность тока 0.7-1.5 А/см2), следовательно, и производительность процесса рафинирования при одинаковых геометрических размерах увеличивается в несколько раз по сравнению с электролитическим рафинированием в водных растворах. Испытания проводили в электролизере оригинальной конструкции с вертикально расположенными электродами. Электролизер позволял единовременно загружать до 50 кг сырья и варьировать токовой нагрузкой в интервале 100-350 А с контролем количества электричества в режиме реального времени. Процесс вели в диапазоне температур 470-530°С. Использовали несколько различных плотностей тока: 0.3, 0.5, 0.7, 1.0 А/см2. Рафинирование свинца вели в гальваностатическом режиме. При всех плотностях тока устанавливался стационарный режим. Конструкция разработанного аппарата обеспечивала равномерное распределение силовых линий электрического поля, что исключало локальный перегрев и позволяло контролировать истинные значения плотности тока. Ключевые слова: рафинирование, солевой расплав, сплав, свинец. ELECTROLYTIC REFINING OF LEAD FRO M SECONDARY RAW MATERIALS I N CHLORIDE MELTS Yu.R. Khalimullina1, P.A. Arkhipov1, P.S.Pershin1, Yu.P. Zaikov12 institute of High-Temperature Electrochemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia 2Ural Federal University, Yekaterinburg, Russia Abstract A technology of lead electrolytic refining in chloride melts was developed and industrially tested. Electrochemical transformations were found to take place in potassium and lead chlorides equimolarmixture at 500°С. The mixture apart fromtransporting lead ions to a cathode served as a cover flux, which prevented polluting emissions to the operation area. The molten salts allowaccelerating the process (current density is 0.7-1.5 A/cm2) and, hence, the refining process efficiency increases at equal dimensions compared with the process of electrolytic refining in water solutions. Tests were performed using a cell of original construction with vertically placed electrodes. The electrolytic cell provided a single load of 50 kg of rawmaterial and current load from 100 to 350 Awith the electricity quantity control in real time operation mode. The process operation temperatures were 470-530°С. The following current densities were used: 0.3, 0.5, 0.7, 1.0 A/cm2. Lead refining was performed under galvanostatic mode. A stationary mode was set at all current densities. The construction of the developed device provided homogeneous distribution of electric lines of force, which prevents local overheating and allows controlling real current density values. Keywords: electrolytic refining, chloride melts, alloys, lead . Аккумуляторный лом и другие материалы, содержащие значительные количества оксидов и сульфатов свинца, могут быть переработаны путем плавки в восстановительной атмосфере при температуре выше 900°С в отражательных печах, отапливаемых газом [1]. В результате отражательной плавки аккумуляторного лома без добавки восстановителя получают малосурьмяный свинец, богатые свинцом шлаки (до 80% Pb, до 10% Sb) и спрудины (всплывающие на поверхность расплава тугоплавкие пленки). Значительное количество свинца и особенно сурьмы улетучивается. С учетом переработки оборотных продуктов может быть достигнуто извлечение свинца до 95% при потерях с газами 5%. По данным [2], в мире работает 47 заводов по производству свинца из первичного сырья и 144 - из вторичного. При переработке вторичного свинцового сырья 39 фирм применяют отражательные печи, прежде всего для плавки шихты с высоким содержанием оксидов и сурьмы. Как и в случае шахтных печей, отражательная плавка связана с серьезными трудностями экологического характера. Широко распространенной технологией (особенно в Европе) является плавка свинецсодержащих фракций в трубчатых вращающихся печах, работающих в периодическом режиме. Возможность использования различных видов топлива, переработки шихты переменного состава, простота аппаратурного оформления позволили им стать основным плавильным агрегатом для предприятий небольшой 294