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

и средней мощности. Вращающиеся печи оказались очень удобными в работе и применяются во многих странах мира как в качестве единственной печи для выплавки свинца в одну стадию, так и в качестве вспомогательной, используемой для обеднения шлака первой стадии, например, шлака печи Austmelt [3]. В настоящее время промышленное рафинирование свинца проводится в несколько основных стадий: подготовка шихты, восстановительная плавка и последовательное удаление примесей в котлах (обезмеживание, окислительное рафинирование от сурьмы, мышьяка и олова, обессеребрение, обезвисмучивание, щелочное рафинирование от кальция, магния, сурьмы и цинка) [4]. Длительность, трудоемкость и энергозатраты стадий удаления примесей зависит от качества конечного продукта. Таким способом выгодно получать свинец марок С2, С1 ГОСТ 3778-98. При получении свинца марок С00, С000 по ГОСТ 22861-93 таким методом процесс рафинирования становится длительным, многостадийными приведет к увеличению себестоимости в 1.5-2 раза. С развитием атомной промышленности в скором времени будет востребовано производство чистого свинца и сплавов Pb-Bi определенного состава, применяемых в качестве жидкометаллических теплоносителей [5]. В лаборатории электродных процессов Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН ведутся комплексные исследования для создания научных основ электрохимической технологии рафинирования свинца в хлоридных расплавах. Изучены физико-химические свойства эквимолярной смеси KCl-PbCl 2 [ 6 , 7], кинетика электродных процессов при электроосаждении ионов свинца [ 8 , 9], электрорастворение свинца из его сплавов [10]. В настоящей работе приведены результаты по апробированию технологии в электролизерах с токовой нагрузкой от 100 до 500 А. Переход от лабораторной ячейки к промышленному электролизеру обычно связан с изменением тепловых и электрических полей, что в свою очередь существенно влияет на гидродинамическую обстановку внутри высокотемпературного аппарата. Для выяснения этих вопросов был изготовлен электролизер с токовой нагрузкой от 300 до 500 А и проведены его тепломеханические и технологические испытания. В работах [11, 12] показано, что реальная величина плотности тока на отдельных участках жидкометаллического анода отличается от значения средней плотности тока, рассчитанной на всю геометрическую поверхность. Для обеспечения равномерного распределения силовых линий электрического поля по площади электродов были разработаны и протестированы три конструкции электролизеров. Электролизер с биполярным металлическим электродом Установка электролитического рафинирования (рис.1) представляет собой емкость, которая по электролиту с помощью графитовой перегородки разделена на две части: анодную и катодную, а по металлу на три части: анодную, биполярную и катодную. Перегородка из графита со стороны катодной части экранирована изолятором. Анодный и катодный электролиты имеют электрический контакт через биполярный жидкометаллический электрод. Анодный металл через графитовый токоподвод и медные шины соединен с положительным полюсом источника постоянного тока. Отрицательный полюс источника через медные шины подключен к цилиндрическому графитовому катоду. Рис. 1. Конструкция электролизера с биполярным металлическим электродом Стенки электролизера выполнены из огнеупорного бетона, состоящего из высокоглиноземистого коррозионностойкого цемента марки ВГКЦ-75-0.5 по ТУ 5737-006-00284345-99, и шамотной крошки. Толщина стенки не менее 200 мм. Снаружи металлический кожух из стального листа толщиной 10 мм. Технологические процессы в данной конструкции аппарата можно представить следующим образом. На анод загружают черновой свинец с содержанием примесей, приведенным в табл.1. Таблица 1. Содержание примесей в анодном металле Состав Концентрация примесей, мас. % Sb Sn Cu Zn Bi Fe As Ag Pb № 1 1.39 0.0006 <0.0003 0.0003 0.032 <0.0003 0 . 0 2 0 0.003 Ост. № 2 1 . 0 2 0.0004 <0.0003 0 . 0 0 0 2 0.025 <0.0003 0.006 0.003 Ост. № 3 1.96 0 . 0 2 <0.0003 0.0003 0.016 0.008 0.005 0.003 Ост. 295