Спосіб анодного рафінування свинцю і вісмуту від домішок сурми, олова та миш’яку з одночасним одержанням сурми у металевому стані

Спосіб анодного рафінування свинцю І вісмуту від домішок сурми, олова та миш'яку з одночасним одержанням сурми у металевому стані шляхом електролізу розплаву лугу при температурі 350500°С і анодній щільності струму 0,2-3,0 А/см2, відмінний тим, що електроліз ведуть при катодній щільності струму 0,01-0,2 А/см2. Винахід відноситься до технічної електрохімії, зокрема до методів електрохімічного рафінування важких кольорових металів в розплавах. Способи очищення свинцю і вісмуту, які застосовуються в наш час у виробництві (лужне рафінування, електроліз водних розчинів) не дозволяють одночасно в одну стадію з очищенням основного металу отримувати домішки у вигляді товарних продуктів. Перспективним способом для розв'язання цієї проблеми є анодне рафінування в розплавах лугів. Відомо про спосіб анодного рафінування свинцево-сурмяних сплавів електролізом в розплаві гідрооксиду натрію при температурі 400°С. анодній щільності струму 0,04 А/см2, та катодній щільності струму 0,345 А/см2 (А.Г Морачевский и др Журнал прикладной химии, 1996, Т.69, № 1, -С.ЄЗ-68). Відомо також про спосіб анодного рафінування вісмуту від домішок сурми, олова та миш'яку шляхом електролізу в розплаві пугу при температурі 280-340°С і анодній щільності струму 0,1-0,8 А/см2 Катодна щільність струму відповідала анодній (Зарубицкий ОГ. и др Электрохимическое рафинирование тяжелых легкоплавких металлов из расплавленных солей - Киев: Наукова думка, 1971. С. 102-108.). До недоліків цих способів рафінування треба віднести те, що вони не забезпечують одержання металевої сурми Домішки сурми, олова та миш'яку тільки виділяються з похідного металу і переходять в електроліт у вигляді солей. Подальша переробка електроліту з метою розділення лугу і солей домішкових металів є вельми трудомісткою і складною. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним за прототип, є спосіб анодного рафінування свинцево-сурмяних сплавів електролізом в розплаві гідрооксиду натрію при температурі 350-500°С, аноднгй щільності струму 0,17-0,7 А/см2, та катодній 0,22-1,1 А/см2 (Делимарский Ю.К., Колотий А.А. Анодное растворение сплава. свинца с сурьмой, висмутом и серебром в расплавленной щелочи. Украинский химический журнал 1960, Т.25, № 1. • С. 16-24.). У відомому способі — прототипі сурма розчи» няється на аноді і нагромаджується в електроліті. Отримати безпосередньо в процесі електролізу при даній щільності струму металеву сурму на катоді не вдається. Домішки ТІЛЬКИ ВИВОДЯТЬСЯ З СВИНЦЮ В електроліт, а для )х подальшої утилізації потрібна тривала і складна переробка, внаслідок чого збільшуються витрати реагентів і електроенергії, ще знижує ефективність процесу. Однією з причин неможливості виділення в процесі рафінування металевої сурми є висока катодна щільність струму, за якої основним катодним процесом є утворення металевого натрію. Натрій, що утворюється на катоді, вступає у взаємодію з сурмою, утворюючи інтерметалід NaaSb, який розчиняється в електроліті, мігрує до аноду і там розряджається Отримати при цьому на катоді помітну кількість сурми не вдається В основу запропонованого винаходу поставлена задача удосконалення способу анодного рафінування свинцю і вюмуту, в якому внаслідок застосування нових параметрів процесу забезпечується стабільність селективного масопереносу сурми у зв'язку з виключенням виділення натрію на катоді » утворення інтерметалщу Na3Sb. За рахунок цього досягається виділення металевої сурми з розплаву та підвищується ефективність процесу, оскільки знижуються витрати електроенергії і реагентів на переробку лужного плаву Лужний плав може використовуватись багаторазово з лері о ю о ю со < 35050 одичним видаленням осаду металевої сурми із електролізеру Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованому способі анодного рафінування свинцю або вісмуту від домішок сурми, олова та миш'яку електролізом в розплаві лугу при температурі 350500гС і анодній щільності струму 0,2-3,0 А/см, згідно з винпходом. електроліз ведуть при катодній щільності струму 0,01—0,2 А/см . При катоднім щільності струму 0,01—0,2 А/см2 основним катодним процесом є утворення металевої сурми Сурма виділяється у вигляді порошку, що являє собою лускаті пластинки чорного кольору Зчеплення порошку з катодом слабке, він осипається і нагромаджується на дні електролізеру Після закінчення процесу рафінування сурма збирається з днища електролізеру Єлектропгг при відсутності у забрудненому металі значної кількості інших домішок, крім сурми, може використовуватися багаторазово. При катодній щільності струму більше ніж 0,2 А/см2 основним катодним процесом є утворення натрію, виділення металевої сурми не спостерігається. Спосіб набуває недоліків прототипу Зниження катодної щільності струму менше ніж 0.01 А/см? приводить до зниження інтенсивності процесу Швидкість видалення сурми з металу, що очищується, мізерно мала Проведення електролізу за таких умов є недоцільним За наявними у авторів відомостями запропоновані суттєві ознаки, що характеризують сутність винаходу, не вщомі з рівня техніки, отже винахід відповідає критерію "новизна" Сутність винаходу, що заявляється не витікає для фахівця явним чином з відомого рівня техніки. Сукупність ознак, що характеризують відомий спосіб, не забезпечує досягнення нових властивостей і тільки наявність відмінних ознак дозволяє отримати новий технічний результат Отже, винахід, що пропою нується, відповідає критерію "винахідницький рівень" Запропоноване технічне рішення може бути використане на промислових підприємствах з переробки свинцю або вісмуту Спосіб ефективний і дозволяє за одну стадію не тільки знизити вміст сурми, олова та миш'яку у металі, що очищається, але й отримати порошок металево» сурми, з вмістом основного компонента 90-92%. Спосіб випробувано у лабораторних умовах й електролізері типу "тигель й тиглі" На фіг подачо схематичне зображення електролізеру В»н складається із зовнішньої циліндричної корундової склянки (корпус) 1, яка слугує ємкістю для електроліту 2 (розплав лугу). Катодом є нікелева пластина 3, що має форму кільця, розташованого співвісно бічній поверхні корундової склянки 1 В середину катоду 3 встановлено анодний тигель 4 з корундової кераміки, в якому знаходиться анодний метал Струм до аноду подається сталевим дротом 5, ізольованим вщ електроліту трубкою в з корунду. Очищений метал 7 виймається разом з тиглем 4. Металева сурма 8 збирається з дна склянки 1. Спосіб здійснюють слідуючим чином В анодний тигель 4 вміщують похідний сплав. В елєктролізер завантажують зневоджений гідрооксид натрію або калію. На електроди подають напругу Температура в електролізері в процесі очищення підтримується на рівні 350-500°С. У цій конструкції електролізеру площа катоду значно більша площі аноду Співвідношення анодної та катодної площин становить 1 5-1:30 Таким чином, досягається протилежне від відомих способів співвідношення робочої поверхні аноду і катоду, а отже, анодної та катодної щільності струму. Катодна щільність струму завжди нижче анодної і знаходиться в межах 0.01-0,2 А/см2, що забезпечує стабільність селективного масопереносу сурми Внаслідок електролізу, як більш електропозитивний компонент по відношенню до As і Sn, на катоді насамперед виділяється сурма Осад являє собою порошок слабко зчеплений з основою катоду Осипаючись з катоду, він нагромаджується на днищі електролізеру. Після закінчення процесу рафінування свинцю або вісмуту сурму збирають з днища Домішки олова та миш'яку переходять з похідного сплаву у електроліт Електроліт може використовуватися при відсутності значної кількості As таБп багаторазово Приклад 1. Брали зразок свинцево-сурмяного сплаву масою 250 г, що містив 3,24% сурми. У електролізер засипали 400 г зневодженого гідроксиду натрію Електроліз вели при анодній щільності струму 0,4 А/см2 При силі струмі 4 А катодна щільність струму становила 0,07 А/см2. Температура в продовж процесу очищення підтримувалась на рівні 360450Х. Після 120 хвилин електролізу отримано 239 г очищеного свинцю з вмістом сурми 0,0023%. Осад сурми в кількості 6 г був зібраний з дна електролізеру та відмитий від електроліту. Він містив 91,3% металевої сурми, 4,3% нікелю і 2,1% свинцю. Повний склад свинцю до і після очищення приведено у таблиці 1. Таблиця 1 Вміст домішок у зразках свинцю в процесі очищення від сурми Походження зразку Похідний свинець Вміст домішок у свинці, % Sb Sn Си Fe Zn Ag Bl N1 3,24