Способ получения свинца

 

Изобретение относится к электрическому получению металлов электролизом. Сущность: свинец получают путем электролиза в электролите из расплава гидроксида натрия с растворенным в нем свинецсодержащим сырьем, в качестве которого используют кристаллогидрат оксида свинца (II) nPbO·H₂O при 1<n≥ 3 или кристаллогидрат оксида свинца в смеси с оксидами свинца при их содержании 1 50 мас. 1 табл.

Изобретение относится к электролитическому получению металлов электролизом.

Известен способ получения свинца при восстановительной плавке свинецсодержащего сырья. Этот способ является экологически вредным, так как сопровождается уносом свинца отходящими газами из печи в окружающую среду.

Известен способ получения свинца, включающий загрузку свинецсодержащего сырья в электролизер, содержащий расплавленный электролит на основе гидроксида натрия, проведение электролиза и извлечение свинца из электролизной ванны. В качестве исходного сырья в этом способе используют оксид свинца (II).

Недостатком этого способа является соосаждение натрия со свинцом на катоде при истощении электролита по свинцесодержащему сырью и сложность контроля за выработкой свинецсодержащих компонентов.

Целью изобретения является создание экологически чистого способа получения свинца, позволяющего контролировать содержание сырья в электролите.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве свинецсодержащего сырья используют кристаллогидрат оксида свинца (II) nPbO˙H₂O при 1<n ≅3 или его смесь с оксидом свинца.

Существо способа заключается в следующем.

В электролизер, наполненный расплавленным гидрооксидом натрия NaOH, загружают кристаллогидрат оксида свинца в количестве 10-20% от массы загруженного гидроксида натрия и при температуре 500-650^оС проводят электролиз. При электролизе на аноде выделяется кислород, а на катоде свинец, не требующий дальнейшего рафинирования и переплавки. Использование кристаллогидрата оксида свинца (II) в качестве свинецсодержащего сырья предотвращает осаждение натрия на катоде, поскольку вода, входящая в состав кристаллогидрата оксида свинца (II), разряжается на катоде при более положительном потенциале, чем ионы натрия. При истощении электролита по свинецсодержащему сырью на катоде наряду со свинцом будет выделяться газообразный водород, выделение пузырьков газа на катоде служит сигналом для очередной загрузки свинецсодержащего сырья в электролизер. Кристаллогидрат оксида свинца может вводиться в электролит в смеси с оксидами свинца. Содержание оксидов свинца в такой смеси находится в пределах 1-50 мас.

Пpимеры выполнения способа. Электрохимическая ячейка выполнена в виде стакана из алунда, в котором находились стальной катод, никелевый анод, расплавленный электролит и термопара.

П р и м е р 1. В стакан помещали обезвоженный гидроксид натрия NaOH и после его расплавления вводили кристаллогидрат оксида свинца (II)-nPbO˙H₂O 1<n≅3 в количестве 10-20 мас. от массы загруженного гидроксида Na (110 г NaOH). При температуре электролита 500-650^оС к электродам подключили источник постоянного тока и проводили электролиз в течение 2-3 ч при плотности тока на катоде 0,3-5 А/см² и плотности тока на аноде 0,6-4,5 А/см². Напряжение на ячейке 3,5-4,5 В. По окончании электролиза извлекали металлический свинец. Зная количество выделившегося свинца и количество пропущенного электричества, рассчитывали выход свинца по току, который всегда превышая 90% а при n=2, J=4 А/см², Т=550^оС, PbO=15% выход по току составил 97% П р и м е р 2. В стакан помещали обезвоженный гидроксид натрия /NaOH/ и после его расплавления вводили кристаллогидрат оксида свинца (II)-nPbO˙H₂O 1<n≅3 в смеси с оксидами свинца при содержании оксидов свинца 1,25 и 50 мас. соответственно. Масса смеси составляла 10-20 мас. от массы загруженного гидроксида натрия (110-120 г NaOH). При температуре электролита 500-600^оС к электродам подключали источник постоянного тока и проводили электролиз в течение 2-3 ч при плотности тока на катоде 0,3-0,5 A/см² и плотности тока на аноде 0,6-4,5 А/см². Напряжение на ячейке 3,5-4,5 В. В окончании электролиза извлекали металлический свинец. Зная количество выделившегося свинца по току.

Результаты экспериментов приведены в таблице.

Даже в случае содержания 50 мас. оксидов свинца в смеси, содержание воды в кристаллогидрате оксида свинца достаточно для того, чтобы недостатки прототипа были устранены.

Способ получения свинца в промышленном масштабе имеет преимущества перед используемым в настоящее время промышленным способом в улучшении санитарно-гигиенических условий труда и снижении загрязнений воздушного бассейна окружающей среды. Выделяющийся при электролизе кислород не содержит пыли свинца, что значительно упрощает очистку газов и достижению предельно допустимой концентрации по свинцу на рабочем месте.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВИНЦА, включающий электролиз в электролите из расплава гидроксида натрия с растворенным в нем свинецсодержащим сырьем, отличающийся тем, что в качестве свинецсодержащего сырья используют кристаллогидрат оксида свинца (II) n PbO · H₂O при 1 < n ≅ 3 или кристаллогидрат оксида свинца в смеси с оксидами свинца при содержании оксидов свинца 1 50 мас.

РИСУНКИ

Рисунок 1