Способ электролитического получения свинца


 


Владельцы патента RU 2487199:

Учреждение Российской академии наук Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН (RU)

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению свинца электролитическим способом. Способ включает электролитическое рафинирование свинца в расплаве галогенидов солей с использованием жидкометаллических катода и анода. При этом процесс электролиза ведут с применением одного и более биполярного электрода, в качестве которого используется жидкий свинец, при катодной плотности тока от 0,5 до 2,0 А/см2, анодной от 0,3 до 1,5 А/см2 и температуре 450-600°С. Обеспечивается повышение степени очистки чернового свинца от примесей. 1 табл.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению свинца электролитическим способом.

Известен способ рафинирования висмутистого свинца (Делимарский Ю.К., Зарубицкий О.Г и др. Цветная металлургия, 1974, №15, с.23-25) [1]. Сущность известного способа заключается в очистке свинца посредством анодной поляризации в расплавленной эвтектической смеси PbCHl2 (18 мол.%) - ZnCl2 (30 мол.%) - KCl (52 мол.%) при плотности тока 0,38-0,40 А/см2 в интервале температур 440-470°С. Данный способ характеризуется недостаточной глубиной очистки свинца, низкой производительностью процесса из-за низкой плотности тока, а также требует применения дорогостоящего реагента ZnCl2 и дополнительных энергозатрат в связи с необходимостью предварительной подготовки электролита.

Известен способ рафинирования свинца от примесей (RU 2291213, опубл. 2006 г.) [2]. Способ включает анодную поляризацию расплава, содержащего хлориды калия и свинца, при этом анодную поляризацию чернового свинца проводят при плотности тока 0,41-1,2 А/см2 в интервале температур 480-700°С при концентрации KCl 30-50 мол. %. Расплав свинца помещают в электролизер с разделенными друг от друга катодным и анодным пространствами, при этом анодом служит черновой свинец, а катодом - графитовый электрод, расположенный над катодным пространством. В систему заливают расплав хлоридов калия и свинца и при наложении постоянного тока производят электролиз. Полученный на катоде свинец содержит, мас.%: 0,0001 Ag; 0,0005 Bi; 0,0005 As; 0,0007 Sn; 0,015 Sb. Применение в известном способе прямого одностадийного анодно-катодного рафинирования ограничивает возможность повышения чистоты катодного металла: полученный катодный металл по содержанию сурьмы не соответствует требованиям действующего стандарта. Кроме того, ведение процесса в интервале температур от 600 до 700°С вызывает интенсивное испарение компонентов расплава, что приводит к изменению состава и температуры плавления электролита.

Задача предлагаемого изобретения заключается в электролитическом получении металлического свинца с высокой степенью чистоты, без применения дорогостоящих реагентов и обеспечении надежности работы электролизера.

Для достижения поставленной задачи проводят электролитическое рафинирование металлического свинца в расплаве галогенидов солей с использованием жидкометаллических катода и анода. При этом процесс электролиза ведут с применением одного и более биполярного электрода, в качестве которого используется жидкий свинец, при катодной плотности тока от 0,5 до 2,0 А/см2, анодной от 0,3 до 1,5 А/см2, температуре 450-600°С.

Сущность способа заключается в следующем. Расплавленный черновой свинец помещают в анодную часть электролизера, свинец марки C1 - в биполярную и катодную части. При включении постоянного электрического тока поверхность чернового свинца приобретает положительный заряд, поверхность биполярного жидкометаллического электрода, контактирующая с анодным электролитом, - отрицательный заряд, а поверхность, контактирующая с катодным электролитом, - положительный заряд. Под воздействием электрического тока на аноде происходит растворение свинца до катионов Pb2+, которые переходят в солевой расплав, и осаждаются на отрицательно заряженной поверхности биполярного электрода. Далее процесс повторяется, и на катоде осаждается свинец, прошедший двойную электролитическую очистку. Таким образом, в отличие от способа [2], высокая степень очистки чернового свинца от примесей достигается за счет двойной электролитической очистки, достигаемой применением жидкометаллических биполярных электродов, количество которых можно изменять в зависимости от требуемой чистоты катодного свинца. Использование биполярного электрода обеспечивает последовательное уменьшение концентрации электроположительных металлов-примесей от анодного к биполярному и от биполярного к катодному жидкометаллическому электроду. Это позволяет применять более широкий интервал плотности тока. Исходя из этого, заявляемый интервал величин анодной и катодной плотности тока выбран в зависимости от концентрации электроположительного компонента сплава. Чем меньше концентрации металлов-примесей, тем выше будет значение плотности тока. Соответственно, при увеличении концентрации металлов-примесей необходимо уменьшить плотность тока. Рекомендуемый интервал плотности тока обусловлен с одной стороны скоростью процесса, с другой - чистотой катодного металла. Ниже ia 0,3 А/см2 и iк 0,5 А/см2 будет низкая производительность процесса, выше ia 1,5 А/см2 и iк 2,0 А/см2 - концентрация электроположительного компонента превысит допустимый уровень в катодном металле. При этом температурный интервал от 450 до 600°С, превышающий температуру плавления не более чем на 50°С, позволяет минимизировать испарение расплава.

Новый технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в повышении степени очистки чернового свинца от примесей.

Способ апробирован в опытно-промышленном масштабе и иллюстрируется примером практического применения. Электролитическое получение свинца осуществляли в электролизере, имеющем монолитно выполненный корпус, изготовленный из жаропрочного бетона. Внутреннее пространство корпуса разделено перегородкой на две части: анодную и катодную. Нижняя часть электролизера разделена бетонными перегородками по металлу на три части: анодную, биполярную и катодную - таким образом, что биполярный металл имеет контакт как с анодным электролитом, так и с катодным. Подвод тока к электродам осуществляется графитовыми стержнями. Загрузка, выгрузка металла и отбор проб для химического анализа осуществляется через алундовые трубы. Реализация заявляемого способа в электролизере предполагает последовательное выполнение следующих действий:

- начальная загрузка металла;

- подача токовой нагрузки на электроды;

- наплавление электролита;

- установка уровней анодного и катодного электролитов;

- загрузка чернового свинца;

- выгрузка катодного металла;

- отбор проб.

Опытные испытания способа проводили с токовой нагрузкой до 1 кА в течение 15 суток в расплаве из хлоридов калия и свинца при непрерывном контроле режимов процесса рафинирования.

Технологические параметры осуществления способа:

анодная плотность тока от 0,3 до 1,5 А/см2
катодная плотность тока от 0,5 до 2,0 А/см2
токовая нагрузка от 200 до 1000 А
- температура процесса от 450 до 600°С

Состав чернового свинца, мас.%: сурьма от 1,0 до 1,5; висмут от 0,01 до 0,02; мышьяк от 0,05 до 0,07. Результаты процесса электрорафинирования, включая химический состав исходных материалов и продуктов электрорафинирования, приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, полученный на катоде свинец содержал в мас.%: <0,0003 Ag; <0,003 Bi; <0,0005 As; 0,0006 Sn; 0,0004 Sb, что соответствует требованиям ГОСТ 3778-98.

Таблица
Металл Содержание компонентов, мас.%
Sb Sn Cu Bi Zn Fe As Ag Pb
Исходный 1,39 0,0006 <0,001 0,032 <0,0003 <0,0003 0,02 0,003 Ост.
Катодный 0,0004 0,0006 0,001 <0,003 <0,0003 <0,0003 <0,0005 <0,0003 Ост.
Анодный 33,10 0,0020 0,001 0,430 <0,0003 0,0025 0,31 0,040 Ост.

Способ электролитического получения свинца рафинированием в расплаве галогенидов солей с использованием жидкометаллических катода и анода, отличающийся тем, что процесс электролиза ведут с применением одного и более биполярного электрода, в качестве которого используется жидкий свинец, при катодной плотности тока от 0,5 до 2,0 А/см2, анодной от 0,3 до 1,5 А/см2 и температуре 450-600°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области рафинирования тяжелых цветных металлов электролитическим способом в расплаве солей. .

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к электролизеру для извлечения индия из расплавов сплавов. .
Изобретение относится к способу получения вольфрама и/или вольфрамовых сплавов или содержащих вольфрам соединений с помощью электрохимического восстановления из расплавленных солей.
Изобретение относится к металлургии, в частности к глубокой очистке висмута от радиоактивного загрязнения полонием и свинцом, содержащим примесь радионуклида свинца, распад которого приводит к накоплению полония в очищаемом висмуте.

Изобретение относится к электролизеру для рафинирования свинца в солевом расплаве. .

Изобретение относится к электролизеру для рафинирования чернового свинца. .

Изобретение относится к металлургии индия и может быть использовано в технологии переработки отходов и рафинирования индия электролизом в расплаве. .
Изобретение относится к способу получения кремния нано- или микроволокнистой структуры путем электролитического рафинирования материала, содержащего кремний. .

Изобретение относится к области электрохимического получения платиновых металлов, в частности к способу очистки расплавленного хлоридного электролита для получения платиновых металлов, который может быть использован в электронной и радиотехнической промышленности.

Изобретение относится к электролитическому устройству для использования в способе извлечения оксидов. .
Изобретение относится к области металлургии неметаллов, а именно к производству электролитического кремния в виде сплошных слоев толщиной от 1 мкм до 1 мм, которые могут найти применение в фотонике, полупроводниковой технике, для производства «солнечных батарей» и т.д
Изобретение относится к получению топлива для энергетических реакторов. Способ получения металлического урана включает электролиз диоксида урана в расплаве хлоридов лития и калия в электролизере с графитовым анодом и металлическим катодом и выделение металлического урана на катоде и диоксида углерода на аноде. Предварительно готовят смеси диоксида урана и углерода в мольном соотношении 6:1 и 1:1 путем измельчения соответствующих порошков, брикетируют полученные порошки в таблетки. В анодное пространство электролизера, образованное сосудом с пористыми стенками, размещенным в керамическом тигле, загружают таблетки, полученные из смеси диоксида урана и углерода, и расплав хлоридов лития и калия. В катодное пространство электролизера, образованное стенками сосуда с пористыми стенками и керамическим тиглем, загружают расплав хлоридов лития и калия и тетрахлорид урана в количестве 5-15 мас.% от хлоридов лития и калия. Электролиз осуществляют при температуре электролита 500-600°С, катодной плотности тока 0,5-1,5 А/см2, анодной плотности тока 0,05-1,5 А/см2, в атмосфере аргона с периодической загрузкой в анодное пространство таблеток из смеси диоксида урана и углерода. Выход металлического урана по току составляет 80-90% от теоретического. 1 пр.

Изобретение относится к установке для извлечения драгоценных металлов платиновой группы из отходов нефтехимических катализаторов, каталитических сорбентов автомобильного и водного транспорта и др. Установка содержит модель пирогидролиза, модуль аффинажа, побудитель расхода, систему вентиляционной очистки и последовательно соединенные транспортными трубопроводами фторный электролизер, фторатор со фторной горелкой и узел металлокерамических фильтров. Причем первый выход узла металлокерамических фильтров соединен с первым входом модуля аффинажа металлов от фтора. Второй выход узла металлокерамических фильтров соединен с первым входом модуля пирогидролиза. Водородный резервуар электролизера соединен, во-первых, со вторым входом модуля аффинажа от фтора, а во-вторых, соединен со фторатором. Первый выход модуля пирогидролиза соединен с первым входом электролизера, предназначенного для подачи в него фтористого водорода. Первый выход модуля аффинажа от фтора предназначен для вывода готовой продукции. Второй выход модуля аффинажа от фтора соединен с первым входом электролизера. Второй выход модуля пирогидролиза предназначен для вывода оксидов, а второй вход модуля пирогидролиза предназначен для подвода пропана и кислорода. Третий выход модуля пирогидролиза предназначен для вывода абгазов и соединен с всасывающим патрубком побудителя расхода, нагнетающий патрубок которого соединен с системой вентиляционной очистки. Обеспечивается повышение выхода готового продукта и снижение до минимума объема отходов. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу получения свинца. Способ включает электролиз в расплаве галогенидов солей с использованием жидкометаллических катода и анода из чернового свинца. При этом электролиз ведут с использованием пропитанной расплавом галогенидов солей керамической диафрагмы, изготовленной плазменным напылением корундового порошка, с объемной пористостью не более 30%, проницаемую для расплавленного солевого электролита и непроницаемую для выделившегося катодного свинца. Процесс электролиза проводят при одинаковой катодной и анодной плотностях тока от 0,5 до 1,5 А/см2 и температуре 450-500°C. Техническим результатом является снижение удельного расхода электроэнергии с сохранением степени очистки чернового свинца от примесей и устойчивой работы в технологическом режиме 1 табл.
Наверх