Технические науки / Металлургия

Грицай В.П., Печенникова В.М., Иванов В.И., Моисейко Ю.В.

Запорожская государственная инженерная академия

ИЗВЛЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ-ПРИМЕСЕЙ ИЗ РАСТВОРОВ СТАННАТА НАТРИЯ

Из вторичного цинкового сырья олово извлекают как побочный продукт. Исходным сырьем являются оловосодержащие плавы, которые получают во время рафинирования чернового свинца от мышьяка и олова.

При гидрометаллургической переработке щелочных плавов с использованием химически очищенной воды или дистиллята в качестве растворителя получают растворы станната натрия, которые характеризуются наличием небольшого количества мышьяка, сурьмы и свинца. В процессе последующего электролиза на катоде вместе с оловом восстанавливаются и указанные примеси.

На основании известных значений электродных потенциалов мышьяка, сурьмы и свинца [1] в лабораторных условиях были проведены исследования по очистке растворов станната натрия от указанных примесей методом цементации с использованием в качестве реагента металлического олова. Результаты исследований позволили установить, что удаление сурьмы и свинца из раствора удовлетворительно происходит при температуре 25 °С в течение 10…20 минут, а мышьяка – в течение 40…60 минут. При этом содержание сурьмы в растворе понижается от 5,10 до 0,10 г/л, свинца - с 3,25 до 0,65 г/л и мышьяка – с 1,40 до 0,72 г/л. Повышение температуры процесса до 75 °С способствует не только еще большему снижению содержания сурьмы (до 0,05 г/л) и мышьяка (до 0,32 г/л) в очищенном растворе, но и возрастанию содержания свинца (до 1,00 г/л).

В промышленных условиях для очистки растворов станната натрия от мышьяка, сурьмы и свинца в качестве цементирующего реагента использовали оловянную губку, полученную электролитическим методом в специальных электролитных ваннах, и оловянные пластины.

Эксперименты проводили в стальном реакторе рабочим объемом 6,5 м³, оборудованным механической мешалкой, обеспечивающей скорость перемешивания раствора 120 мин^-1. Очистке подвергали раствор станната натрия следующего химического состава, г/л: 52,20 олова; 3,75 сурьмы; 2,70 винца; 1,50 мышьяка и 114,0 едкого натра. Выделения примесей из щелочных растворов производили оловянной губкой, которая содержит 65,0% олова; 19,2% свинца; 5,2% сурьмы и 0,3% мышьяка, а также оловянными пластинами толщиной 0,5…0,7 мм, которые отливают из олова марки 03. Отношение расхода реагентов-осадителей к сумме металлов-примесей в растворе примесей составило 1 : 1. Во время каждого эксперимента для очистки 6,5 м³ раствора станната натрия расходовали 74 кг оловянной губки или 48 кг оловянных пластин. Опыты проводили при температуре 30 °С.

Результаты проведенных экспериментов показали, что при использовании в качестве цементирующего реагента оловянной губки интенсивное выделение сурьмы из раствора наблюдали в первые десять минут (до 92,5%) после чего скорость ее цементации заметно понижается. В течение шестидесяти минут из раствора было выделено 94,7% сурьмы. Свинец интенсивно выделяется из раствора в течение первых четырех минут (до 71,0%), далее его скорость осаждения также понижается. Мышьяк, наоборот, в течение первых четырех минут выделяется очень медленно (9,8 %) и только по прохождении пяти минут скорость его выделения из раствора начинает несколько возрастать. В течение шестидесяти минут эксперимента из раствора было извлечено 41,2 % мышьяку. В очищенном растворе после цементации примесей-металлов оловянной губкой зафиксировали, г/л: 57,9 олова; 0,9 мышьяка; 0,7 свинца; 0,2 сурьмы и 112,0 едкого натра.

При использовании в качестве цементирующего реагента оловянных пластин заметно снижается скорость выделения металлов-примесей. Так, сурьма заметно начинает выделяться только через две минуты после начала эксперимента и далее степень осаждения данного металла несколько возрастает, но остается меньше, чем при его выделении с использованием оловянной губки. В течение шестидесяти минут эксперимента из раствора было извлечено 86,7% сурьмы. Свинец также начинает заметно выделяться после обработки очищаемого раствора в течение двух минут, но степень его осаждения по истечении десяти минут не превышает 50,4%. В течение шестидесяти минут зафиксировали извлечение из раствора 67,8% свинца. При обработке раствора оловянными пластинами наблюдали заметное выделение из раствора мышьяка: в течение шестидесяти минут было извлечено 49,0% данного металла. В очищенном растворе наблюдали следующее содержание металлов-примесей, г/л: 58,3 олова; 0,87 свинца; 0,78 мышьяка; 0,5 сурьмы и 110,8 едкого натра.

Испытания в производственных условиях показали, что для предварительной очистки раствора станната натрия от примесей сурьмы, свинца и мышьяка методом цементации рационально применять оловянную губку, которая имеет большую активную поверхность при выделении металлов-примесей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Колодин С.М. Вторичное олово и переработка бедного оловянного сырья. – М.: Металлургия, 1970. – 235 с.