Введение к работе
Актуальность работы. Современные технологические схемы переработки одного и вторичного сырья являются в основном пирометаллургическими и сопро-шдаются образованием больших количеств газов и пылей. Необходимость очист-i и обезвреживания газов, кроме экологических причин, обусловлена высоким со-:ржанием в пылях и возгонах ценных компонентов, в том числе тяжелых и редких зталлов.
Состав и количество пылей во многом зависит от совершенства технологи-;ского процесса производства металлов, поэтому наиболее разумным является шплексный подход к решению проблемы защиты окружающей среды - создание ззотходных и малоотходных технологий, обеспечивающих наиболее полное ис-эльзование всех составляющих рудного и вторичного сырья.
В настоящее время на предприятиях, перерабатывающих медьсодержащее лрье, скопилось значительное количество свинцово-оловянных кеков, получаемых результате гидрометаллургической переработки цинковых пылей по стандартной гхнологии. Наличие в кеках в значительных количествах таких металлов, как сви-ец, медь, цинк, кадмий, золото, серебро, индий, делает необходимым поиск путей ереработки этого сырья. Проблема их переработки актуальна в связи с резким со-ращением выпуска свинца из вторичного сырья. Кроме того, складирование таких олупродуктов экологически небезопасно.
Представляют интерес гидрометаллургические схемы с использованием ор-шических растворителей, а также комбинированные схемы, включающие как пи-ометаллургическую, так и гидрометаллургическую переработку продуктов.
Работа посвящена исследованию способов переработки свинцово-оловянных еков и поиску рациональных схем их переработки.
Цель работы - выбор технологии, позволяющей с минимальными затратами омплексно извлекать ценные компоненты из свинцово-оловянных кеков медепла-ильного производства. Предметом изучения выбраны: кинетика и механизм провеса карбонизации сульфата свинца и кинетика анодного растворения сплавов свинец-олово» различного состава, а также определяющие стадии технологическо-
го процесса: катодное осаждение сплавов «свинец-олово», выбор оптимальных; ловий содово-восстановительной плавки карбонизированного свинцово-оловяннс кека, электролиз свинцово-оловянных сплавов.
Научная новизна. Впервые показано, что при карбонизации сульфата сві ца увеличение концентрации Na2C03 до 0.7М приводит к снижению скорости щ цесса, а дальнейшее увеличение - к росту скорости. Это связано с изменением с става и морфологии продуктов реакции, образующихся на поверхности части сульфата свинца.
При анодном растворений свинцово-оловянных сплавов в различных злі тролитах увеличение содержания олова в сплаве обуславливает увеличение плоті сти тока пассивации и потенциала пассивации. Коэффициент переноса (Р) в кремі (КФВ) и борфтористоводородном (БФВ) электролитах близок к 1, что указывает преимущественно диффузионный контроль при анодном растворении. Для борфт ристоводородного электролита область кинетического контроля несколько шире, (3 также достаточно высоко.
При увеличении потенциала выше потенциала пассивации на поверхнос анода образуется труднопроницаемая шламовая пленка, снижающая скорость пг. цесса. При реверсе потенциала из области высоких анодных поляризаций обратно растворения пленки не происходит.
Увеличение степени поляризации приводит к снижению энергии активац и переходу процесса из кинетического режима в диффузионный.
Практическая ценность. Предложена технология переработки свинцої оловянных кеков от выщелачивания цинковых пылей медеплавильного произволе ва с получением товарных продуктов.
Рекомендованы для промышленного внедрения параметры основных техн логических операций и модель, прогнозирующая показатели работы, состав проду тов и энергетические затраты.
Результаты работы приняты в качестве исходных для разработки технолог ческого регламента участка по переработке свинцово-оловянных кеков ЗАО «К ровградская металлургическая компания».
Методика исследований. Использованы методы анализа сырья и получае-!ых продуктов: весовой, объемный, рентгенофлюоресцентный, металлографиче-кий, спектральный, фазовый химический.
Применены методы исследований: метод вращающегося диска, вольтамне-ометрический, математическое моделирование, планирование экспериментов.
Экспериментальные данные обработаны с помощью компьютерных про-рамм математической статистики.
На защиту вынесены:
- показатели выщелачивания свинцово-оловянных кеков в аминсодержащих
астворителях и карбонизации сульфата свинца раствором карбоната натрия;
- результаты лабораторных и укрупненных испытаний содово-
осстановительной плавки карбонизированного свищово-оловянного кека;
особенности катодного осаждения и анодного растворения сплавов «сви-ец-олово»;
результаты лабораторных и укрупненных испытаний по электрорафиниро-інию свинцово-оловянных сплавов.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на:
- Первой НТК РегиональногоУрО АИН РФ «Наука и инженерное творчест-
э - XXI веку», Екатеринбург, 1995.
- Международном семинаре «Моделирование, новые технологии, контроль
анализ систем, явлений тепло- и массопереноса», Екатеринбург, 1996.
II Международном симпозиуме «Проблемы комплексного использования уд (МС ПКИР-96)», С-Петербург, СПбГГИ ТУ, 1996.
Международной выставке и НТК по переработке техногенных образова-ий «Техноген-97», Екатеринбург, 1997.
Публикации. По результатам работы опубликована брошюра, три статьи и евять тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и ислючения. Материал изложен на 190 страницах машинописного текста, содержит
26 таблиц, 79 рисунков, 1 приложение, имеет библиографический список, вклю чающий 113 наименований.