Журналы →  Цветные металлы →  2017 →  №11 →  Назад

К 85-летию академической науки Урала
Название Получение свинца с использованием расплавленных хлоридных электролитов
DOI 10.17580/tsm.2017.11.01
Автор Архипов П. А., Халимуллина Ю. Р., Холкина А. С., Молчанова Н. Г.
Информация об авторе

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, Екатеринбург, Россия:

П. А. Архипов, ст. науч. сотр., эл. почта: arh@ihte.uran.ru
Ю. Р. Халимуллина, науч. сотр., эл. почта: yu.halim@ihte.uran.ru
А. С. Холкина, мл. науч. сотр., эл. почта: a.kholkina@mail.ru
Н. Г. Молчанова, науч. сотр., эл. почта: molchanova@ihte.uran.ru

Реферат

Проведено испытание двух видов конструкций электролизеров для рафинирования свинца, полученного из промпродуктов производства цветных металлов. Первая конструкция ящичного типа с горизонтальными жидкометаллическими электродами, разделенными диэлектрическими сплошными перегородками. Вторая — типа «тигель в тигле» с горизонтально расположенными жидкометаллическими электродами, разделенными пористой стенкой внутреннего тигля. Испытания показали, что в представленных конструкциях электролизеров происходит эффективное отделение свинца от металлов-примесей и за одну стадию электрорафинирования на катоде можно получать сортовой свинец. Однако в электролизере ящичного типа из-за малых анодных плотностей тока процесс рафинирования более продолжителен, чем в электролизере с внутренним пористым тиглем, корме того, значительное напряжение на электродах (7–9 В) говорит о высоких энергетических затратах. Горизонтальное расположение жидкометаллических электродов приводит к неравномерному распределению токовой нагрузки по поверхности металла. В результате истинные величины плотностей тока не соответствуют плотностям тока, рассчитанным на геометрические размеры анода и катода. Это приводит к нарушению технологических режимов процесса электрорафинирования. Использование керамической пористой стенки внутреннего тигля во второй конструкции электролизера в несколько раз уменьшает межэлектродное расстояние, сокращает количество необходимого электролита (KCl – PbCl2), снижает напряжение на электродах до 1,2–2,0 В, что значительно повышает эффективность процесса электрорафинирования свинца от металлов-примесей. На катоде получен товарный продукт в виде марочного свинца, а на аноде — сплавы с повышенным содержанием ценных компонентов (Sb, Bi, Ag).

Проведенные исследования (частично) выполнены с использованием оборудования центра коллективного пользования «Состав вещества» ИВТЭ УрО РАН и совместной лаборатории УрФУ и ИВТЭ УрО РАН «Высокотемпературные устройства для распределительной электрохимической энергетики».

Ключевые слова Свинец, висмут, сурьма, электролизер, расплав, жидкометаллический электрод, сплав
Библиографический список

1. Теймурова Э. А., Ахмедова М. М., Гейдаров А. А. и др. Современное состояние и тенденции развития мирового производства и потребления свинца // Химическая промышленность. 2016. Т. 93, № 2. С. 98–108.
2. Морачевский А. Г. Физико-химия рециклинга свинца. — СПб. : Изд-во Политех. ун-та, 2009. — 270 с.
3. Корнеев С. И. Международный обзор рынка цветных металлов // Цветные металлы. № 3. 2016. С. 5–7.
4. Морачевский А. Г. Отработавшие свинцовые аккумуляторы — важнейший источник вторичного свинца // Металлургия. 2014. № 4 (207). С. 127–137.
5. Гончаров Г. В. Российский рынок цветных металлов: вчера, сегодня, завтра // Цветная металлургия. 2014. № 5. С. 32–36.
6. Сорокина В. С., Бессер А. Д. О рафинировании вторичного чернового свинца // Цветные металлы. 2006. № 1. С. 18–23.
7. Штойк С. Г. Опыт использования европейских технологий рециклинга свинца в России // Цветные металлы. 2008. № 1. С. 33–35.
8. Davey T. R. The Physical Chemistry of Lead Refining // Lead-Tin-Zinc’80 : proceedings of a World Symposium on Metallurgy and Environmental Control. — Las Vegas : TMS-AEME, 1980. P. 477–507.
9. Greenwood J. N. The Refining and Physical Properties of Lead // Metallurgical reviews. 1961. Vol. 6, No. 1. P. 279–351. DOI: 10.1179/mtlr.1961.6.1.279
10. Zaykov Yu. P., Arkhipov P. A., Khalimullina Yu. R., Ashikhin V. V. Cathode processes in KCl – PbCl2 melt // Proceedings of the ninth Israeli-Russian bi-national workshop. — Belokurikha, 25–30 July 2010. P. 186–197.
11. Pershin P., Khalimullina Yu., Arkhipov P., Zaykov Y. The Electrodeposition of Lead in LiCl – KCl – PbCl2 and LiCl – KCl – PbCl2 – PbO melts // Journal of the Electrochemical Society. 2014. Vol. 161, No. 14. P. D824–D830. DOI: 10.1149/2.0051501jes
12. Зайков Ю. П., Архипов П. А., Ашихин В. В., Халимуллина Ю. Р. Разделение сплавов Pb – Sb электролизом в хлоридном расплаве // Расплавы. 2008. № 6. С. 59–63.
13. Ефремов А. Н., Архипов П. А., Зайков Ю. П. Распределение постоянного тока по поверхности жидко металлического анода и в объеме электролита PbCl2 – KCl // Известия вузов. Цветная металлургия. 2007. № 3. С. 12–19.
14. Ефремов А. Н., Архипов П. А., Зайков Ю. П. Моделирование электрического поля в электролизере с жидкометаллическим анодом // Расплавы. 2012. № 5. C. 37–42.
15. ТУ 2184-072-00209527–2001. Калий хлористый 98%-ный. — Введ. 2004-01–01.
16. ГОСТ 4210–77. Свинец двуххлористый. Технические условия.
17. ГОСТ. 3778–98. Свинец. Технические условия. — Введ. 2001-01–07.
18. Пат. 2522920 РФ. Электролизер для тонкослойного электролитического рафинирования металлического свинца / Архипов П. А., Зайков Ю. П., Халимуллина Ю. Р. ; заявл. 04.04.2013 ; опубл. 20.07.2014, Бюл. № 20.

 

Полный текст статьи Получить
Назад