НАМАЛЯВАНЕ НА ОЛОВОВ СУЛФАТ ВЪВ ВОДНА СРЕДА
НАМАЛЯВАНЕ НА ОЛОВОВ СУЛФАТ ВЪВ ВОДНА СРЕДА
Гараев Ахмед Мамед оглу
канд. хим. науки, научен секретар на Института за природни ресурси на Нахичеванския клон на Националната академия на науките на Азербайджан, Република Азербайджан, Нахичеван
Гулиев Рафиг Ягуб оглу
научен. сътрудник Институт за природни ресурси на Нахичеванския клон на Националната академия на науките на Азербайджан, Република Азербайджан, Нахичеван
Металургията на оловото в целия свят е в състояние на криза поради екологичната ситуация и вредността на труда, използвайки технологията, използвана в съвременните условия. Това създава предпоставки за преминаване към нова технология, която е по-малко вредна и по-екологична. Подобна технология би осигурила по-голяма ефективност при радикалната реконструкция на оловни заводи.
Хидрометалургичната технология за преработка на руди и концентрати може най-пълно да удовлетвори всички изисквания, която има редица предимства пред пирометалургията: по-големи възможности за цялостна и комплексна обработка на суровините, с по-голяма рентабилност, приложима за бедни и сложни суровини, използва се удобен вид енергия - електрическа, изисква по-малко енергия, мерките за опазване на околната среда са по-лесни за изпълнение, по-добри условия на труд, по-достъпна механизация и автоматизация на технологичните процеси, получава се метал с по-добро качество. Отбелязаните обстоятелства определят уместността на разработването на технология за хидрометалургична преработка на оловни концентрати.
Авторите на [5] изследват условията за прехвърляне на олово в разтвор от оловен концентрат, съдържащ 18,65% олово с различни разтворители. Използвани са перхлорна киселина, перхлорат-оцетна киселина, оцетна киселина - амониев ацетат. При използване на единДобивът на олово от перхлоратна киселина е 40%, при използване на смес от перхлорат-оцетна киселина - 47%, а при използване на смес от оцетна киселина-амониев ацетат - 97,8-99,4%. Известен метод за хидрометалургична обработка на оловни сулфидни руди чрез излугване с амин. Съгласно този метод първоначалните руди се сулфатизират, продуктите на сулфатизацията се излугват с воден разтвор на алкиленамин, след което се извършва карбонизация, за да се утаи оловото под формата на основен оловен карбонат, от който след това се получава метално олово чрез редукция [2]. Известен метод за получаване на диспергиран прах от олово чрез електролиза на воден разтвор на кисела оцетна оловна сол с добавяне на натриев перхлорат. Електролизата се извършва от електролит със следния състав: олово 0,1-0,15 N, сода каустик 1,5-1,7 N, глицерол 8-10 ml / l, манитол 4-5 g / l при катодна плътност на тока 10-15 a / dm3. Времето за електролиза е 20–30 минути [1]. За получаване на по-концентрирани разтвори и подобряване на санитарните условия на производство се предлага първоначалната изгорена оловна руда да се третира при стайна температура с воден разтвор на натриев хидроксид, съдържащ 5–10% глицерол. Получените алкални разтвори, съдържащи глицерол, се насочват към електролитно отделяне на олово върху железни катоди при стайна температура и плътност на тока 500–1000 A/dm2 [3]. О.Ю. Карнаушенко [6] пръв разкрива, че причината за непълния преход на оловото в разтвор при алкално излугване е образуването на оловно-силикатни стъкла и непълното окисляване на оловния сулфид. Установено е, че при температури до 60 °C ограничаващият етап е вътрешната дифузия на КОН (настъпва неконгруентно разтваряне на оловен силикат). При температури > 80 °C, процесът протича в кинетичната област. И в температурния диапазон от 60-80 ° C - в смесениобласти. Разработен е нов метод за електролиза на олово от алкални разтвори без образуване на анодна утайка, което позволява да се намали консумацията на енергия с 32,4%, да се увеличи специфичната производителност на електролизата с 6,58% и да се подобри структурата на катодната гъба.
Методът за получаване на олово от отпадъци, съдържащи оксиди, хлориди, сулфиди и сулфати, включва натоварване на отпадъците в карбонатна стопилка, съдържаща натриеви, калиеви, калциеви, магнезиеви карбонати при температура 720–1200 oC, задържане в продължение на 24 часа и след това извличане на стопеното олово. Зареждането се извършва при съотношение на масата на оловните отпадъци към масата на карбонатната стопилка, равно на 0,1: (0,59–0,61) [8].
При метода за производство на олово, който включва топене на оловосъдържащи материали в присъствието на соли на алкални метали и извличане на разтопено олово, оловен сулфид се зарежда в стопилка от карбонатна сол в съотношение 0,28–0,42: 1 към стопилката на солта, при температура 800–1200 oC и след това се държи 2–4 часа. ]. Изследвана е редукцията на Pb от галенит на различни оловни концентрати в алкална среда в режимите на топене и разбъркване. Установено е, че активното смесване на смес от разтопена основа с концентрат насърчава обезпенването и каолесценцията на металната фаза. Специфичният разход на алкали при редуцирането на олово от търговски сулфиди е 0,42–0,43 g/g [9].
Анализът на литературата показва, че редукцията на олово във водна среда се извършва чрез електролиза. Въпреки това, в представената работа, за разлика от гореспоменатите, ние за първи път осигурихме производството на олово по химичен метод чрез редукция при стайна температура.
В тази работа използвахме концентратолово, получено по метода [1]. В разтвора на концентрата оловото е 16,45%, а цинкът е 1,42%. Оловото се утаява от разтвора като оловен сулфат. Електролитите от стари оловни батерии са използвани като сулфатизиращ реагент. В този момент оловото е напълно отделено от цинка и от другите метали. Полученият оловен сулфат се филтрува и се промива. След това оловен сулфат се поставя в чаша и натриев борохидрид се въвежда в разтвора при активно разбъркване. Когато оловен сулфат реагира с натриев борохидрид във водна среда, се отделя аморфно олово. Уравнението на реакцията на процеса може да бъде написано, както следва:
PbSO4(s) + 4 NaBH4(l) + 7 H2O(l) Pb(s) + Na2B4O7(l) + Na2SO4(l) + 14H2(g)
Образуваната утайка се филтрира, промива се с вода и се суши във вакуум при температура 353 К. По време на редукция на оловен сулфат се определя съотношението на оловен сулфат към редуциращ агент натриев борохидрид (1:4). В процеса съотношението на твърдо вещество към течност е 1: 5–7, продължителността на процеса е 5–10 минути, температурата е 293–303 К. При рН = 4–6 настъпва пълно утаяване на оловото. В разтвор оловото се определя чрез обемен анализ (хроматен метод) [7, p. 77-79], и SO4-2 йони чрез титриметричен анализ (метод с бариев хлорид) [7, p. 129-130].
Резултати и дискусия
Както бе споменато по-горе, производството на олово от концентрат по хидрометалургичен метод е много обещаващо и често се използва в съвременната практика. От използваните методи най-често срещаният е отделянето на олово чрез електролиза от разтваряне на оловни соли, получени по различни методи. Отчитайки плюсовете и минусите на всеки метод, ние изследвахме производството на олово от водни разтвори на оловни соли, без да замърсяваме околната среда. В този случай оловоотделени от амфотерни метали като цинк, желязо, алуминий и др.
Изчислени са термодинамичните величини и техните стойности на процеса на редукция (Таблица 1).
Термодинамични редукционни стойности на оловен сулфат