Переработка вторичного сырья и техногенных отходов цветных металлов в ионных расплавах хлоридов, карбонатов, гидроксидов

• Автор: Барбин, Николай Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 411 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Методы переработки алюминиевого лома и отходов,

и вторичного свинецсодержащего сырья

1.1 Переработка лома и отходов алюминия

1.1.1 Переплав алюминиевого лома

1.1.2 Переработка алюминиевых шлаков

1.2 Переработка вторичного свинецсодержащего сырья

1.2.1 Пирометаллургическая переработка

1.2.2 Гидрометаллургическая переработка

1.2.3 Переработка в ионных расплавах

1.2.4 Рафинирование чернового свинца
1.2.5 Переработка свинецсодержащих техногенных отходов ЧАСТЬ I. ПЕРЕРАБОТКА ЛОМА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
В ХЛОРИДНЫХ РАСПЛАВАХ.
Глава 2. Переплав и приготовление сплавов на основе системы алюминийкремний силумины в хлоридных расплавах
2.1 Термодинамическое моделирование взаимодействия А1
сплава с галогенидами щелочных металлов
2.2 Влияние переплава в хлоридных расплавах на структуру силуминов
2.3 Структура и механические свойства сплава АЛ5М, приготовленного в расплаве КС1 ЫаС1 ЫаР
2.4 Способ модифицирования силуминов в хлоридных
расплавах
Глава 3. Физикохимические свойства хлоридных расплавов применяемых для переработки ломов
3.1 Растворимость оксидов щелочных и щелочноземельных металлов
в расплаве ЫаС1 КС1
3.2 Образование карбонатов в хлоридных расплавах
3.3 Электродные процессы, протекающие в хлоридных расплавах
содержащих оксидные ионы
3.4 Электродные процессы, протекающие в хлоридных расплавах содержащих карбонатные ионы
Глава 4 Переплав лома алюминиевых сплавов
вхлоридных расплавах
4.1 Существующие печи для плавки алюминиевого лома
4.2 Солевые электрические печи сопротивления для плавки алюминиевого лома
4.3 Технология переплава лома алюминиевых сплавов
в хлоридных расплавах
4.4 Способ комплексной переработки сложного
алюминиевого лома
Выводы к I части
ЧАСТЬ П. ПЕРЕРАБОТКА СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ В КАРБОНАТНЫХ РАСПЛАВАХ
Глава 5. Изучение расплавленных систем на основе карбонатов щелочных металлов
5.1 Термодинамическое моделирование расплавленных индивидуальных карбонатов щелочных металлов в различных газовых средах
Аг, О СО, С
5.2 Термодинамическое моделирование расплавленной смеси карбонатов щелочных металлов в атмосфере С,
5.3 Термодинамическое моделирование расплавленной смеси карбонатов щелочных металлов в атмосфере С, Н2
5.4 Термодинамическое моделирование восстановления соединений свинца в среде расплавленных карбонатов
5.5 Термодинамическое моделирование взаимодействия соединений отходов содержащих РЬ, БЬ, Бп, Си, с расплавом
Ыа2С К2С и углеродом
5.6 Изучение восстановления свинца из его соединений свинецсодержащих отходов в среде расплавленных карбонатов
Глава 6. Применение карбонатных расплавов для получения цветных металлов и сплавов из различных техногенных отходов
6.1 Получение свинца из отходов, содержащих сульфид
свинца
6.2 Переработка свинцовоцинковых отходов, содержащих
олово и медь
6.3 Извлечение цветных металлов из медносвинцовых
отходов, содержащих олово и сурьму
6.4 Переработка свинцовых отходов, содержащих
благородные металлы и рассеянные элементы
6.5 Переработка углеродистых материалов,
содержащих благородные металлы
Глава 7. Изучение рафинирования свинца и углетермического восстановления продуктов рафинирования
в карбонатном расплаве
7.1 Термодинамическое моделирование процесса рафинирования чернового свинца окислением
7.1.1 Окислительное рафинирование кислородом
7.1.2 Щелочное рафинирование
7.2 Термодинамическое моделирование углетермического восстановления продуктов рафинирования в карбонатном расплаве
7.2.1 Восстановление оксидов
7.2.2 Восстановление щелочного плава
7.3 Способ рафинирования сурьмянистого свинца и получения
сурьмянистых сплавов
Глава 8. Солевая электрическая печь для переработки свинецсодержащих отходов
8.1 Конструкция солевой электрической печи
8.2 Пуск и работа печи
8.3 Опытнопромышленные испытания солевой электрической печи
8.4 Шихта для переработки отходов свинца
8.5 Технология переработки окисленных отходов содержащих свинец сурьму и олово
8.6 Технология переработки окисленных отходов свинца, содержащих сурьму, олово и медь
8.7 Метод переработки аккумуляторного лома
Выводы к II части
ЧАСТЬ III. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ВТОРИЧНОГО СВИНЕЦ И КАДМИЙ СОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ В ЩЕЛОЧНЫХ РАСПЛАВАХ
Глава 9. Электрохимические свойства щелочных расплавов
9.1 Электродные процессы, протекающие на платине
в щелочном расплаве
9.2 Электродные процессы, протекающие на никеле
в щелочном расплаве
9.3 Электродные процессы, протекающие на углероде
в щелочном расплаве
9.4 Электродные процессы, протекающие на керамике ЫЮЫ
в щелочном расплаве
Глава . Электролитическое получение металлов в щелочном расплаве
.1 Получение свинца из оксидов и окисленных отходов
.2 Получение РЬ Ыа сплава
.3 Получение кадмия
Выводы к III части
Заключение
Литература


Общим недостатком перечисленных пирометаллургических способов переработки являются значительное газовыделение и большой пылеунос, обусловленные использованием высоких температур, мелкодисперсностью исходною материала, высокой летучестью всех соединении свинца и самого металла. Пыль содержит большое количество возгонов свинца с диаметром частиц меньше 1 мкм. Вследствие этого необходимо строительство дорогостоящих и громоздких систем пылеулавливания и переделов по дальнейшей переработке пылей. Кроме того, встречает затруднение использование мелкой фракции после пылеулавливания. Гидрометаллургическая переработка. В ряде стран проведены исследования дуплекспроцесса, при котором аккумуляторный лом, содержащий пластины и оксидносульфатную пасту, перерабатывают раздельно пластины переплавкой в печах, пасту гидрометаллургическим способом. Лом аккумуляторов выщелачивают растворами, обладающими высокой растворимостью соединений свинца, с последующим выделением свинца электролизом или карбонизацией. Пластины направляют в печь для получения сурьмянистого свинца. Существует ряд патентов, в которых осуществлены различные варианты дуплекспроцесса. Так, по отработанные батареи подвергают дроблению и сортировке для отделения свинца и оксидносульфатной пасты. Затем пасту обрабатывают сильным раствором щелочи при 0 0 С для получения осадка РЬ4. Полученное соединение может быть затем обработано борофтористоводородной кислотой, освобождено от примесей сурьмы и подвергнуто электролизу для выделения свинца. По оксидносульфатную пасту выщелачивают раствором МТОгСОз, осаждая карбонат свинца. Его растворяют в Н1Р6 и ведут электролиз с нерастворимыми анодами, при котором на катоде образуется чистый металлический свинец. Плотность тока 0 0 Асм2, выход по току , чистота полученного металла ,5 ,9. Для переработки окисленных свинецсодержащих материалов разработана гидрометаллургическая схема , основанная на выщелачивании ацетатсодержащими растворами и выделении свинца электролизом. В качестве реагента были использованы растворы с концентрацией, гл ацетата натрия 0 0, уксусной кислоты , иона кальция 8 . Использование таких растворов позволяет переводить в раствор металлический свинец, а также оксид и сульфат свинца. Разработана технология гидрометаллургического извлечения свинца из свинцовых кеков и пылей содержащих оксид и сульфат свинца, образующихся при плавке и рафинировании свинца. Извлечение свинца осуществляют в замкнутом цикле выщелачивание электролиз свинца. Щелочные растворы готовят каустификацией исходных реагентов известью ЫагЗОд для отмывки БОд2, а Ыа2СОз для выщелачивания свинца. Главное достоинство гидрометаллургических методов сокращение выброса вредных газов и пылей в атмосферу по сравнению с пирометаллургическими. Кроме того, имеются основания считать, что эти процессы обеспечат более низкие производственные расходы. Однако нельзя утверждать, что гидрометаллургические методы будут в ближайшее время доведены до уровня, позволяющею с успехом конкурировать с пирометаллургическими процессами. Недостатком гидрометаллургии является токсичность используемых растворов все растворы солей свинца яды. Кроме того, гидрометаллургические операции могут давать большие количества твердых и жидкий отходов, но в этом случае защита окружающей среды может быть достигнута более дешевыми и простыми мероприятиями по сравнению с п иром етал л у ргией. Переработка в ионных расплавах. В Институте Г инцветмет разработана технология низкотемпературной щелочной выплавки свинца. Метод заключается в совместном плавлении при 3. К свинецсодержащего сырья и щелочи. Извлечение свинца составляет . Сера и другие компоненты сырья переходят в щелочной плав, который подвергают гидрометаллургической переработке для регенерации щелочи и вывода примесей в отдельный продукт. Процесс протекает без добавки углеродистого восстановителя. Продуктами плавки являются свинец, щелочносульфатный плав и газы, не содержащие серные компоненты . Недостатком данной технологии является использование дорогой щелочи и необходимость в сложном гидрометаллургическом переделе.