Металлургия Sn и производство Bi
Вопрос №22. Металлургия Sn и производство Bi
Наиболее распространенный минерал Sn – кассерит (SnO2). В чистом виде белого цвета. Минерал окрашен примесями в серый, желтый, черный, красно-коричневый цвета. Реже встречается Cu2FeSnS4. Рудами считаются породы в кот. более 0,1% Sn. Они делятся на пегматитные, кварцево-кассеритовые, сульфидно-кассеритовые. Многие из них по W, Ti, Nb и РЗ элементам – россыпи, получаемые после вторичного образования руд. Их разрабатывают, если при открытых разработках сод. 0,01% Sn. Россыпи обогащают гравитацией. Первичные концентраты, сод. до 70% Sn перечищают теми же способами обогащения после долгого измельчения и обжига электростатической и магнитной сепарацией. Обжиг для удаления S и As, S вызывает потерю в виде летучего SnS, а As накапливается в циркулирующих пылях. Выщелачивание примесей HCl необходимо в случае сод. W и Bi по реакциям: Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O, Bi2O3+6HCl=2BiCl3+3H2O, CaWO4+2HCl=CaCl2+WO3*H2O
Выщелачивание ведут в HCl при 110-130 0С в стальных автоклавах; из отфильтрованных р-ров гидролизом выделяют оксихлорид Bi: BiCl3+2H2O=BiOCl+2HCl
Остаток к-ты нейтрализуют известью м сбрасывают в отвал. W остается в концентрате. Вольфрамовая к-та не растворяется в HCl и ее извлекают повторным выщелачиванием в автоклаве 25%-ным р-ром NH3: WO3*H2O+2NH4OH=(NH4)2WO4+2H2O
Р-р вольфрамата аммония отфильтровывают, получая искусственный шеелит: (NH4)2WO4+CaCl2=CaWO4+2NH4Cl
Бесплатная лекция: "МУХАММЕД" также доступна.
Оловянный концентрат плавят и после добавки в нем содержится 50-70% Sn. Раньше плавку вели в отражательных печах, теперь – в электропечах. На заводах применяют различные температурные режимы: 1300-1350 0С, 1100-1150 0С. В 1-м случае Sn восстанавливается полностью и почти полностью Fe. При умеренной черновой Ме восст. в меньшей степени, но получается чище. В отвальном шлаке не должно быть >0,3% Sn. Поэтому первичный шлак повторно сплавляют с Sn. Черновое Sn, сод. 95% Sn, 3% Fe и примеси Cu, As, Pb, Bi рафинируют многостадийным огневым способом. Осн. массу Fe удаляют фильтрованием через кокс при 500 0С. Тв. осадок FeSn2 вместе с др. примесями и Sn возвращают в рудную плавку. As и Sb связывают добавкой Al в соединения AlAs и AlSb. Sn всплывает на поверхность. Pb и Bi отгоняют из Sn в вакууме при 1100 0С, исп. большие давления паров этих Ме.
Электролитическое рафинирование Sn применялось в хлорофидном, сульфатном и щелочно-сульфидном растворах. Однако оно не нашло широкого применения из-за высокой стоимости реагентов и отсутствия спроса на Ме высокой чистоты. Получаемое при огневом способе Sn чистотой 99,9% удовлетворяет большинство потребителей. Наиболее высокие марки ОВЧ-000 – 99,9985% Sn получают отдельной обработкой после рафинирования. Осн. кол-во Bi получают попутно с Sn. Собственные минералы Bi – висмутин и тетрадимид общим кол-вом более 50% весьма редки. При плавке Pb висмут ему сопутствует и около 0,9% его переходит в черновой Pb. Кол-во концентратов получаемых из самородного Bi весьма невелико, составляет в общем пр-ве Bi не более 15%.
Огневое рафинирование висмутовых съемов начинается с переработки минералов, в кот. 7% Bi, 0,6% Ca, 1% Mg и Pb. После плавки со щелочью и селитрой при 500 0С получают сплав при хлорировании кот. можно получить Bi чистотой 99%.
Съемы обезвисмучивания плавят под слоем PbCl2, окисляющим Ca и Mg: PbCl2+Ca или Mg =CaCl2 или MgCl2+Pb
После удаления шлака сплав обрабатывают хлором. Pb хлорируется прежде Bi в результате реакции: 3Pb+2BiCl3=3PbCl2+2Bi. Способ прост, но дает Ме низкого качества.
Электролиз анодов из первичного висмутового сплава в кремниево-фтористом электролите дает Ме более высокого качества. Шлаки очищают с анодов еженедельно. Катодный Pb получается высокого качества.
