Главная страница
Сведения об авторах

Химические реакции, протекающие при плавке аккумуляторного лома

Сафарян А. А., ЗАО «Лернаметалургиаи Институт», Ереван, Армения
Сафарян А. М., Ереванский государственный университет архитектуры и строительства, Ереван, Армения

Аккумуляторный лом — источник вторичного сырья для свинцового производства. В металлургии свинца используются только окислительно-восстановительные реакции, поэтому разработка процессов, основанных на их кинетике, имеет научное и практическое значение.

Согласно ранее предложенному способу получения свинцово-сурьмяного сплава, шихту готовят из измельченного аккумуляторного лома, высушенных отходов пищевой и деревообрабатывающей промышленности (косточек и плодоножек винограда, косточек без ядрышек слив, персиков, абрикосов, опилок и т. п.), оборотной пыли плавильной печи и раствора едкого натра. Шихту брикетируют и подают на плавку.
 

Аккумуляторный лом состоит из сульфата свинца (в основном) и металлического свинца. Исследования кинетики разложения сульфата свинца показали, что процесс протекает ступенчато с образованием промежуточных продуктов. Результат можно представить в виде

PbSO₄ = PbO + SO₃.

Основной газообразный продукт разложения — сернистый ангидрид:

2SO₃ = 2SO₂ + O₂.

В течение 30 мин при температуре 950—1 050 °C степень разложения сульфата свинца достигает 100 %.

Сульфат свинца взаимодействует с едким натром согласно реакции

PbSO₄ + 2NaOH = PbO + Na₂SO₄ + H₂O.

Таким образом, оксид свинца образуется как в результате разложения сульфата свинца, так и за счет его взаимодействия с едким натром.

При термической обработке происходит пиролиз древесных материалов, запрессованных в брикеты. При температуре около 900 °C образуются уголь и газообразные продукты: углеводороды, водород, окись и двуокись углерода.

Термодинамический анализ реакций восстановления оксида свинца продуктами пиролиза показал, что при высоких температурах водород — более активный восстановительный агент, чем оксид углерода. Твердый углерод более активен, чем оксид углерода при образовании жидкой фазы (расплава).

Водород образуется за счет крекинга углеводородов (в основном метана, получающегося при пиролизе). Он хемосорбируется на поверхности твердой и жидкой фаз, далее происходят диссоциация молекул и ионизация с образованием атомов, ион-радикалов.

Свободные электроны участвуют во взаимодействии с ионами свинца и превращают их в металл:

Pb²⁺ + 2e = Pb.

Восстановление оксида свинца оксидом углерода и углеродом происходит согласно реакциям

PbO + CO = Pb + CO₂,

2PbO + C = 2Pb + CO₂.

Образующийся сульфат натрия также участвует в восстановлении оксида свинца:

3PbO + Na₂SO₄ + 2C = 3Pb + Na₂CO₃ + CO₂ + SO₂.

Процесс получения металлической сурьмы протекает аналогично.

Правильная дозировка компонентов шихты с учетом процессов, происходящих при ее плавке, позволяет получить черновой свинцово-сурьмяной сплав с выходом свинца 98—99 %.