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

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».

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.