Recycling of bismuth oxides

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 3 2021 156 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ NaNO 3 и NaOH. В результате получают щелоч - ной сплав – висмутистые окислы , состава , %: 1...5 Bi; 60...70 Pb, направляемые в цикл рафини - рования свинца , и Pb-Bi- сплав (1...12 % Bi) ма - рок ССВ -1, ССВ -3, ССВ -6, ССВ -9, ССВ -12, от - гружаемый потребителю . Оборот висмутистых окислов приводит к накоплению ценных ме - таллов в технологическом цикле , а Pb-Bi- сплав ограниченно востребован , что требует расшире - ния номенклатуры товарной продукции , вклю - чая повышение степени ее готовности и созда - ние дополнительной добавленной стоимости . Производство висмута чернового при перера - ботке висмутистых дроссов и окислов возможно с применением пиро - [9 ‒ 11], гидро - [12 ‒ 14], пи - роэлектро - [15 ‒ 17] и гидроэлектрометаллурги - ческого [18 ‒ 20] способов . Перспективными для модернизации в филиале ПСЦМ следует считать электрометаллургические технологии , реали - зуемые через две основные производственные схемы . Первый вариант реализации гидроэлектро - металлургического способа включает : восстано - вительную плавку окислов с добавлением кар - боната натрия , кварца и коксика с получением шлака , перерабатываемого в медеплавильном производстве , пыли , возвращаемой на плавку , и висмутистого свинца , отливаемого в аноды с последующим электролизом в кремнефтористом растворе с получением оборотного катодного свинца и анодного шлама , подвергаемого про - мывке и сушке ; плавку шлама в смеси с углем и содой с получением оборотного шлака и слитков товарного висмута чернового ; плавку оборотно - го шлака в смеси с углем и содой с получением утилизируемого отвального шлака и слитков то - варного висмута чернового [21]. Второй вариант реализации пироэлектроме - таллургического способа включает : восстанови - тельную плавку окислов с получением шлака , пыли и слитков висмутистого свинца ; электро - лиз последнего в расплаве хлоридов с получе - нием катодного свинца и слитков обогащенного висмутистого свинца ; вторичную электролити - ческую переработку слитков в расплаве хлори - дов с получением катодного свинца и слитков товарного висмута чернового [22]. Висмут из его кислородных соединений по - лучают восстановительной плавкой в расплаве едкого натра в присутствии элементной серы , при этом плавку ведут в присутствии угля при со - отношении висмут : щелочь : уголь : сера , рав - ном 1 : (0,8…1,8) : (0,04…0,16) : (0,02…0,08) [23]. Низкотемпературная восстановительная плавка включает смешивание висмутсодержа - щего материала и крахмала , плавление с полу - чением висмута чернового . Крахмал , как вос - становитель , позволяет понизить температуру восстановления до 800…850 º С и повысить прямое извлечение висмута до ~95 % [24]. Оба последних способа представляют инте - рес применительно к переработке окисленных дроссов . Целью работы являлось исследование и раз - работка принципиальных подходов и рацио - нальных комплексных технологий переработки висмутистых дроссов и окислов ‒ промпродук - тов рафинирования свинца чернового с исполь - зованием восстановительных плавок сырья и обогащенного висмутом шлама , электролизом висмутистого свинца с получением висмута чер - нового , содержащего ≥ 90 % Bi при его прямом извлечении ≥ 70 %. Задачи исследований : оценка вещественного состава исходных окислов и полученных про - дуктов ; экспериментальное моделирование ба - зового передела схемы – плавки окислов с до - бавлением карбоната натрия , диоксида кремния и углеродистого восстановителя ; обоснование основных переделов предложенной технологи - ческой схемы . Методика исследований Для получения висмутистого свинца при температуре 1100…1150 º С проплавляют ших - ту , содержащую висмутистые окислы , карбонат натрия , диоксид кремния и углерод ( табл . 1). Компоненты шихты перемешивали и помещали в алундовый тигель ; который устанавливали в электропечь сопротивления с углеграфитовым нагревателем , накрывали сверху графитовым тиглем и разогревали печь до заданной темпера - туры . После расплавления шихты проводили изо - термическую выдержку в течение 20 мин ; тигель с расплавом вынимали из печи , снова накрыва - ли графитовым тиглем и охлаждали на возду - хе ; осуществляли весовой и химический анализ продуктов плавки .