Recycling of bismuth oxides

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 23 No. 3 2021 161 MATERIAL SCIENCE Т а б л и ц а 5 Ta b l e 5 Состав шлаков в бинарной системе Na 2 O–SiO 2 Composition of slags in the Na 2 O–SiO 2 binary system Содержаниевшихте , масс .%/ Content in the charge, mass.% Содержаниевшлаке , масс .%/ Content in the slag, mass.% расчетное / estimated value фактическое / actual value Окислы Oxides Na 2 CO 3 SiO 2 C Na 2 O SiO 2 Na 2 O SiO 2 100 15 11 7 46,5…78,2 21,8…53,5 ‒ ‒ 22 13 3 42,4…75,2 24,8…57,6 15 26 5 26,9…78,2 21,8…73,2 25 75 33 12,5 43,3…75,9 24,1…56,7 65,6 34,4 66 25 27,6…61,2 38,8…72,4 44,7…60,8 39,2…55,3 отличается низким извлечением висмута (75 %) и свинца (80 %). Выход шлака составил 71 %, его состав , %: 0,8 Bi; 12,9 Pb, фигуратив - ная точка которого на диаграмме Na 2 O–SiO 2 – СаО , %: 68,4 Na 2 О , 21,7 SiO 2 , 9,9 СаО , близко соседствует с областью , в которой ранее рас - слаивания отмечено не было , в связи с чем для реализации процесса на практике потребуется высокая точность дозировки флюсов . Выход пыли и газа при плавке ‒ 24,1 % от содержания окислов . Изменение состава шихты в сторо - ну одновременного увеличения долей Na 2 CO 3 (66 %) и SiO 2 (25 %) также ведет к расслаива - нию конденсированных фаз . Свинцово - висму - товый сплав с выходом 62 % содержит , %: 7,7 Bi; 84,2 Pb, при этом целевые металлы коли - чественно извлекаются в сплав (%) ‒ 89 Bi; 94 Pb. Закономерно увеличивается выход шлака ( до 103 % от количества окислов ), с невысоким содержанием висмута и свинца , %: 0,66 Bi; 11 Pb, обеспечиваемые положением отвечающей его составу фигуративной точки на диаграмме Na 2 O–SiO 2 – СаО , %: 23,7 Na 2 О , 62,1 SiO 2 , 14,2 СаО , соответствующей области с температу - рами ликвидуса 1100…1150 º С . Отмечено по - вышение до 30,9 % выхода пылегазовой смеси . Расход восстановителя ~5 % отвечает данным практики переработки аналогичного сырья , за - данный с учетом большого избытка от коли - чества , стехиометрически необходимого для восстановления свинца и висмута из оксидов , и его изменение не оказывает существенного влияния на результаты плавки . Таким образом , установленный в опыте 9 режим восстановительной плавки висмути - стых окислов , %: 66 Na 2 CO 3 ; 25 SiO 2 ; 5–7 С , при температуре 1150 º С является оптималь - ным . Совместная плавка висмутистых окислов , Na 2 CO 3 , SiO 2 и углерода , взятых в соотношениях 100 : 15 : 26 : 5 и 100 : (33–66) : (13–26) : (5–7), позволяет выделить висмутистый свинец с выхо - дом 61,8…74,0 % от содержания окислов , соста - ва , %: 7,1…8,0 Bi; 81,3…86,1 Pb; 0,08 Zn; 2,54 Sb; 0,76 As; 0,70 Sn; 0,99 Cu; 0,03 Ag. Извлечение металлов в сплав , %: 95,6 Bi; 94,6 Pb; 0,8 Zn; ~71,3 Sb; 30,4 Sn; 67,5 Cu. По данным рентгено - фазового анализа , основной фазой свинцово - вис - мутового сплава является элементный свинец . Получен силикатный шлак с выходом 73…103 % от окислов состава , %: 0,03…1,20 Bi; 0,3…15,4 Pb; 5,9 Zn; 0,25 Sb; 0,99 As; 0,76 Sn; 0,02 Cu; 0,001 Ag; 24,0 SiO 2 ; 55,6 Na 2 O; 7,7 MgO; 6,9 CaO; 0,5 FeO, в который переходит , %: 6,6 Bi; 7,7 Pb; 78,2 Zn; 8,7 Sb; 41 Sn; 4,8 Cu. Фазовый состав шлака : Na 2 CaSiO 4 , Na 4 Mg 2 Si 3 O 10 , MgO, Pb. Третьим продуктом плавки является пыле - газовая смесь (40…43 %), в которой концентри - руется часть ценных компонентов шихты , %: 21,0 Zn; 20,0 Sb; 22,1 As; 28,6 Sn; 27,7 Cu. В ре - зультате установлен режим восстановительной плавки висмутистых окислов (100 %), рекомен - дуемый для выполнения дальнейших исследова - ний и расчетов , %: 66 Na 2 CO 3 ; 25 SiO 2 ; 5…7 С ; температура процесса – 1150 º С . Содержание примесей в полученном сплаве значительно превышает принятое в практике