Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Центробежная фильтрация расплавленного олова и свинца

Дьяков В. Е.,

1.4.4. Удаление остаточного мышьяка с хромом

Ранее из сопоставление диаграмм показано, что при взаимодействии с мышьяком хром образует фазы СrАs, Сr2Аs, которые могут удалятся со съемами рафинирования. Хромовую лигатуру готовили сплавлением компонентов в лабораторной электропечи в течение 1 ч при 1300 °С под слоем силикатного шлака [46]. Для проведения опытов использовали лигатуру с содержанием 6 % Сr. В расплав олова, содержащем 2,77 % Аs и навеской 100 г в каждом опыте добавлялась хромовая лигатура. Расплав перемешивался при температуе 450 °С до растворения лигатуры и охлаждался. Центрифугирование проводили при температуре расплава 350 °С на лабораторной центрифуге по методике [20]. Результаты опытов приведены в табл. 1.15.

Таблица 1.15

Результаты рафинирования олова от мышьяка при помощи хрома

Из табл. 1.15 видно, что с увеличением расхода хрома наблюдается повышенный переход олова в съемы и снижение содержания мышьяка в съемах. Это можно объяснить высокой смачивемостью соединения СrАs оловом.

Как показывает рис. 1.23 с увеличением расхода хрома, степень извлечения мышьяка в съемы вначале растет, а затем остается постоянной и оптимальный расход хрома составляет (Cr/As)at = 1,3. При повышении расхода хрома относительный выход олова в съемы резко возрастает Sn/(As + Cr) > 23 [46].

Рис. 1.23. Зависимость выхода олова в съемы от расхода хрома. По абсциссе – соотношение (Cr/As)at в атомных долях; 1 – выход % съемов; 2 – содержание, % As в съемах; 3 – выход олова в съемы на единицу удаленного мышьяка (Sn/As)c

Полученные мышьяк-хромовые съемы при увлажнении водой не выделяют мыщьяковистый водород по ранее указанной методике (раздел 1.3.1). Однако, остаются не ясны причины высокого выхода олова в съемы. Поэтому важно уточнить возможность образование соединения олова с хромом. Для этого провели сравнение состояния олова в лигатуре олово – хром и в съемах рафинирования олова от мышьяка с хромом при помощи метода ЯГР на ядре 119Sn. Мессбауэровские спек тры (рис. 1.24) измеряли при комнатной температуре на спектрометре МS-10К. В качестве источника использовали Ва119SnОз. Толщина поглотителей равнялась 58 кг вещества на 1 см2 [46].

Для сравнения приведены также спектры β-Sn и титановой лигатуры, в которой линия фазы взаимодействия Тi-Sn отчетливо проявляется на фоне линии β-Sn. Это обусловлено тем, что фаза взаимодействия Тi-Sn, по-видимому β-Ti6Sn5, имеет довольно высокое по сравнению с другими интерметаллидами олова квадрупольное расщепление (ε = 2,12 ± 0,05 мм/с).

Мессбауэровский спектр для хромовой лигатуры (проба 3 рис. 1.24) также можно представить в виде суперпозиции линии β-Sn и квадрупольного дублета, который указывает на взаимодействие олова с хромом. Квадрупольный дублет имеет параметры, типичные для интерметаллидов олова: δ = 2,28 ± 0,03 мм/с, ε = 1,05 ± 0,05 мм/с. Мессбауэровские спектры съемов рафинирования (рис. 1.25) при невысоких добавках хрома (пробы 1–3) представляют собой одиночные линии, типичные для β-Sn. Это означает, что весь мышьяк в данных съемах находится в связанном с хромом состоянии. Для проб 4–6 наряду с линией β-Sn в спектрах появляется наплыв, типичный для фазы взаимодействия олова с хромом. Из сопоставления этого результата с рис. 1.25 [46] следует, что образование фазы Sn-Cr происходит в том случае, когда весь мышьяк практически извлечен и появляется избыточный хром, который и взаимодействует с оловом. Существование этого взаимодействия объясняет довольно высокую степень перехода олова в съемы для проб 4–6.

Рис. 1.24. Мессбауэровские спектры 119Sn β-Sn (1), титановой лигатуры (2) и хромовой лигатуры (3)

Рис. 1.25. Мессбауэровские спектры 119Sn съемов рафинирования олова от мышьяка. Порядковый номер спектра соответствует порядковому номеру пробы в таблице

Таким образом, исследования показывают, что кроме образования фаз в съемах вероятно происходит взаимодействие олова с хромом, чем можно объяснить повышенный выход олова в съемы. Препятствием более широким промышленным испытаниям составили большие трудности получения значительных объемов лигатуры. Для ее приготовления из крупных твердых кусков хрома требуется отдельная чистая печь для расплавления с перемешиванием при температуре 1000 °С. По табл. 1.14 видно, что более высокой растворимостью в олове, чем хром обладает марганец. Это значительно упрощает приготовление марганец-оловянной лигатуры при температурах 600–700 °С в рафинировочных котлах.