Қорғасын және оның қосылыстарын зерттеу

      Сілтілі тазартудың тотықтандырып тазартумен салыстырғанда бірнеше пайдалы айырмашылықтары бар, оларға мыналар жатады:

1. Қорғасын, алтын және күміс жартылай өнімге ауыспайды. Рафинациядан кейінгі сілтілі балқымалардың құрамында 4 пайыздай ғана ілесіп жүрген қорғасын болуы мүмкін.
2. Қорғасынды тазартқанда шығатын металдарды. (As, Sb, Sn) таза күйінде, әйтпесе, тұз күйінде алуға болады.
3. Процесс төмен температурада жүргізіліп қорғасынның аз ұшуына себеп болады, процесс тотықтандырып рафинациялауға қарағанда 4-6 рет жылдам жүргізіледі.
4. Тазартылған қорғасын аты аталған қоспалардан жеткілікті тазартылады. Сілтілі рафинациялардан кейін қорғасынды сурьманың мөлшері 0,0005 пайыздан аспайды, ал мышьяктың және қалайының мөлшері 0,001 пайыздан кем болады.

 

Қорғасынды мырыштан тазарту (мырышсыздандыру)

     Бұл операция тотықсыздандырып рафинациялаумен, хлорлаумен, сілтілі рафинациялаумен және т.б. жүргізіледі.

      а) Тотықсыздандырып рафинациялау. Операцияны шарпу пешінде немесе котельде жүргізуге болады. Бұның негізінде мырышты ауаның оттегімен тотықтандыру жатады. Тотықтандырып рафинациялаудың үлкен кемшілігі айналмалы өнімдер көп шығып, солармен бірге едәуір қорғасында шығынға ұшырайды.

      б) Хлорлау. Бұл тәсілдің негізі, егер де балқыған қорғасыннан хлор газын жіберсе, екі металл да хлормен әрекеттесіп, мына төмендегі реакциялар бойынша хлоридтер құрайды:

Zn + Cl₂ = ZnCl₂

Pb + Cl₂ = PbCl₂

     Ваннада қорғасынның концентарциясы көп болғандықтан, алдымен қорғасын хлорланып лезде мырышпен әрекеттесіп, мына реакция бойынша қорғасынды металл түрінде ажыратып мырыштың хлоридін құрайды:

Zn + PbCl₂ = ZnCl₂ + Pb

     Пайда болған хлоридтер төменгі температурада балқиды /мырышпен қорғасынның хлоридтарының қоспасы 261⁰С-да балқиды/, өйткені салмағы болған соң қорғасынның бетіне шығып, қабыршық күйінде жиналып тарылады. Хлорид процесі рафинация котелінде орнатылған арнаулы аппаратта 300⁰С температурасында жүргізіледі. Соңынан хлоридтер жеке котелдерде балқытылады, қорғасын бөлшектері тұндырылып ажыратылады. Ақырында таза хлорлы мырыш тұнып ағашты шіруден сақтауға жұмсалады.

Висмуттан тазарту (висмутсіздендіру)

     Шахтылы қорыту процесінде 90%-ға дейін висмут қорғасынға ауысады. Осы себепті қорғасыннан висмутты ажыратуға үлкен назар аударылады. Бұл операция қиын операцияға жатады, өйткені қорғасын мен висмуттың физико-химиялық қасиеттері бір-біріне жақын. Висмуттың ғана мөлшері қорғасынның физико-химиялық қасиетін төмендетеді. Мысалы, висмуттың мөлшері 0,05%-дан көп болса, қорғасынның күкірт қышықылына кедергісі төмендейді, мұндай қорғасынды химиялық аккумуляторлық өндірістерге қолдануға болмайды, қорғасынды ақ бояу құрамында висмут болса бояу сұр рең алады, мұның үстіне висмуттың өзі бағалы металл, аяқтап келгенде маркаға жататын қорғасынның құрамында шектеулі ғана висмут болуға тиіс – 0,004% С3 маркасында, 0,06% С3 маркасында. Жоғарыдағы себептер бойынша қорғасын висмуттан тазартылуы өте қажет операция, XX ғасырдың басында висмутты қорғасыннан ажыратуды -  электролиттік әдіспен жүргізді, бұл әдіс бойынша висмут шламда шоғырланады. Қолданылған әдіс қымбатқа түседіжәне қорғасында висмуттың мөлшері 0,5%-дан кем болғанда пайдаланылады. 1922 жылы Кролл пирометаллургиялық әдіс ұсынды, әдіс негізінде сілтілі және сілтілі-жер металдары висмутпен қиын балқитын қорғасында ерімей қалқып бетіне шығатын қосындылар беруі. Висмутсызхдандыруды кальций көмегімен жүргізгенде қорғасындағы висмут мөлшері 0,04-0,06%-ға дейін ғана төмендейді, бұл жеткіліксіз.

     Қорғасынды висмуттан тазартуда пирометаллургиялық әдіске Блоскетт және Жоливе әдісі жатады. Блоскетт әдісі 1944 жылы жасалып, ұсынылды. Бұл әдіс бойынша қорғасын ваннасына флюс астына натрийді каустикалық сода қосумен жүргізіледі. Осының нәтижесінде мына реакция бойынша

 3Na + Bi = Na₃Bi пайда болған Na₃Bi ванна бетіне шығады. Әдіс бойынша алынған қорғасында висмуттың мөлшері 0,02%-ға дейін төмендейді. 1950 жылы Жоливе әдісі жасалып Францияда «Нуэйль-Годо» заводында өндіріске енгізілді. Бұл әдіс қорғасынды висмуттан тазарту үшін магний мен калий қолдануға негізделген. Осы реагенттерді қорғасын ваннасына қосқанда ерімейтін, ванна бетіне шығатын K₃Mg₆Bi₇ қосылысы пайды болады. Ваннаға қосылатын магнийдің және калийдің мөлшері қорғасынды шығарып алынатын висмуттың мөлшерімен байланысты болып, біраз артық алынады. Жоливе әдісі бойынша практикада қорғасынды висмутсіздендіргенде қорғасындағы висмут мөлшері 0,004%-ға дейін төмендейді. Жоливе әдісі қорғасындағы висмуттың мөлшері шамалы аз болғанда қолданылады. Ваннаның бетінен алынған висмуттың үштік қосындысы (K₃Mg₆Bi₇) дросс түрінде каустикалық содамен (NaOH) өңделеді. Осының нәтижесінде 14-15% висмутты қорғасынның висмутпен қорытпасы құралады жәнеқұрамында калийдің гидрототығы және магнийдің тотығы бар өнім алынады. Қорғасын мен висмуттың қорытпасынан анод құйып электролиз арқылы бірінен-бірі ажыратылады. Осы әдіспен бір операция жүргізгенде қорғасындағы висмут мөлшері 0,004%-ға дейін төмендейді. Висмуттың қорытпаға шығымы 94%-ға жетіп, ал қорғасынның висмутсызданған металға шығымы 93,7%-ға жеткізіледі.

Қорғасынды кальцийден, магнийден, мырыштан тазарту

       Пирометаллургиялық операцияда қорғасынды кальцийден, магнийден тазарту ақырға стадия болып саналады. Висмутсызданған қорғасында көбінесе кальцийдің мөлшері 0,03-0,07%, магнийдің 0,12-0,18%, мырыштың мөлшері 0,05%-ға жетеді. Егер де қорғасыннан мырышты алдын ала ажыратпаса, мырыштың мөлшері 0,5%-ға жетуі мүмкін. 

       Көпшілік заводтарда қорғасынды жоғарыда аталған қоспалардан ажыратуды рафинация операциясы деп атап тотықтандыру әдісімен жүргізеді. Операция сілтілі натрийдің қатысуымен тотықтандырғыш ретінде натрий селитрасын қосып жүргізеді. Қорғасындағы қоспалар тікелей селитрамен біразы сілтімен, ауа оттегімен тотықтандырылып тотыққа айналып, қорғасынның ваннасының бетіне сусымалы қатты күйінде /сьёмдер/ шығып кәкпірмен жиналып алынады. Сапалы рафинация қорғасын ваннасының температурасы 400-500⁰С болғанда, үзбей араластырып тұрғанда жүргізіледі. Қорғасын массасынан ұнтақ өнімнің шығымы 3-5% болып, құрамында 60-75% қорғасыны болады. Сапалы рафинацияның сьёмы жалпы шихтаға қосылып агломерацияға, әйтпесе, шахтылы қорытуға жіберіледі.

 

II ТӘЖІРИБЕЛІК  БӨЛІМ

2.1. Қорғасынның  қышқылдарға әсері.

     Үш сынауыққа қорғасын түйірін салып, әрқайсысына 5-8 тамшы 2н тұз, күкірт, азот қышқылдарын құйыңдар да сынауықтарды спирт шаммен қыздырыңдар. Барлық сынауықта реакция жүре ме? Қандай газ бөлінеді? Ерітінділерді суытқаннан кейін әр сынауыққа 2-3 тамшы калий йодидін құйыңдар. Осы тәжірибенің негізінде қорғасын қандай қышықылда ерімейтіндігі туралы қорытынды жасаңдар. Реакция теңдеуін жазып, қорғасынның қышқылдарға әр түрлі әсерін түсіндіріңдер.

2.2. Қорғасын (II) және (IV) оттекті қосылыстарын алу, олардың қасиеттері.

      1.Қорғасын (II) нитраты ерітіндісіне ақ тұнба түскенше натрий хлориді ерітіндісін құйыңдар. Алынған тұнбаны екі сынауыққа бөліңдер. Бір бөлігіне 2м азот қышқылын құйып, екіншісіне 2м сілті ерітіндісін құйыңдар. Не байқалады? Қорғасын гидроксиді диссоциациясының сызба-нұсқасын, қорғасын гидроксидінің қышқылда және сілтіде еру реакция теңдеулерін жазыңдар. Қор,асын гидроксидін еріту үшін неліктен тұз немесе күкірт қышқылын қолдануға болмайды?

     2. Үш сынауық алып, олардың әрқайсысына қорғасын (II) оксидін, қорғасын (IV) оксидін, үшіншісіне жоса салыңдар да, әр сынауыққа 3-5мл концентрлі тұз қышқылын құйыңдар. Сынауықты араластырып, қыздырыңдар. Не байқалады? Реакция теңдеуін жазыңдар. Осы реакцияда қорғасын (II) оксидін және жоса қандай қасиеттер көрсетеді?

    3. PbO₂ аздаған мөлшерін кәрлен табақшаға құйыңдар да, оған калий гидроксидін қосып қыздырыңдар. Қорғасын(IV)оксидінің біртіндеп еруін бақылаңдар.

2.3. Қорғасын тұздары және олардың қасиеттері.

     1. Қорғасын ацетатына калий иодидінің ерітіндісін құйып, қандай өзгеріс болатынын байқаңдар.

     Тұнбаның жартысын стаканға құйып, оған 10-15 мл сірке қышқылды ортаға су құйып қыздырыңдар. Алынған ерітіндінің түсі қандай? Байқалған құбылысты түсіндіріңдер.

     2. Қорғасын ацетатының сулы ерітіндісіне аммоний сульфидін қосып қорғасын сульфидін алыңдар. Тұнбаны бөліп алып оған 2 М азот қышқылын қосыңдар. Реакция теңдеуін жазыңдар.

     ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМДІ ТАЛҚЫЛАУ

1. 3 сынауыққа қорғасын металын салдық,

Pb + HCl → PbCl₂↓ + H₂↑

Реакция нәтижесінде PbCl₂↓ ақ тұнбасы түзілді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Әдістемелік нұсқау