Анализы свинца

Анализы свинца

Анализы свинца

Анализы свинца

Руды и концентраты

Основным содержащим свинец минералом является галенит PbS. За ним следует церуссит PbCO3, красная PbCrO4 и желтая PbMoO4 свинцовые руды, распит PbWO4. Галенит встречается обычно вместе с цинковой обманкой.

 От общей массы кусковой руды следует отбирать общую пробу до 5% от общей массы в зависимости от однородности материала. От тонкозернистых и однородных концентратов достаточно отбирать общие пробы в количестве 0,5% от массы партии.

При дроблении кусковой руды надо иметь в виду, что частицы руды вследствие их хрупкости легко дробятся и что из-за этого полученная мелочь часто скапливается в центральной части объема материала. Богатые свинцовые руды в виде кусков идут непосредственно в переплав, они редко поступают в продажу. Их место заняли свинцовые концентраты, получаемые обогащением из бедных или смешанных (свинцово-цинковых) руд. Их опробование проводится по общим правилам.

Свинецсодержащие отходы, промежуточные продукты и лом.

Наряду с рудами и концентратами сырьем для получения свинца служат также всевозможные отходы и промежуточные продукты. К ним относятся шлаки, муфельные козлы, возгоны, шламы, а также свинецсодержащий металлический скрап. Методы отбора проб от этих веществ разные, они зависят от того, содержат материалы металлические примеси или нет.

Бедные шлаки, свинцовый штейн, медно-свинцовый штейн, возгоны, свинцовый глет и свинецсодержащие стекла опробуют как руды с соответствующим ситовым составом. Обычно достаточно отобрать в качестве общей пробы от 1 до 5% от массы поставки.

Богатые шлаки, настыли и золы могут содержать металл в виде корольков, крупных кусков или каплевидных включений. Отбор проб проводят различными методами в зависимости от преобладания металлических или неметаллических компонентов. Предпочтительные размеры партии — от 5 до 100 т.

Материалы с высоким (>10%) содержанием металла

Если масса поставки невелика, то общую пробу (до 20% поставленного материала) отбирают лопатой или экскаватором, либо разравнивают конус, образованный всем материалом поставки, отбирают один сегмент и взвешивают.

Всю общую пробу плавят, удаляют съемы, чистую ванну металла хорошо перемешивают и отбирают из нее ковшовую пробу, которую затем доводят до лабораторной (металл /). Процентную долю металла / получают взвешиванием слитков после разливки или вычерпывания. Образовавшиеся съемы также взвешивают. Потери при плавлении определяют как разность между массой общей пробы и суммой масс металла / и съемов. Съемы дробят, например, на бегунах или в шаровой мельнице, и просеивают через сито с размером отверстий 5 мм. Надрешетный продукт дробят до тех пор, пока он полностью не пройдет через данное сито. Весь просеянный материал перемешивают и сокращают до 10—20 кг. Сокращенную пробу для анализа размалывают до частиц размером менее 0,16 мм, взвешивают получившийся при этом надрешетный продукт и плавят его в ложке. Вновь образовавшиеся съемы удаляют, взвешивают и в соответствии с их долей добавляют к основному количеству съемов. После приготовления из этого металла пробы для анализа получают металл II, который вследствие разницы в составе не объединяют с металлом I, а держат отдельно.

Вместо плавления крупных частиц (размером > 0,16 мм) в ложке их можно полностью перевести в свинцовый штейн PbS, расплавляя с серой. Он и попадает в серию проб вместо металла II. Этот метод рекомендуется тогда, когда вместе со свинцом есть чужеродные металлы, такие как железо, медь и т. д.

Серия проб состоит из металла I, металла II или свинцового штейна, мелочи, за вычетом потерь при плавлении, включающих также долю влаги.) Если нужна отдельная проба для определения содержания влаги, то ее отбирают из подпроб общей пробы в количестве около 50—100 кг.

Материалы с низким содержанием металла (<10%)

Общая проба при большой однородности может составлять около 10% от массы поставки. После взвешивания пробу пропускают через сито с размером отверстия 5 мм. Одновременно из материала отбирают две пробы для определения содержания влаги массой по 5 кг для мелкозернистого материала и по 25 кг для крупнозернистого. Подрешетный продукт сокращают до ~25 кг, высушивают и размалывают до частиц размером <0,16 мм (мелочь).

Надрешетный продукт, получающийся при просеивании, по мере надобности взвешивают и затем объединяют пропорционально долям. Последующую обработку проводят либо плавлением в ложке, либо переводом в штейн. Таким образом, пробы состоят из металла или штейна и мелочи.

Свинцовые шламы должны поставляться хорошо упакованными. Это условие необходимо включать в торговые договоры. Различают кислые, щелочные и нейтральные шламы.

Кислые свинцовые шламы. К ним относятся шламы аккумуляторные и получаемые при мокрой очистке газообразных отходов. Они состоят преимущественно из сульфата, хлорида и окислов свинца наряду с более или менее большими количествами серной или соляной кислот, соединений селена, мышьяка, кадмия и ртути. Шламы, содержащие свободные серную и соляную кислоты, можно высушивать при 105° С. Для удаления серной кислоты необходимо нагреть шлам не ниже, чем до 340° С, для отгонки соляной кислоты достаточен нагрев до 130° С. Обычно получают материал пробы, не содержащий влагу, и обработка его до размера частиц лабораторной пробы не представляет трудности. Если необходимо учитывать содержания соединений селена, мышьяка или ртути, которые при высоких температурах полностью или частично улетучиваются, то высушивание при повышенной температуре недопустимо. В этих случаях свободные кислоты нейтрализуют содой. Отобранную от поставленных шламов общую пробу (1—5% массы материала поставки в зависимости от однородности материала) перемешивают многократным перелопачиванием и сокращают до ~40 кг.

Опробование поставок в бочках требует значительно большего объема работ. В бочках происходит расслоение, при котором на поверхности часто образуется слой воды, который надо вычерпать или слить. Масса этого слоя определяется повторным взвешиванием бочек сразу же после их разгрузки. После перемешивания материала многократным перелопачиванием отбирают общую пробу (1—5% массы поставки), которую затем сокращают до ~40 кг.

Сокращенный материал пробы высушивают при требуемой температуре и путем истирания и сокращения доводят до размеров частиц <0,16 мм.

Если свободные кислоты нейтрализуются содой, то по содержанию кислоты в материале определяют количество безводной соды и добавляют ее с небольшим избытком. Материал пробы хорошо перемешивают с карбонатом натрия и высушивают при 105° С до постоянной массы, все время помешивая.

При нейтрализации образуются натриевые соли, к тому же высвобождается двуокись углерода и нейтрализационная вода. Массу материала определяют после высушивания и соотносят с навеской.

 Пример. Общая проба массой 40 кг была нейтрализована 2 кг соды. Повторное взвешивание после высушивания дало 40,8 кг, что соответствует 102% исходной массы пробы. Приготовление конечной пробы включает истирание и сокращение. Пробы для анализа ссыпают в закрывающиеся бутылки с надписью, из которой ясно, что пробу сначала высушивали при 105° С и что на каждый грамм навески для анализа следует брать 1,02 г высушенного материала пробы.

Основные свинцовые шламы могут поглощать двуокись углерода из воздуха. Они высушиваются при 105° С не полностью и сохраняют гигроскопичность.

Промежуточную пробу массой 40 кг, полученную сокращением общей пробы, взвешивают и промывают несколько раз горячей водой. Водный экстракт фильтруют, охлаждают и доводят до определенного объема, а затем в качестве проб для анализа разливают по бутылкам, которые сразу же закупоривают. Промытый и обсушенный материал высушивают при 105° С и взвешивают. После истирания и сокращения получают пробы для анализа. Они состоят из промывного раствора и сухого материала. В протоколе указывают как полученную сухую массу, так и количество промывной жидкости.

Нейтральные свинцовые шламы высушивают при 105° С и затем готовят из него порошкообразный материал. Аккумуляторный лом. Свинцовые аккумуляторы поставляют в разобранном или неразобранном виде. Термины «разобранный аккумуляторный лом» и «неразобранный аккумуляторный лом» должны употребляться вместо часто встречающихся, но неоднозначных выражений «аккумуляторный свинец» и «аккумуляторный свинцовый лом».

Пробы приготовляют методом дробления, если надо определить содержание влаги, или методом плавления, если не требуется определять содержание влаги. В последнем случае получают сумму содержания влаги и потерь при плавлении. Необходимые массы исходной и обработанной проб для отдельных методов определяются. наличием оборудования и его достаточной производительностью.

Наряду с обоими названными видами материалов иногда поставляется также аккумуляторный шлам (преимущественно окислы и сульфат свинца). Его опробуют теми же методами, что и кислые свинцовые шламы.

 Сортированный аккумуляторный лом. Масса общей пробы должна составлять не менее 5% от поставок массой 20 т и не менее 10% от поставок массой значительно меньше 20 т. При поставке в вагонах во время разгрузки грейфером берут через равные интервалы определенные количества материала, например каждый пятый или каждый десятый грейфер, наполненный до середины, но при условии захвата всех компонентов; эти количества материала объединяют в общую пробу. Проба должна быть достаточно большой, чтобы ее можно было сократить квартованием материала, рассыпанного не слишком толстым слоем. Отделенный таким образом материал должен составлять около 20% от общей пробы. В качестве промежуточной пробы получают приблизительно 200 кг из поставки массой 20 т и около 1000 кг из поставки массой 100 т.

При поставке на грузовиках весь выгруженный материал разравнивают и отбирают общую пробу методом квартования. Общую пробу сокращают, лишь когда ее масса превышает 1000 кг. В этом случае отбирают промежуточную пробу массой 20%.

Содержание влаги определяют методом дробления. Промежуточные пробы, а если поставка невелика, то разовые пробы, обычно массой от 100 до 1000 кг, предварительно дробят в ножевой или молотковой (ударно-отражательной) дробилке до частиц размером 20—30 мм. Шаровые дробилки не подходят для непросушенного материала. Инородные железные материалы, например скобы, предварительно выбирают вручную. Необходимо установить массу пробы до и после дробления; разницу относят за счет уменьшения содержания влаги в процессе измельчения; ее необходимо учитывать. Потери от распыления предотвращают с помощью отсасывающих и фильтрующих устройств. Пыль возвращают в материал пробы. После взвешивания размельченный материал сокращают до 100— 200 кг; если дробилки имеют встроенные или подключенные сита, то необходимо учитывать все фракции. Материал усредняют перелопачиванием и отбирают 25—50 кг для определения содержания влаги. Эту массу высушивают в течение 48 ч при 105° С. Общая величина содержания влаги складывается из значений, определенных при измельчении и высушивании материала.

Если нет дробилок подходящей мощности и конструкции, то промежуточную пробу дробят вручную. Полюсные клеммы отделяют от так называемых пакетов топором и режут на мелкие куски ножницами для металла. Пакет осторожно разбивают лопатой. Следует фиксировать массы отобранного материала, изолированных клемм и оставшегося материала. Надо предотвращать потери материала от распыления. Это относится и к заключительным операциям перемешивания и сокращения. Из обеих фракций составляют подготовленную пробу массой около 50 кг, которую высушивают при 105° С в течение 48 ч. Для очень сырого материала необходимо определить разность масс исходного и дробленого материалов и прибавить к значению содержания влаги, полученному при высушивании. Железные детали и другие посторонние металлы надо удалять до обработки,

Сухая подготовленная проба, полученная одним из названных методов, в процессе просеивания и плавления делится на металлические и неметаллические доли, включая одновременно «потери» от окисления органических веществ. В большинстве случаев (во всяком случае, после дробления промежуточной пробы вручную) подготавливаемую пробу сначала дробят в конусной дробилке. Дальнейшую обработку проводят следующим образом: пробу просеивают на сите с отверстиями размером 5 мм, а мелочь — еще и на сите с отверстиями размером 0,25 мм. Мелочь, размеры частиц которой < 0,25 мм, сохраняют. Из надрешетного продукта с частицами размером >5 мм выплавляют металл в тигле. Образующиеся съемы дробят для отделения металлических частиц и пропускают через сито с отверстиями размером 0,25 мм. Мелочи добавляют к мелкой фракции (<0,25 мм) первого просеивания, крупные частицы —к уже полученному металлу. Весь металл плавят, отливают его в слитки или пластины и взвешивают. Образующиеся съемы извлекают и обрабатывают дроблением и просеиванием. Каждый слиток или пластину распиливают в нескольких противоположных друг другу местах до середины или обрабатывают их рашпилем после продольного разрезания пополам. Полученную таким образом стружку представляют как пробу для анализа металлической основы. Частицы мельче 0,25 мм, отобранные из различных фракций, объединяют, перемешивают и сокращают до лабораторной пробы для анализа «мелочи». Потери при плавлении вследствие окисления органических компонентов определяют разность массы навески сухого материала и установленных масс металла и мелочи.

 В протокол пробоотбора вносят сведения о процентном содержании влаги, металла, мелочи, потерь при плавлении, обычно выбираемых вручную крупных частиц железа и других посторонних металлов.

Если за расчетную принимают исходную массу, то все процентные доли соотносят с массой в состоянии поставки. Если же за расчетную принимают сухую массу, то доли фракций металла, мелочи, потерь и железа выражают в процентах от этой массы. Названные данные должны фиксироваться на емкостях для проб. Мелочь надо снабдить надписью «Перед анализом высушить при 105° С». Схема подготовки проб методом дробления с определением содержания влаги показана на рис. с пред. стр.

По методу плавления без определения содержания влаги недробленую промежуточную пробу или общую пробу, если поставленное количество невелико, плавят в железном тигле. Образующиеся съемы извлекают и после дробления пропускают через сито с отверстиями размером 5 мм. Надрешетный продукт возвращают в плавильный тигель, снова извлекают съемы и снова просеивают через сито с размером отверстий 5 мм. Из ванны металла после тщательного перемешивания (так как металл склонен к ликвации из-за присутствия сурьмы) берут ковшовую пробу массой в несколько килограммов, отливают слиточки и пилят или полностью обрабатывают их рашпилем (металл 1). Затем все количество металла отливают в слитки и взвешивают.

Съемы размером менее 5 мм взвешивают, иногда сокращают и взвешенную часть измельчают в пневматической ступке или шаровой мельнице,просеивают через сито с размером отверстий 0,25 мм и крупные частицы снова плавят. Получающиеся при этом съемы снова дробят и просеивают, пока весь надрешетный продукт не исчезнет. Выплавленный при переработке металл и полученную при просеивании съемов крупную фракцию (свыше 0,25 мм) сплавляют и взвешивают (металл 2). Вновь образующиеся съемы обрабатывают теми же методами просеивания и плавления. Получаемую при просеивании съемов мелочь перемешивают, взвешивают; она служит частью пробы для анализа «мелочи». Металл 2 обрабатывают так же, как и металл 1, и добавляют к пробе для анализа.

 В протоколе пробоотбора указывают содержания металла 1, металла 2, мелочи, потерь (влаги и потерь при плавлении), выбираемых вручную крупных частиц железа и других металлов. Все процентные доли соотносят с исходной массой (массой поставки).

Съемы с частицами <5 мм обрабатывают следующим способом: крупные частицы, получающиеся в процессе просеивания (заключительный этап сокращения и дробления) через сито с размером отверстий 0,25 мм или через два сита с отверстиями размером 0,4 и 0,2 мм, объединяют и сплавляют с серой в свинцовый штейн (методом плавления штейна). Этот свинцовый штейн маркируют, как металл 2, и заносят в протокол. Схема подготовки пробы методом плавления (без определения содержания влаги) дана на рис. с пред. стр.

Неразобранный аккумуляторный лом. От поставляемого в вагонах однородного материала (аккумуляторов одинакового размера) можно отбирать общую пробу во время разгрузки грейфером. Если материал неоднороден и содержит разные типы аккумуляторных батарей, то общую пробу отбирают после сортировки, включая в пробу пропорционально все типы аккумуляторов. Большие общие пробы обычно сокращают еще раз до получения промежуточных проб. Материал, поставляемый в грузовиках, разгружают и разравнивают. Если сортировка необязательна или невозможна, то отбирают как можно большую пробу ковшовой погрузочной машиной и сокращают до промежуточной массы < 100кг. Если материал неоднородный, но возможна сортировка, то общую пробу набирают из отдельных разновидностей материала пропорционально их массе.

Из взвешенной общей пробы сливают кислоту и определяют содержание влаги. Затем аккумуляторы разбивают вручную, (кувалдой), куски коробок, включая железные детали, выбирают и взвешивают. Оставшиеся пластины с сепараторами, полюсные клеммы и шлам представляют собой разобранный аккумуляторный лом, который перерабатывают далее дроблением или плавлением. Протокол пробоотбора в обоих случаях содержит дополнительные данные о массе корпусов аккумуляторов.

Часть 2