Кинетика восстановления хлорида и оксихлорида свинца карбонатом натрия

Аннотация

В работе исследованы кинетические закономерности восстановительного взаимодействия хлорида свинца (PbCl₂) и оксихлорида свинца (PbO·PbCl₂) с карбонатом натрия в присутствии углерода. Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки эффективных технологий переработки свинецсодержащих пылей вторичного производства и оптимизации состава натрийсодержащих флюсов. Кинетические исследования выполнены термогравиметрическим методом в изотермических условиях в диапазоне температур 800-1100°C для системы PbCl₂–Na₂CO₃–C и 500–800°C для системы PbO·PbCl₂–Na₂CO₃–C. Установлено, что восстановительное взаимодействие протекает по многостадийному механизму с изменением лимитирующей стадии по мере увеличения степени превращения.  Для системы PbCl₂–Na₂CO₃–C начальный участок процесса удовлетворительно описывается уравнением реакции первого порядка, что свидетельствует о преобладании химического контроля; кажущаяся энергия активации на этой стадии составляет 33.5 кДж/моль. С увеличением степени превращения наблюдается рост энергии активации до 62-80 кДж/моль, что указывает на переход к режиму, осложнённому диффузионными и структурными ограничениями. Система PbO·PbCl₂–Na₂CO₃–C характеризуется более высокой реакционной способностью и быстрым достижением значительных степеней превращения. При умеренных степенях превращения процесс протекает преимущественно в условиях химического контроля (E_a ≈ 43-44 кДж/моль), однако при α ≥ 55% наблюдается увеличение энергии активации до 74 кДж/моль, свидетельствующее о возрастании влияния массопереноса. Показано, что присутствие кислорода в структуре оксихлорида свинца существенно влияет на кинетические характеристики восстановительного процесса в натрийсодержащих флюсовых системах. Полученные результаты могут быть использованы при оптимизации технологических схем переработки свинецсодержащих пылей с целью повышения извлечения металла и энергоэффективности процесса.