Debismuthierung

Wismutentfernung ist ein Raffinationsschritt, der Wismut aus unreinem Blei entfernt, typischerweise bei der Verarbeitung von Sekundär- oder Recycling-Blei. Wismut ist ein sprödes Metall, das selbst in geringen Konzentrationen die mechanischen Eigenschaften von Blei verschlechtert, indem es es härter macht und anfälliger für Risse beim Kaltumformen oder Gießen. Das Ziel ist, Blei herzustellen, das rein genug für Speicherbatterien, Kabelummantelungen oder andere Anwendungen ist, bei denen Duktilität und Verarbeitbarkeit wichtig sind.

Wismut ist schwierig von Blei durch einfache Schwerkraft- oder Dichteverfahren zu trennen, da die beiden Metalle ähnliche Dichten und Schmelzpunkte haben. Stattdessen nutzt die Wismutentfernung die Tatsache, dass Wismut in geschmolzenem Blei eine viel geringere Löslichkeit hat als Blei in sich selbst. Die gebräuchlichste industrielle Methode besteht darin, das geschmolzene Blei leicht abzukühlen, um Wismut als Kristalle oder eine wismutreiche Phase auszufällen, die mechanisch getrennt, abgeschöpft oder abgesetzt werden kann. Das resultierende wismutarme Blei wird dann wieder erhitzt und in Barren gegossen.

Ein anderer Ansatz verwendet selektive Oxidation, bei der eine berechnete Menge Sauerstoff oder Luft durch das geschmolzene Blei geblasen wird. Wismut oxidiert leichter als Blei und bildet eine Schlacke, die an die Oberfläche aufschwimmt und entfernt werden kann. Diese Methode ist schneller, erfordert aber eine genaue Kontrolle der Temperatur und des Sauerstoffflusses, um eine Überoxidation des Bleis selbst zu vermeiden. Einige Betriebe kombinieren Absetzung mit oxidativer Schlackenentfernung für bessere Ergebnisse.

Warum Wismut in der Bleiraffinierung wichtig ist

Wismutverunreinigungen gelangen typischerweise durch Kupfer-, Zinn- oder Antimonkonzentrate, die beim Sekundärschmelzen verwendet werden, oder durch unreinen Rohstoff in das Blei. Bleispezifikationen für Batterie- oder Kabelanwendungen begrenzen Wismut normalerweise auf weniger als 0,005 Prozent nach Gewicht, manchmal noch enger. Bereits 0,02 Prozent Wismut können gegossenes Blei merklich verspröden. Der Begriff folgt selbst der chemischen Präfixkonvention: "de-" bedeutet Entfernung und "-wismutierung" den Prozess der Einführung oder des Gehalts an Wismut.

Wismutentfernung unterscheidet sich von anderen Bleireinigungsschritten wie Schlackenentfernung (Entfernung von Oxiden), Silberentfernung (Entfernung von Silber durch Kristallisation) oder Kupferentfernung (Entfernung von Kupfer durch selektive Oxidation oder Elektroraffination). In der Praxis kann eine Bleirafinerie mehrere dieser Schritte nacheinander durchführen, wobei die Wismutentfernung normalerweise nach der Anfangsschlackenentfernung aber vor dem endgültigen Gießen stattfindet, je nach Verunreinigungsprofil des eingehenden Metalls.