Химическая технология
Технология неорганических веществ
Молдурушку М. О., научный сотрудник, соискатель Тувинского института комплексного освоения природных ресурсов Сибирского отделения Российской академии наук
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ИЗВЛЕЧЕНИИ МЫШЬЯКА В РАСТВОР
В статье приведены результаты исследования технологических параметров обжига и выщелачивания при извлечении мышьяка из отходов в растворимую форму арсената натрия. Показана возможность глубокого удаления мышьяка из отходов комбината «Тувакобальт» путем низкотемпературного содового обжига с последующим водным выщелачиванием огарка: при 7400С, соотношении в шихте отход/сода 1:1 и выщелачивании при 800С, Т:Ж-1:6 до 0,6%; при 7000С с добавлением угля в шихту при соотношении шлам/сода/уголь 1:1:0,1 до 0,5%.
Ключевые слова: отходы, мышьяк, обжиг, водное выщелачивание, параметры.
EFFECT OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS ON EXTRACTION OF ARSENIC IN SOLUTION
Results research of technological parameters of the roasting and leaching are given in the article. During the study the arsenic was extracted to soluble form of arsenate of sodium. The possibility of deep removal of arsenic by the low-temperature roasting with following water leaching is shown. At 7400C, with correlation of charge mixture sludge/soda 1:1 the roasting was conducted and leaching - at 800C, with correlation solid/liquid 1:6 to 0,6% and process was conducted at 7000C, with adding coal in charge mixture with correlation sludge/soda/coal 1:1:0,1 to 0,5%.
Keywords: waste products, arsenic, roasting, leaching, parameters.
Для вывода мышьяка из отходов комбината «Тувакобальт» в товарный продукт были проведены исследования по изучению возможности использования комбинированного способа [1-3]. В работе [2] были определены такие параметры как соотношение соды к шламу, равное 1:1, температура обжига 800-8500С. В лабораторных условиях содержание мышьяка снижается с 2,6-2,9% в огарке до 0,94-0,99% в кеке от водного выщелачивания [4]. Степень извлечения мышьяка в раствор в среднем составила 76%. Для дальнейшего снижения остаточного содержания мышьяка, необходимо выявить влияние технологических параметров.
Целью данной работы было исследование влияния технологических параметров обжига и выщелачивания на степень извлечения мышьяка в раствор. Объектом исследования являются отходы, накопленные в хвостохранилище №5 комбината «Тувакобальт». Для оптимизации режимов обжига и выщелачивания исследованы такие технологические параметры, как температура и продолжительность обжига, температура выщелачивания, соотношение твердой и жидкой фаз, а также добавление угля в шихту.
Работа выполнялась по следующей методике. Для определения оптимальной температуры обжига опыты проведены в муфельной печи при температурах 600-8400С с изотермической выдержкой в течение 1,5 часа, отношении соды к шламу 1:1. Продукт обжига далее подвергался водному выщелачиванию при температуре 800С в течение 1 часа, соотношении Т:Ж=1:10. После фильтрации пульпы образуется кек и арсенатный раствор, из которого в дальнейшем выделяется мышьяк в виде сульфида.
Исходная средняя проба отвального шлама содержит 4,43 % мышьяка. Анализ проб на мышьяк проводился рентгенофлуоресцентным методом на энергодисперсионном спектрометре S2 RANGER (полуколичественный анализ, ошибка определения составляет 40%).
Результаты опытов по определению влияния температуры обжига на степень извлечения мышьяка в раствор приведены в таблице 1.
Таблица 1
Влияние температуры обжига на извлечения мышьяка в раствор
Температура обжига, 0С 600 640 700 740 800 840
Содержание As в кеке, % 1,1 1,0 1,1 0,7 1,3 1,5
Степень извлечения As в раствор, % 76,1 78 76,5 84,8 69,2 70,8
Как видно из таблицы 1, наиболее высокое извлечение мышьяка в раствор (84,8%) достигается при температуре 7400С. При этом содержание мышьяка в кеке от водного выщелачивания снижается до 0,7%. С повышением температуры от 800-8400С содержание мышьяка в кеке увеличивается до 1,3-1,5%. В результате обжига было отмечено, что цвет огарка менялся с повышением температуры. Так, при 6000С огарок имел светло-коричневый цвет, а при дальнейшем повышении температуры при 7400С огарок имеет более насыщенно коричневый цвет. При 8000С огарок имеет темный цвет, а при 8400С на поверхности огарка темного цвета появляются местами зеленые корочки, что может быть связано с образованием малорастворимого арсената железа и это приводит к понижению степени перехода мышьяка в раствор.
В процессе обжига отходов в смеси с содой происходит перевод мышьяка в водорастворимую форму арсената натрия по следующей реакции
2FeAsO4 + 3Ш2ТОэ= 2NaзAsO4 + Fe2Oз +3ТО2.
Для определения оптимальной продолжительности обжига опыты проведены при изотермической выдержке в течение 1; 1,5; 2; 3 часа. Температура обжига 7400С. Условия выщелачивания: температура 800С, Т:Ж=1:10, 1 час. Результаты опытов по влиянию продолжительности обжига на извлечение мышьяка в раствор приведены в таблице 2.
Таблица 2
Влияние продолжительности обжига на извлечение мышьяка
Время обжига, час 1 1,5 2 3
Содержание As в кеке, % 0,72 0,69 0,69 0,71
Степень извл. As в р-р, % 84,76 85,88 85,81 85,06
Из таблицы 2 видно, что наибольшая степень извлечения мышьяка в раствор 85,88% достигается при продолжительности обжига 1,5 часа.
Для определения оптимальной температуры выщелачивания опыты проведены при 6090 С. Условия обжига: температура 7400С, отношение соды к шламу 1:1, продолжительность 1,5 часа. Условия выщелачивания: Т:Ж=1:10, продолжительность 1 час. Результаты опытов по влиянию температуры выщелачивания на извлечение мышьяка в раствор приведены в таблице 3.
Таблица 3
Влияние температуры выщелачивания на извлечение мышьяка_
Температура выщелачивания, 0С 60 70 80 90
Содержание А8 в кеке, % 0,77 0,73 0,68 0,72
Степень извлечения А8 в раствор,% 90,22 90,83 91,37 90,95
Согласно данным таблицы 3, оптимальной температурой выщелачивания является 70-90оС. Для определения оптимального соотношения твердой и жидкой фаз (Т:Ж) опыты проведены при следующих отношениях: 1:5; 1:6; 1:7; 1:10; 1:20. Условия обжига: температура 7400С, отношение соды к шламу 1:1, продолжительность 1,5 часа. Условия выщелачивания: температура 800С, продолжительность 1 час. Результаты опытов приведены в таблице 4.
Таблица 4
Влияние отношения Т:Ж на извлечение мышьяка в раствор
Отношение Т:Ж 1:5 1:6 1:7 1:10 1:20
Содержание А8 в кеке, % 0,68 0,62 0,72 0,64 0,70
Степень извл. А8 в раствор, % 91,36 92,2 90,9 92,1 91,2
Из таблицы 4 видно, что наибольшая степень извлечения мышьяка в раствор наблюдается при соотношении 1:6, 1:10.
Для определения влияния на процесс обжига добавления в шихту угля опыты были проведены при 600-8600С. Условия обжига: продолжительность обжига 1,5 часа, отношение сода/шлам/уголь 1:1:0,1. Условия выщелачивания: температура 800С, Т:Ж=1:10, 1 час. Результаты опытов при введении угля в шихту при разных температурах обжига представлены в таблице 5.
Таблица 5
Влияние добавки угля в шихту при разных температурах
Температура обжига, 0С 600 640 700 740 800 840 860
Содержание А8 в кеке, % 0,87 0,80 0,73 0,73 1,49 1,93 2,07
Степень извл. А8 в р-р, % 89,68 90,54 90,75 90,17 77,2 67,8 62,2
Из таблицы 5 видно, что высокое извлечение мышьяка в раствор наблюдается при 600-7400С. При повышении температуры от 8000С до 8600С содержание мышьяка в кеке водного выщелачивания увеличивается до 1,49 и 2,07%. В результате обжига было отмечено также изменение цвета огарка с повышением температуры, а при 8600С огарок имел зеленый цвет. Введение угля в шихту положительно влияет на перевод мышьяка в растворимую форму, снижая температуру обжига до 600-700°С.
При проведении процессов обжига при 7000С с добавлением в шихту угля и последующего водного выщелачивания огарка при 800С, соотношении Т:Ж=1:6 содержание мышьяка в кеке снижалось до 0,5%.
Таким образом, проведенные исследования показали возможность достаточно полного удаления мышьяка из отвальных шламов путем низкотемпературного содового обжига и последующего водного выщелачивания огарка. Содержание мышьяка в кеке после выщелачивания снижалось до 0,5-0,7%. Установлены оптимальные параметры обжига: температура 7000С при добавлении в шихту угля и 7400С при соотношении шлам/сода 1:1, продолжительность 1,5 часа. Оптимальные параметры выщелачивания: температура 70-800С, соотношение Т:Ж=1:6. При этом извлечение мышьяка в раствор составило 89-92%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Каминский Ю.Д., Копылов Н.И. Вывод мышьяка из отвалов кобальтового производства// Первый Международный конгресс «Цветные металлы Сибири - 2009», 8-10 сентября, 2009 г., Красноярск. С. 513-515.
2. Копылов Н.И., Каминский Ю.Д., Очур-оол А.П. Комбинированный способ извлечения мышьяка из отвалов//Химическая технология. - 2011. - том 12, №8, С.498-500.
3. Молдурушку Р.О., Каминский Ю.Д., Копылов Н.И., Полугрудов А.В., Шоева Т.Е. Переработка шламов комбината «Тувакобальт» с получением продуктов мышьяка//Второй Международный конгресс «Цветные металлы Сибири - 2010», 2-4 сентября 2010, Красноярск, с. 243-246.
4. Кара-Сал Б.К., Молдурушку М.О., Очур-оол А.П. Оптимизация водного выщелачивания обожженных отходов извлечения кобальтового концентрата//Естественные и технические науки. 2012. - №3. - С.348-351.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.