L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
Способ извлечения мышьяка из отходов аммиачно-автоклавного передела кобальтовых руд
| Название | Способ извлечения мышьяка из отходов аммиачно-автоклавного передела кобальтовых руд |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Молдурушку Маргарита Очур-ооловна, Кара-Сал Борис Комбуй-оолович, Копылов Николай Иванович, Чульдум Кежик Кан-оолович |
| Вид объекта патентного права | Изобретение |
| Регистрационный номер | 2637870 |
| Дата регистрации | 23.12.2015 |
| Правообладатель | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН (ТувИКОПР СО РАН) |
| Область применения (класс МПК) | C22B 30/04 (2006.01) C22B 7/00 (2006.01) C22B 1/02 (2006.01) C22B 3/04 (2006.01) |
| Медаль имени А.Нобеля |  |
Описание изобретения
Изобретение относится к способу извлечения мышьяка из отходов аммиачно-автоклавного передела кобальтовых руд. Способ включает спекающий обжиг отходов в присутствии соды. Далее ведут водное выщелачивание и осаждение из раствора мышьяка. При этом спекающий обжиг ведут при 740°С с соотношением отходы/сода 1:1 в течение 1,5 часа с получением продукта обжига, содержащего 4,4% мышьяка. Водное выщелачивание продукта обжига ведут при 80°С, Т:Ж=1:6 в течение 1 часа с получением продукта выщелачивания с низким остаточным содержанием мышьяка 0,5-0,6%. Из раствора при 60°С путем нейтрализации до рН 8-9 осаждают кремниевую кислоту, которую затем прокаливают с получением диоксида кремния. Затем при рН=3 из раствора осаждают сульфид мышьяка. Техническим результатом является снижение температуры и продолжительности обжига, повышение степени извлечения мышьяка в раствор, получение продукта водного выщелачивания с низким остаточным содержанием мышьяка, отдельных продуктов сульфида мышьяка и диоксида кремния. 1 ил., 5 табл., 3 пр.
Изобретение относится к способам извлечения мышьяка из отходов аммиачно-автоклавного передела кобальтовых руд. Способ включает спекающий обжиг отходов в присутствии соды с последующим водным выщелачиванием продукта обжига и осаждение из раствора сульфида мышьяка и диоксида кремния. Способ позволяет снизить температуру и продолжительность обжига, повысить степень извлечения мышьяка в раствор, получить продукт водного выщелачивания с низким остаточным содержанием мышьяка, отдельные продукты сульфида мышьяка и диоксида кремния.
Известен способ извлечения мышьяка из медно-свинцовой шпейзы, включающий ее обжиг в присутствии соды, водное выщелачивание спека и осаждение мышьяка в виде арсената кальция (Садилова Л.Г., Лоскутова Ф.М. Переработка шпейзы свинцового производства // Цветная металлургия. Известия вузов. - 1958, №5, с. 38-49). Обжиг шпейзы проводят при 650°С в течение 4 часов, при весовом соотношении шпейзы к соде 1:1. В процессе водного выщелачивания при 70°С, продолжительности выщелачивания 30 мин, Ж:Т=5:1 извлечение мышьяка в раствор составляет 97-98%. В дальнейшем из раствора мышьяк осаждают окисью кальция в виде арсената кальция. Недостатком известного способа является вывод мышьяка в форме токсичного арсената кальция.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения по технической сущности является способ удаления мышьяка из отходов кобальтового производства путем их обжига в смеси с содой с последующим водным выщелачиванием огарка и осаждения из раствора мышьяка в форме сульфида (Патент 2477326 РФ. Способ удаления мышьяка из отходов кобальтового производства / Молдурушку М.О., Кара-Сал Б.К., Каминский Ю.Д.; патентообладатель Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН. - №2011116390/02; заявл. 25.04.2011; опубл. 10.03.2013, бюл. №7. - 7 с.). Обжиг отходов ведут при 800-850°С в течение 3 часов, при соотношении отход/сода/уголь 1:1:0,1. При проведении процесса водного выщелачивания в лабораторных условиях при 75°С, Т:Ж=1:5 в течение 1 часа извлечение мышьяка в раствор составило 78%, а остаточное содержание мышьяка в твердом остатке 0,98%. Недостатками известного способа являются высокая температура обжига, продолжительное время обжига (3 часа), невысокая степень извлечения мышьяка в раствор (78%).
Технический результат изобретения - снижение температуры и продолжительности обжига, повышение степени извлечения мышьяка в раствор до 92%, снижение остаточного содержания мышьяка в продукте водного выщелачивания, получение из арсенатного раствора отдельных продуктов диоксида кремния и сульфида мышьяка. Технический результат достигается предлагаемым комбинированным способом, включающим 3 основные стадии: спекающий обжиг отходов в присутствии соды, в процессе которого происходит перевод малорастворимых соединений мышьяка отходов в водорастворимую форму арсената натрия; водное выщелачивание продукта обжига, в результате которого мышьяк переходит в раствор; осаждение из арсенатного раствора диоксида кремния и сульфида мышьяка.
Исходная средняя проба отходов, используемая для исследований, содержала, %: мышьяк 4,43; кобальт 0,05; никель 0,05; медь 0,048; цинк 0,09. Для определения оптимальной температуры обжига опыты проведены при 600-840°С с соотношением отход/сода 1:1 (8 г отхода, 8 г соды) и при 600-860°С с соотношением отход/сода/уголь 1:1:0,1 (8 г отхода, 8 г соды и 0,8 г угля) в течение 1,5 часа. Содержание мышьяка в продукте обжига составляло в среднем 4,41%. Концентрация мышьяка в продукте обжига почти не меняется по сравнению с исходным отходом, из чего можно заключить, что мышьяк не улетучивается в процессе обжига, а концентрируется в обожженном отходе. Продукт обжига далее подвергался водному выщелачиванию при 80°С в течение 1 часа, соотношении твердой и жидкой фаз (Т:Ж) 1:10. После фильтрации пульпы образуется твердый остаток (кек) и арсенатный раствор, из которого в дальнейшем мышьяк выводится в форме сульфида. Зависимость степени извлечения мышьяка в раствор и остаточного содержания мышьяка в продукте водного выщелачивания от температуры обжига при соотношении компонентов в шихте отходы/сода 1:1 приведена в таблице 1.
Как видно из таблицы 1, степень извлечения мышьяка в раствор наиболее высокая при температуре обжига 740°С. При этом содержание мышьяка в продукте водного выщелачивания снижается до 0,7%. С повышением температуры от 800-840°С содержание мышьяка в продукте водного выщелачивания увеличивается до 1,3-1,5%, что может быть связано с образованием малорастворимого арсената, и это приводит к понижению степени перехода мышьяка в раствор.
Зависимость степени извлечения мышьяка в раствор и остаточного содержания мышьяка в продукте водного выщелачивания от температуры обжига при соотношении компонентов в шихте отходы/сода/уголь 1:1:0,1 приведена в таблице 2.
Из таблицы 2 видно, что высокая степень извлечения мышьяка в раствор 90% наблюдается при 640-740°С. С повышением температуры от 800°С до 860°С содержание мышьяка в продукте водного выщелачивания увеличивается.
Для определения оптимальной продолжительности обжига опыты проведены при 740°С с соотношением компонентов в шихте отход/сода 1:1 в течение 1; 1,5; 2; 3 часов. Условия выщелачивания: температура 80°С, Т:Ж=1:10, 1 час. Результаты приведены в таблице 3.
Из таблицы 3 видно, что оптимальная продолжительность обжига составляет 1,5 часа.
При определении оптимальных параметров водного выщелачивания исходным материалом для исследований служил продукт обжига, полученный при 740°С, соотношении шлам/сода 1:1, продолжительности обжига 1,5 часа. Для проведения опытов были отобраны пробы огарка с массой 8 г. Для определения оптимальной температуры выщелачивания опыты проведены при 60-90°С. Условия выщелачивания: Т:Ж=1:10, продолжительность 1 час. Результаты опытов по влиянию температуры выщелачивания на степень извлечения мышьяка в раствор приведены в таблице 4.
Согласно данным таблицы 4, оптимальной температурой выщелачивания является 70-80°С.
Для определения оптимального соотношения твердой и жидкой фаз (Т:Ж) опыты проведены при следующих соотношениях: 1:5; 1:6; 1:7; 1:10; 1:20. Условия выщелачивания: температура 80°С, продолжительность 1 час. Зависимость степени извлечения мышьяка в раствор и остаточного содержания мышьяка в продукте водного выщелачивания от отношения твердого к жидкому (Т:Ж) показана в таблице 5.
Из таблицы 5 видно, что наибольшая степень извлечения мышьяка в раствор 92% наблюдается при соотношениях 1:6, 1:10.
В результате проведения процессов обжига (700°С, 1,5 часа, соотношение отход/сода/уголь 1:1:0,1) и выщелачивания (80°С, 1 час, Т:Ж=1:6) при оптимальных условиях получен продукт водного выщелачивания с остаточным содержанием мышьяка 0,54%. Содержание кобальта (0,075%), никеля (0,069%), меди (0,074%), цинка (0,1%) в продукте водного выщелачивания увеличивается по сравнению с исходным отходом. Продукт водного выщелачивания может использоваться в качестве вторсырья для извлечения цветных металлов и получения керамических строительных материалов.
Изучение состава осадка сульфида мышьяка, полученного из арсенатного раствора по ранее разработанной схеме осаждения, показало, что в осадке кроме сульфида мышьяка присутствует примесь диоксида кремния. Поэтому из арсенатного раствора при 60°С предварительно осаждали кремний путем нейтрализации раствором соляной кислоты до pH 8-9 в виде кремниевой кислоты, которая затем прокаливается при 800°С с получением диоксида кремния. Из фильтрата после отделения диоксида кремния, осаждается мышьяк сульфидом натрия (12%-ной концентрации) при 60°С в кислой среде (рН=3). В результате опытов разработана схема осаждения из арсенатного раствора диоксида кремния и сульфида мышьяка (фигура).
Формула изобретения
Способ извлечения мышьяка из отходов аммиачно-автоклавного передела кобальтовых руд, включающий спекающий обжиг отходов в присутствии соды для связывания мышьяка в водорастворимую форму арсената натрия, последующее водное выщелачивание и осаждение из раствора мышьяка, отличающийся тем, что спекающий обжиг ведут при 740°С с соотношением отходы/сода 1:1 в течение 1,5 часа с получением продукта обжига, содержащего 4,4% мышьяка, водное выщелачивание продукта обжига ведут при 80°С, Т:Ж=1:6 в течение 1 часа с получением продукта выщелачивания с низким остаточным содержанием мышьяка 0,5-0,6%, из раствора при 60°С путем нейтрализации до рН 8-9 осаждают кремниевую кислоту, которую затем прокаливают с получением диоксида кремния, и затем при рН=3 из раствора осаждают сульфид мышьяка.
Медаль Альфреда Нобеля