RU2747153C1 - Method for production of water-insoluble waste of arsenic sulfides - Google Patents

Method for production of water-insoluble waste of arsenic sulfides Download PDF

Info

Publication number
RU2747153C1
RU2747153C1 RU2020133492A RU2020133492A RU2747153C1 RU 2747153 C1 RU2747153 C1 RU 2747153C1 RU 2020133492 A RU2020133492 A RU 2020133492A RU 2020133492 A RU2020133492 A RU 2020133492A RU 2747153 C1 RU2747153 C1 RU 2747153C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
arsenic
waste
sulfur
granules
water
Prior art date
Application number
RU2020133492A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Валерьевич Булатов
Виталий Николаевич Закирничный
Алла Владимировна Верхорубова
Олег Григорьевич Передерий
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых "Уралмеханобр" (АО "Уралмеханобр")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых "Уралмеханобр" (АО "Уралмеханобр") filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых "Уралмеханобр" (АО "Уралмеханобр")
Priority to RU2020133492A priority Critical patent/RU2747153C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2747153C1 publication Critical patent/RU2747153C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G28/00Compounds of arsenic
    • C01G28/008Sulfides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B30/00Obtaining antimony, arsenic or bismuth
    • C22B30/04Obtaining arsenic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/001Dry processes
    • C22B7/002Dry processes by treating with halogens, sulfur or compounds thereof; by carburising, by treating with hydrogen (hydriding)
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to methods for producing water-insoluble arsenic sulfide waste that does not pollute the natural environment during storage or disposal. It can be used in the preparation of a hardening filling mixture of waste space in mines. The production of water-insoluble arsenic sulfide waste involves mixing and sintering wet arsenic sulfide waste with powdered elemental sulfur. The consumption of sulfur is 15-50 wt.% of the mass of wet arsenic sulfide waste. Sintering is carried out in a cellular matrix at a temperature of 170-180ºC and granules with a diameter of 4-6 mm are obtained. After that, two layers of kuzbass varnish are applied to the surface of the granules.
EFFECT: method provides the leachability of arsenic from waste in the range of 0-0.01 mg/dm3, depending on the pH of the water.
1 cl, 5 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к способам получения нерастворимых в воде отходов сульфидов мышьяка, не загрязняющих природную среду при хранении или утилизации. Может быть использовано при приготовлении твердеющей закладочной смеси отработанного пространства в шахтах.The invention relates to methods for producing water-insoluble arsenic sulfide wastes that do not pollute the natural environment during storage or disposal. It can be used in the preparation of a hardening filling mixture of a worked-out space in mines.

Способ может быть использован в металлургической промышленности при производстве цветных металлов и в химической промышленности.The method can be used in the metallurgical industry in the production of non-ferrous metals and in the chemical industry.

Мышьяк является распространенной примесью в рудах и концентратах цветных, редких и благородных металлов и играет специфическую роль в процессах их переработки.Arsenic is a common impurity in ores and concentrates of non-ferrous, rare and noble metals and plays a specific role in their processing.

Во-первых, он осложняет протекание технологических процессов и ухудшает качество товарной продукции.First, it complicates the flow of technological processes and degrades the quality of marketable products.

Во-вторых, мышьяк относится к числу немногих элементов, на который имеется весьма ограниченный спрос.Second, arsenic is one of the few elements for which there is very limited demand.

Отсутствие широкого спроса приводит к складированию и накапливанию на открытых площадках предприятий различного рода мышьяксодержащих отходов, загрязняющих окружающую среду.The lack of widespread demand leads to the storage and accumulation of various types of arsenic-containing waste that pollute the environment in open areas of enterprises.

В производстве цветных металлов образуются осадки (кеки) трисульида мышьяка. В связи с вышеизложенным, в металлургическом, а нередко и в химическом производствах существует проблема обезвреживания твердых мышьяксодержащих сульфидных кеков.In the production of non-ferrous metals, sediments (cakes) of arsenic trisulide are formed. In connection with the above, in metallurgical, and often in chemical production, there is a problem of neutralizing solid arsenic-containing sulfide cakes.

Размещение и хранение таких соединений требует организации специальных полигонов высокоопасных отходов, что вызывает большие экономические затраты и отрицательные экологические последствия.The placement and storage of such compounds requires the organization of special landfills for highly hazardous waste, which causes high economic costs and negative environmental consequences.

Характеристикой устойчивости сульфидных соединений мышьяка в природной среде является их растворимость в воде и окисляемость на воздухе.A characteristic of the stability of arsenic sulfide compounds in the natural environment is their solubility in water and oxidizability in air.

Окислению наиболее подвержены порошкообразные сульфиды. Стекловидные сульфиды мышьяка, представленные в виде компактных монолитных блоков, являются наименее токсичными его соединениями, они малорастворимы в воде и не растворяются даже в концентрированной соляной кислоте. Однако они подвержены окислению кислородом атмосферного воздуха, после чего хорошо растворяются в воде.Powdered sulfides are most susceptible to oxidation. Glassy arsenic sulfides, presented in the form of compact monolithic blocks, are the least toxic compounds, they are slightly soluble in water and do not dissolve even in concentrated hydrochloric acid. However, they are susceptible to oxidation by atmospheric oxygen, after which they dissolve well in water.

Известен способ обезвреживания мышьяксодержащих продуктов, включающих плавку исходного материала с получением стекловидного трисульфида мышьяка (Набойченко С.С., Мамяченков С.В., Карелов С.В., Мышьяк в цветной металлургии / Под ред. С.С. Набойченко - Екатеринбург: УрО РАН, 2004, с. 223).A known method of neutralizing arsenic-containing products, including the melting of the starting material to obtain glassy arsenic trisulfide (Naboychenko S.S., Mamyachenkov S.V., Karelov S.V., Arsenic in nonferrous metallurgy / Edited by S.S. Naboychenko - Yekaterinburg: UB RAS, 2004, p. 223).

В известном способе для повышения устойчивости сульфидных мышьяксодержащих возгонов и кеков от окисления в связи с развитой поверхностью производят плавление осажденного сульфида мышьяка в присутствии 5-50% добавки серы; в результате получают водонерастворимую форму сульфида, а объем продукта уменьшается в 19 раз по сравнению с объемом исходного сульфида.In the known method to increase the stability of sulfide arsenic fumes and cakes from oxidation in connection with the developed surface, the precipitated arsenic sulfide is melted in the presence of 5-50% sulfur addition; as a result, a water-insoluble form of sulfide is obtained, and the volume of the product is reduced 19 times compared to the volume of the original sulfide.

К числу существенных недостатков известного способа следует отнести низкую эффективность и низкую экономичность процесса обезвреживания и отсутствие решений по утилизации получаемого продукта.The significant disadvantages of the known method include the low efficiency and low profitability of the neutralization process and the lack of solutions for the disposal of the resulting product.

При плавлении из-за высокой летучести трисульфида мышьяка в плавильной печи последний возгоняется и в виде паров поступает в атмосферу, что крайне отрицательно сказывается на экологичности способа в целом и требует строительства дорогостоящих газоочистных сооружений.During melting, due to the high volatility of arsenic trisulfide in the smelting furnace, the latter sublimes and enters the atmosphere in the form of vapors, which has an extremely negative effect on the environmental friendliness of the method as a whole and requires the construction of expensive gas treatment facilities.

Кроме того, полученные слитки стекловидного трисульфида мышьяка при хранении не обеспечивают достаточной степени обезвреживания, так как поверхность слитка окисляется водой и кислородом воздуха с образованием хорошо растворимых в воде окси- и тиосоединений мышьякаIn addition, the obtained ingots of glassy arsenic trisulfide during storage do not provide a sufficient degree of neutralization, since the surface of the ingot is oxidized by water and oxygen in the air with the formation of arsenic oxy- and thio compounds readily soluble in water.

As2S3+2Н2O↔HAsO2+H3AsS3 As 2 S 3 + 2H 2 O↔HAsO 2 + H 3 AsS 3

As2S3+3Н2O↔H3AsO3+H3AsS3 As 2 S 3 + 3Н 2 O↔H 3 AsO 3 + H 3 AsS 3

As2S3+6О2↔As2(SO4)3 As2S3+ 6O2↔As2(SOfour)3

Низкая экономичность известного способа вызвана также следующим:The low efficiency of the known method is also caused by the following:

- для осуществления процесса необходимо использовать плавильный агрегат (печь), требующий значительных капитальных и эксплуатационных затрат.- to carry out the process, it is necessary to use a melting unit (furnace), which requires significant capital and operating costs.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является Способ переработки отходов, содержащих сульфид мышьяка (патент SU 1542046 класс С22 В7, авторы: Халемский A.M., Гертман Е.М., Ивенко Н.В., Ивакин А.А., Штин А.П., Максимова Л.Г.) Способ переработки отходов, содержащих сульфид мышьяка, включающий их нагрев в присутствии элементной серы с получением труднорастворимых сплавов, отличающийся тем, что с целью повышения прочностных характеристик сплава, снижения токсичности и объема, процесс ведут в присутствии 0,5-3,0 мас.% сульфида меди при расходе элементной серы 4,0-4,5 мас.% при 165-220°С и давлении 5-20 кгс/см2.The closest analogue to the claimed invention is a Method for processing waste containing arsenic sulfide (patent SU 1542046 class C22 B7, authors: Halemsky AM, Gertman EM, Ivenko NV, Ivakin AA, Shtin AP , Maksimova L.G.) A method for processing waste containing arsenic sulfide, including heating them in the presence of elemental sulfur to obtain sparingly soluble alloys, characterized in that in order to increase the strength characteristics of the alloy, reduce toxicity and volume, the process is carried out in the presence of 0.5 -3.0 wt.% Copper sulfide at an elemental sulfur consumption of 4.0-4.5 wt.% At 165-220 ° C and a pressure of 5-20 kgf / cm 2 .

К числу существенных недостатков указанного способа следует отнести:The significant disadvantages of this method include:

- необходимость добавки 0,5-3,0 мас.% сульфида меди, что вызывает потери исходного медесодержащего сырья, снижает общее извлечение меди в технологическом процессе и снижает его экономическую эффективность;- the need to add 0.5-3.0 wt.% copper sulfide, which causes the loss of the original copper-containing raw materials, reduces the total extraction of copper in the technological process and reduces its economic efficiency;

- в заявленном авторами интервале температур 165-220°С эффективность получения труднорастворимых в воде сплавов очень низкая из-за того, что при температуре выше 160°С расплавленная сера превращается в очень вязкую, малоподвижную темно-коричневую массу, не обладающую хорошей жидкотекучестью, смачиваемостью и смешиванием.- in the temperature range declared by the authors of 165-220 ° C, the efficiency of obtaining alloys sparingly soluble in water is very low due to the fact that at temperatures above 160 ° C, molten sulfur turns into a very viscous, inactive dark brown mass that does not have good fluidity, wettability and mixing.

Отсутствие жидкотекучести у расплавленной серы препятствует смачиванию, смешиванию и равномерному распределению компонентов сульфидов меди и мышьяка с расплавленной элементной серой и получению однородной массы, что, в свою очередь, может приводить к повышенной вымываемости мышьяка водой;The lack of fluidity of molten sulfur prevents wetting, mixing and uniform distribution of the components of copper and arsenic sulfides with molten elemental sulfur and obtaining a homogeneous mass, which, in turn, can lead to increased leaching of arsenic by water;

- необходимость создания давления при приготовлении смеси в пределах 5-20 кгс/см2 усложняет технологический процесс, требует применения специального дорогостоящего прессового оборудования и увеличивает экономические затраты на переработку мышьяксодержащих отходов;- the need to create a pressure in the preparation of a mixture in the range of 5-20 kgf / cm 2 complicates the technological process, requires the use of special expensive pressing equipment and increases the economic costs of processing arsenic-containing waste;

- недостатком рассматриваемой технологии является отсутствие у технологии предложений по размещению, хранению или утилизации получаемых труднорастворимых сплавов, так как для размещения на полигонах опасных химических отходов потребуются значительные финансовые затраты, что существенно ухудшит технико-экономические показатели производства цветных металлов.- the disadvantage of the technology under consideration is the lack of proposals for the technology for placement, storage or disposal of the obtained sparingly soluble alloys, since the disposal of hazardous chemical waste at landfills will require significant financial costs, which will significantly worsen the technical and economic indicators of the production of non-ferrous metals.

Похожим технологическим решением является Способ обезвреживания и утилизации сульфидных мышьяксодержащих отходов (Патент RU 2711766 класс С22В 7/00, авторы: Булатов К.В., Закирничный В.Н, Верхорубова А.В., Передерий О.Г.), включающий смешивание отходов и сплавление с элементной серой. Отходы сушат до влажности не более 4%, дезинтегрируют до крупности не более 1,6 мм, полученный порошок нагревают до 120-155°С и смешивают с расплавленной серой, при этом соотношение сульфидных мышьяксодержащих отходов и расплавленной серы в смеси составляет 1:2,5-3,5, после чего смесь гранулируют, охлаждают и получают гранулированную стекловидную смесь диаметром 2-5 мм. На поверхность гранул наносят слой элементной серы.A similar technological solution is the Method for the neutralization and disposal of sulfide arsenic-containing waste (Patent RU 2711766 class C22B 7/00, authors: Bulatov K.V., Zakirnichny V.N., Verkhorubova A.V., Perederiy O.G.), including mixing waste and fusion with elemental sulfur. The waste is dried to a moisture content of no more than 4%, disintegrated to a particle size of no more than 1.6 mm, the resulting powder is heated to 120-155 ° C and mixed with molten sulfur, while the ratio of sulphide arsenic-containing waste and molten sulfur in the mixture is 1: 2, 5-3.5, after which the mixture is granulated, cooled and a granular glassy mixture with a diameter of 2-5 mm is obtained. A layer of elemental sulfur is applied to the surface of the granules.

Вымываемость мышьяка водой при рН 3,5-12,0 из гранул не превышает 0,05 мг/дм3.The leachability of arsenic with water at pH 3.5-12.0 from granules does not exceed 0.05 mg / dm 3 .

Указанному способу присущи следующие недостатки.This method has the following disadvantages.

Многостадийность технологии, работа с расплавленной серой и ее хранением, сложность процесса грануляции и применение дорогостоящего оборудования, высокий удельный расход элементной серы на одну тонну отходов 2,5-3,5 т/т), увеличение массы отходов в несколько раз.The multistage technology, work with molten sulfur and its storage, the complexity of the granulation process and the use of expensive equipment, high specific consumption of elemental sulfur per ton of waste (2.5-3.5 t / t), an increase in the mass of waste several times.

Учитывая отмеченные недостатки прототипов, была разработана и предложена более эффективная технология, отличающаяся тем, что сера используется не в качестве добавки для получения труднорастворимых соединений, а в качестве связующего вещества, соединяющего частицы сульфидов мышьяка в гранулы. Отличительной чертой технологии является то, что сера смешивается с отходами в твердом виде, а не в жидком. Нет также отдельных операций плавления серы и грануляции смеси. Отсутствует специальная, отдельная, операция сушки отходов сульфидов мышьяка. Расход серы снижен до 15-50% на одну тонну влажных отходов. Вымываемость мышьяка водой при рН 3,5-12,0 из гранул не превышает 0,01 мг/дм3.Taking into account the noted disadvantages of the prototypes, a more effective technology was developed and proposed, characterized in that sulfur is used not as an additive to obtain poorly soluble compounds, but as a binder that combines particles of arsenic sulfides into granules. A distinctive feature of the technology is that sulfur is mixed with waste in solid form, not liquid. There are also no separate operations for melting sulfur and granulating the mixture. There is no special, separate, operation for drying arsenic sulfide waste. Sulfur consumption is reduced to 15-50% per ton of wet waste. The leachability of arsenic with water at pH 3.5-12.0 from granules does not exceed 0.01 mg / dm 3 .

Поставленная задача решается тем, что в способе получения нерастворимых в воде отходов сульфидов мышьяка, включающего смешивание и спекание влажного сульфидного осадка с порошковой серой, расход порошковой серы составляет 15-50 мас.% от массы влажных отходов сульфидов мышьяка, спекание производят при температуре 170-180°С в ячеистой матрице, в которой спек гранулируется в гранулы 4-6 мм, на гранулы наносят два слоя кузбасслака.The problem is solved by the fact that in the method for producing water-insoluble arsenic sulfide waste, including mixing and sintering a wet sulfide precipitate with powder sulfur, the powder sulfur consumption is 15-50 wt.% Of the mass of wet arsenic sulfide waste, sintering is performed at a temperature of 170- 180 ° C in a cellular matrix, in which the cake is granulated into granules of 4-6 mm, two layers of Kuzbasslak are applied to the granules.

Сущность предложенного способа заключается в следующем: Комки влажных отходов дезинтегрируют до порошкообразного состояния при одновременном смешивании с порошковой элементной серой в смесителе.The essence of the proposed method is as follows: Lumps of wet waste disintegrate to a powdery state while mixing with powdered elemental sulfur in a mixer.

Полученную смесь загружают в ячеистую матрицу с диаметром ячейки 5-6 мм.The resulting mixture is loaded into a cellular matrix with a cell diameter of 5-6 mm.

Ячеистую матрицу помещают в печь и при температуре 170-180°С происходят сушка, спекание и грануляция смеси в каждой ячейке матрицы. Грануляция позволяет утилизировать гранулы спека в составе твердеющих закладочных смесей для шахт в качестве наполнителя.The cellular matrix is placed in an oven and at a temperature of 170-180 ° C drying, sintering and granulation of the mixture take place in each cell of the matrix. Granulation allows you to utilize sinter granules in the composition of hardening filling mixtures for mines as a filler.

Для предотвращения вымывания мышьяка из гранул на их поверхность наносят два слоя кузбасслака.To prevent the leaching of arsenic from the granules, two layers of Kuzbasslak are applied to their surface.

Далее гранулы сушат и утилизируют в качестве наполнителя в составе твердеющей закладочной смеси для шахт.Then the granules are dried and disposed of as a filler in the composition of the hardening filling mixture for mines.

Пример осуществления способаAn example of the implementation of the method

Для осуществления заявляемого способа получения нерастворимых в воде отходов сульфидов мышьяка использовали реальный кек медеплавильного предприятия состава: мышьяк общий 39,4%, сера общая 35%, а также свинец 8,9%, медь 1,3%, железо 1,1%.To implement the proposed method for producing water-insoluble arsenic sulfide waste, a real cake of a copper smelter was used with the following composition: total arsenic 39.4%, total sulfur 35%, and lead 8.9%, copper 1.3%, iron 1.1%.

Мышьяк находится в виде соединения As2S3. Кроме металлов в отходах содержится примерно 20-30 кг серной кислоты в одной тонне влажного кека. Содержание влаги в кек 50-65 мас.%Arsenic is in the form of the compound As 2 S 3 . In addition to metals, the waste contains about 20-30 kg of sulfuric acid in one ton of wet cake. Moisture content in cake 50-65 wt%

Пример 1Example 1

С целью определения параметров, при которых достигается наилучший результат спекания кека As2S3 с получением малорастворимых в воде соединений было выполнено:In order to determine the parameters at which the best result of As 2 S 3 cake sintering with obtaining compounds poorly soluble in water was achieved:

Кек сульфидов мышьяка, влажностью 50%, с примесью до 5% As2O3, смешивали с заданным количеством элементной серы в шнековом смесителе, растирали до порошкообразного состояния и равномерного распределения серы в кеке.The cake of arsenic sulfides, humidity 50%, with an admixture of up to 5% As 2 O 3 , was mixed with a given amount of elemental sulfur in a screw mixer, ground to a powdery state and uniform distribution of sulfur in the cake.

Полученную смесь загружали в ячейки силиконовой матрицы и помещали в печь спекания с регулируемой температурой. В процессе спекания в ячейках образуются гранулы спека. Гранулы помещали в воду с рН 3,5 и 8,0 и контролировали изменение концентрации мышьяка в воде во времени.The resulting mixture was loaded into the cells of the silicone matrix and placed in a temperature controlled sintering oven. During sintering, sinter granules are formed in the cells. The granules were placed in water with a pH of 3.5 and 8.0 and the change in the concentration of arsenic in water over time was monitored.

В процессе спекания в ячейках матрицы смесь подвергается сушке, спеканию и грануляции. В ячейках образуются гранулы диаметром 5-6 мм.In the process of sintering in the cells of the matrix, the mixture is dried, sintered and granulated. Granules with a diameter of 5-6 mm are formed in the cells.

Получение спека элементной серы и трисульфида мышьяка при температуре 180°С, в зависимости от толщины слоя смеси, происходит в течение 40-90 минут с учетом периода сушки кека.Obtaining a sinter of elemental sulfur and arsenic trisulfide at a temperature of 180 ° C, depending on the thickness of the mixture layer, takes place within 40-90 minutes, taking into account the drying period of the cake.

Прочность образующихся гранул спека зависит от расхода элементной серы (таблица 1).The strength of the resulting sinter granules depends on the consumption of elemental sulfur (Table 1).

Figure 00000001
Figure 00000001

В области малых расходов серы, до 15%, мышьяк вымывается из гранул спека в значительных количествах, так как не все частицы порошка трисульфида мышьяка покрыты серой, что указывает на недостаток связующего (серы). Этот вывод подтверждает механическая прочность гранул.In the region of low sulfur consumption, up to 15%, arsenic is washed out from the sinter granules in significant quantities, since not all particles of arsenic trisulfide powder are covered with sulfur, which indicates a lack of a binder (sulfur). This conclusion is confirmed by the mechanical strength of the granules.

В пределах расхода 15-50% элементной серы образуются прочные гранулы спека (табл. 1), а миграция мышьяка из них находится на минимальном уровне (0,07-0,08 мг/дм3).Within the flow rate of 15-50% of elemental sulfur, strong sinter granules are formed (Table 1), and the migration of arsenic from them is at a minimum level (0.07-0.08 mg / dm 3 ).

Повышение расхода с 50 до 100% вызывает увеличение вымываемости мышьяка из гранул, что может быть объяснено образованием большого количества пор в гранулах спека, через которые осуществляется контакт воды с соединениями мышьяка.An increase in the flow rate from 50 to 100% causes an increase in the leachability of arsenic from the granules, which can be explained by the formation of a large number of pores in the sinter granules, through which water contacts with arsenic compounds.

Добавление элементной серы к кеку трисульфиду мышьяка в процессе спекания при температурах более 180°С обеспечивает образование полисульфидов мышьяка. Например, для образования полисульфида As2S4 необходимо добавить 7 мас.% серы к сере, имеющейся в исходном сухом кеке As2S3, и выдержать при температуре более 180°С.The addition of elemental sulfur to the cake of arsenic trisulfide during sintering at temperatures above 180 ° C provides the formation of arsenic polysulfides. For example, for the formation of polysulfide As 2 S 4, it is necessary to add 7 wt.% Of sulfur to the sulfur present in the original dry cake As 2 S 3, and keep it at a temperature of more than 180 ° C.

Образование полисульфидов мышьяка происходит при плавлении серы, сопровождающемся разрушением линейно-зубчатых кристаллических структур и появлением замкнутых кольцевых структур S8 жидкой серы [4].The formation of arsenic polysulfides occurs during the melting of sulfur, accompanied by the destruction of linear-serrated crystal structures and the appearance of closed ring structures S 8 of liquid sulfur [4].

Нагрев расплавленной серы от 155°С до 187°С вызывает разрыв кольцевых структур S8 и появление длинноцепочных соединений, концевые атомы которых имеют связь друг с другом». Появление активных атомов на концах линейных цепей объясняет наличие химической активности серы и образования полисульфидов мышьяка.Heating molten sulfur from 155 ° C to 187 ° C causes rupture of the ring structures S 8 and the appearance of long-chain compounds, the terminal atoms of which are bonded to each other. " The appearance of active atoms at the ends of linear chains explains the chemical activity of sulfur and the formation of arsenic polysulfides.

Ниже приведен расчет степени полисульфидности соединений мышьяка в зависимости от количества добавляемой порошковой серы.Below is the calculation of the degree of polysulfidicity of arsenic compounds depending on the amount of added powdered sulfur.

Моносульфид мышьяка содержит: мышьяка 75 г, серы 32 г. Содержание мышьяка и серы в процентах равноArsenic monosulfide contains: arsenic 75 g, sulfur 32 g. The percentage of arsenic and sulfur is

S=(75+32) × 100: 107 = 29,9 мас.%S = (75 + 32) × 100: 107 = 29.9 wt%

As=100-29,9 = 70,1 мас.%As = 100-29.9 = 70.1 wt%

Молекулярная масса As4S3 равнаThe molecular weight of As 4 S 3 is

As4S3=75 × 4+32 × 3=396 гAs 4 S 3 = 75 × 4 + 32 × 3 = 396 g

Молекулярная масса серы равна 96 гThe molecular weight of sulfur is 96 g

Содержание мышьяка и серы в % равноThe content of arsenic and sulfur in% is equal to

S=96 × 100 : 396 = 24,2 мас.%S = 96 × 100: 396 = 24.2 wt%

As=100-24,2=75,8%As = 100-24.2 = 75.8%

Степень полисульфидности соединения рассчитывается как отношение разности общего содержания серы и содержания моносеры к содержанию моносеры.The degree of polysulfidicity of a compound is calculated as the ratio of the difference between the total sulfur content and the monosulfur content to the monosulfur content.

n=(96-32)/32=2n = (96-32) / 32 = 2

Соединение As2S3 Compound As 2 S 3

Молекулярная масса соединения равнаThe molecular weight of the compound is

As2S3=75 × 2+32 × 3=246As 2 S 3 = 75 × 2 + 32 × 3 = 246

Молекулярная масса серы равна 96 гThe molecular weight of sulfur is 96 g

Содержание мышьяка и серы в мас.% равноThe content of arsenic and sulfur in wt% is equal to

S = 96 × 100: 246 = 39,02 мас.%S = 96 × 100: 246 = 39.02 wt%

As = 100-39,02 = 60,98 мас.%As = 100-39.02 = 60.98 wt%

Степень полисульфидности трисульфида мышьяка равнаThe polysulfide degree of arsenic trisulfide is

n = [(96:2) - 32]/32 = 16/32=0,5n = [(96: 2) - 32] / 32 = 16/32 = 0.5

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.The calculation results are summarized in Table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

Сера, добавляемая к кеку трисульфида мышьяка в количестве 7-12,6 мас.%, в процессе спекания при температуре более 180°С преврашает трисульфид мышьяка в полусульфиды As2S4 и As2S5.Sulfur, added to the cake of arsenic trisulfide in an amount of 7-12.6 wt%, during sintering at a temperature of more than 180 ° C transforms arsenic trisulfide into semisulfides As 2 S 4 and As 2 S 5 .

Пример 2Example 2

Для проверки влияния расхода серы и температуры на образование спеков выполнено следующее. Расход элементной серы варьировали от 10 до 200% от массы исходного влажного (50%) кека трисульфида мышьяка, результаты экспериментов приведены в таблице 3. Вымываемость мышьяка из гранул спека не превысила ПДК=0,05 мг/дм3 при расходе серы 15-50 мас.% без капсулирования гранул спека кузбасслаком.To check the effect of sulfur consumption and temperature on the formation of cakes, the following was done. The consumption of elemental sulfur varied from 10 to 200% of the mass of the initial wet (50%) arsenic trisulfide cake, the experimental results are shown in Table 3. The leachability of arsenic from the cake granules did not exceed the MPC = 0.05 mg / dm 3 at a sulfur consumption of 15-50 wt.% without encapsulating the granules of the cake with Kuzbasslak.

Из таблицы 3 следует, что оптимальной температурой спекания является 170-180°С. Гранулы спека, полученные при этой температуре, имеют вымываемость мышьяка 0,01-0,05 мг/дм3.From table 3 it follows that the optimum sintering temperature is 170-180 ° C. The sinter granules obtained at this temperature have a leachability of arsenic of 0.01-0.05 mg / dm 3 .

При температурах более 180°С наблюдается окисление трисульфида мышьяка до хорошо растворимого в воде его триоксида и повышение концентрации мышьяка в воде.At temperatures above 180 ° C, oxidation of arsenic trisulfide to its trioxide, which is readily soluble in water, and an increase in the concentration of arsenic in water are observed.

Figure 00000003
Figure 00000003

Эксперименты по влиянию продолжительности контакта гранул спека с водой показали, что вымываемость мышьяка во времени существенно возрастает (табл. 4).Experiments on the effect of the duration of the contact of the sinter granules with water showed that the leaching out of arsenic in time increases significantly (Table 4).

Нанесение на поверхность гранул водонепроницаемого слоя позволяет исключить вымываемость мышьяка.The application of a waterproof layer to the surface of the granules eliminates the leachability of arsenic.

В промышленности широко применяется технология битумного капсулирования отходов. Недостатком битумных покрытий является необходимость плавления и поддержание битумов в расплавленном состоянии. Кузбасслак, являясь битумным продуктом холодного применения, лишен этого недостатка.In industry, the technology of bitumen encapsulation of waste is widely used. The disadvantage of bitumen coatings is the need to melt and maintain the bitumen in a molten state. Kuzbasslak, being a bituminous product of cold application, is devoid of this disadvantage.

К достоинствам кузбасслака можно отнести возможность его быстрого высыхания на поверхности гранул.The advantages of Kuzbasslak include the possibility of its rapid drying on the surface of granules.

Экспериментально установленный расход битумного лака на капсулирование гранул спека в два слоя достигает 30% от массы гранул.The experimentally established consumption of bitumen varnish for encapsulating sinter granules in two layers reaches 30% of the granule mass.

Согласно рекомендации ТУ 2312-007-243586611-08 на кузбасслак устойчивые, водонепроницаемые капсулирующие покрытия кузбасслака получают при нанесении не менее двух слоев. Нанесение нескольких слоев кузбасслака на гранулы спека связано с увеличением продолжительности их сушки.According to the recommendation TU 2312-007-243586611-08 for Kuzbasslak, resistant, waterproof encapsulating coatings of Kuzbasslak are obtained by applying at least two layers. The application of several layers of Kuzbasslak on the sinter granules is associated with an increase in the duration of their drying.

Продолжительность сушки каждого слоя лака при температуре 100°С согласно ГОСТ 5631-79 составляет 20 минут, а двух слоев не превышает одного часа. После нанесения первого слоя на поверхности гранул наблюдаются не заполненные лаком поры, а после второго поверхность становится ровной, блестящей и без пор. Влияние количества слоев кузбасслака, нанесенного на гранулы спека, на вымываемость мышьяка приведена в таблице 4.Duration of drying of each layer of varnish at a temperature of 100 ° C according to GOST 5631-79 is 20 minutes, and two layers does not exceed one hour. After applying the first layer, pores not filled with varnish are observed on the surface of the granules, and after the second, the surface becomes smooth, shiny and without pores. The effect of the number of Kuzbasslak layers applied on the sinter granules on the leachability of arsenic is shown in Table 4.

Figure 00000004
Figure 00000004

Результаты, представленные в таблице 4 свидетельствуют о том, что надежное капсулирование достигается при нанесении двух слоев кузбасслака.The results presented in Table 4 indicate that reliable encapsulation is achieved when two layers of Kuzbasslak are applied.

Капсулированные лаком БТ 577 гранулы спека после сушки добавляли в твердеющую закладочную смесь в качестве инертного заполнителя. Из закладочной смеси готовили испытуемые образцы.After drying, the cake granules encapsulated with BT 577 varnish were added to the hardening filling mixture as an inert filler. Test samples were prepared from the filling mixture.

После схватывания образцы помещали в воду с величиной рН 8,0 и наблюдали за концентрацией мышьяка в воде во времени.After setting, the samples were placed in water with a pH of 8.0 and the concentration of arsenic in the water was monitored over time.

Вымываемость мышьяка из образцов твердеющей закладочной смеси, содержащей 4% гранул спека покрытых двумя слоями кузбасслака, химическим анализом классифицирована как «следы» (таблица 5).The leachability of arsenic from samples of the hardening backfill mixture containing 4% of sinter granules coated with two layers of Kuzbasslak was classified as "traces" by chemical analysis (Table 5).

Длительный контакт образцов закладочной смеси с водой не оказывает влияния на вымываемость мышьяка (табл. 5).Long-term contact of samples of the filling mixture with water does not affect the leaching of arsenic (Table 5).

Наличие гранул спека в составе твердеющей закладки до 4% не оказывает влияния на продолжительность затвердевания и механическую прочность на сжатие.The presence of sinter granules in the composition of the hardening insert up to 4% does not affect the duration of hardening and mechanical compressive strength.

Figure 00000005
Figure 00000005

Claims (1)

Способ получения нерастворимых в воде отходов сульфидов мышьяка, включающий смешивание и спекание влажных отходов сульфидов мышьяка с порошковой элементной серой, отличающийся тем, что расход порошковой серы составляет 15-50 мас.% от массы влажных отходов сульфидов мышьяка, спекание производят при температуре 170-180°С в ячеистой матрице, в которой происходит грануляция спека с получением гранул 4-6 мм, после чего на поверхность гранул наносят два слоя кузбасслака.A method for producing water-insoluble arsenic sulfide waste, including mixing and sintering wet waste of arsenic sulfides with powdered elemental sulfur, characterized in that the consumption of powder sulfur is 15-50 wt.% Of the mass of wet waste of arsenic sulfides, sintering is performed at a temperature of 170-180 ° C in a cellular matrix, in which the cake is granulated to obtain granules of 4-6 mm, after which two layers of Kuzbasslak are applied to the surface of the granules.
RU2020133492A 2020-10-12 2020-10-12 Method for production of water-insoluble waste of arsenic sulfides RU2747153C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133492A RU2747153C1 (en) 2020-10-12 2020-10-12 Method for production of water-insoluble waste of arsenic sulfides

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133492A RU2747153C1 (en) 2020-10-12 2020-10-12 Method for production of water-insoluble waste of arsenic sulfides

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2747153C1 true RU2747153C1 (en) 2021-04-28

Family

ID=75850788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020133492A RU2747153C1 (en) 2020-10-12 2020-10-12 Method for production of water-insoluble waste of arsenic sulfides

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2747153C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2789975C1 (en) * 2021-12-27 2023-02-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Method for obtaining a non-stoichiometric arsenic polysulfide compound insoluble in groundwater

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1719311A1 (en) * 1989-11-01 1992-03-15 Институт Органического Синтеза И Углехимии Ан Казсср Method of preparation of arsenic sulfide precipitates for storage
CN108580513A (en) * 2018-04-18 2018-09-28 中南大学 A kind of arsenic sulfide slag hot pressed sintering curing
RU2711766C1 (en) * 2019-01-21 2020-01-22 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых "Уралмеханобр" (ОАО "Уралмеханобр") Method of decontaminating and recycling sulphide arsenic-containing wastes
CN111569350A (en) * 2020-05-26 2020-08-25 中国科学院生态环境研究中心 Method for long-term stable curing of arsenic sulfide slag through thermal copolymerization

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1719311A1 (en) * 1989-11-01 1992-03-15 Институт Органического Синтеза И Углехимии Ан Казсср Method of preparation of arsenic sulfide precipitates for storage
CN108580513A (en) * 2018-04-18 2018-09-28 中南大学 A kind of arsenic sulfide slag hot pressed sintering curing
RU2711766C1 (en) * 2019-01-21 2020-01-22 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых "Уралмеханобр" (ОАО "Уралмеханобр") Method of decontaminating and recycling sulphide arsenic-containing wastes
CN111569350A (en) * 2020-05-26 2020-08-25 中国科学院生态环境研究中心 Method for long-term stable curing of arsenic sulfide slag through thermal copolymerization

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S. S. Naboychenko et al. Arsenic in nonferrous metallurgy, Yekaterinburg, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2004, pp. 223-224. *
НАБОЙЧЕНКО С.С. и др. Мышьяк в цветной металлургии, Екатеринбург, УрО РАН, 2004, с.223-224. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2789975C1 (en) * 2021-12-27 2023-02-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Method for obtaining a non-stoichiometric arsenic polysulfide compound insoluble in groundwater

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1997919A1 (en) Method of recovering zinc- and sulphate-rich residue
ES2877505T3 (en) Improved slag from non-ferrous metal production
Zhang et al. Efficient and safe disposition of arsenic by incorporation in smelting slag through copper flash smelting process
US4764216A (en) Method of converting particles liberated in chemical or physical processes into a harmless form by mixing with a molten silicate-containing material
US8580880B2 (en) Method for stabilising liquid mercury using sulfur polymer cement, via mercury sulfide
CN103028587A (en) Method for solidifying arsenic-calcium residue or arsenic-iron residue
US588476A (en) Of denver
RU2747153C1 (en) Method for production of water-insoluble waste of arsenic sulfides
FR2689881A1 (en) Method for manufacturing bricks containing electric arc furnace dust, and bricks produced thereby.
JPH08502713A (en) Method and mixture for treating electric arc furnace dust
US4272293A (en) Procedure for the treatment of combined wet filter cakes
AU2004240193B2 (en) Procedure to leach copper concentrates, under pressure and at ambient temperature, by forming a reactive gel in a sulfate-chloride medium
Riveros et al. Disposal of arsenic in copper discharge slags
RU2711766C1 (en) Method of decontaminating and recycling sulphide arsenic-containing wastes
JP2840592B2 (en) Briquette containing silicon-containing residue as metallurgical additive and method for producing the same
DE2133963B2 (en) ADDITIVES FOR THE MELTING OF METALS UNDER ELECTRICALLY CONDUCTIVE SLAGS AND PROCESS FOR THEIR PRODUCTION
KR100883633B1 (en) A method for stabilizing and solidifying elemental mercury by sulfur and paraffin
CA2332797A1 (en) Conglomeration of minerals from a granular state with binder including waterglass, acrylic resin and vinyl alcohol
RU2789975C1 (en) Method for obtaining a non-stoichiometric arsenic polysulfide compound insoluble in groundwater
EP3124628A1 (en) Method for the manufacture of agglomerate containing ferrous material
US3276860A (en) Preparation of fluorspar
CN110090850A (en) It is a kind of using humic acid as the cement solidification arsenic scum method of additive
PL106091B1 (en) METHOD OF MAKING GRAPHITE AGGLOMERATES
US4339254A (en) Glass manufacture employing a silicon carbide refining agent
CN111112307B (en) Arsenic fixation method based on arsenic iron white matte