RU2785796C1 - Method for processing arsenic-containing dust of non-ferrous metallurgy - Google Patents
Method for processing arsenic-containing dust of non-ferrous metallurgy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785796C1 RU2785796C1 RU2022106093A RU2022106093A RU2785796C1 RU 2785796 C1 RU2785796 C1 RU 2785796C1 RU 2022106093 A RU2022106093 A RU 2022106093A RU 2022106093 A RU2022106093 A RU 2022106093A RU 2785796 C1 RU2785796 C1 RU 2785796C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arsenic
- melt
- slag
- iron
- processing
- Prior art date
Links
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 81
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 76
- 239000000428 dust Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 35
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052964 arsenopyrite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 17
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N iron-sulfur Chemical class [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- MJLGNAGLHAQFHV-UHFFFAOYSA-N arsenopyrite Chemical compound [S-2].[Fe+3].[As-] MJLGNAGLHAQFHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- FDKAYGUKROYPRO-UHFFFAOYSA-N Iron arsenide Chemical compound [Fe].[As]=[Fe] FDKAYGUKROYPRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000009933 burial Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- ZGOFOSYUUXVFEO-UHFFFAOYSA-N [Fe+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [Fe+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] ZGOFOSYUUXVFEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N silicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000000737 periodic Effects 0.000 claims abstract 2
- 150000004763 sulfides Chemical group 0.000 claims description 6
- 229910000413 arsenic oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 6
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 abstract description 5
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000002588 toxic Effects 0.000 abstract description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 3
- 231100000614 Poison Toxicity 0.000 abstract description 2
- VETKVGYBAMGARK-UHFFFAOYSA-N arsanylidyneiron Chemical compound [As]#[Fe] VETKVGYBAMGARK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 18
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 15
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 11
- IKWTVSLWAPBBKU-UHFFFAOYSA-N A1010_SIAL Chemical compound O=[As]O[As]=O IKWTVSLWAPBBKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 10
- 229960002594 arsenic trioxide Drugs 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 8
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 5
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- COHDHYZHOPQOFD-UHFFFAOYSA-N Arsenic pentoxide Chemical compound O=[As](=O)O[As](=O)=O COHDHYZHOPQOFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GNVXPFBEZCSHQZ-UHFFFAOYSA-N iron(2+);sulfide Chemical compound [S-2].[Fe+2] GNVXPFBEZCSHQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N lead(II) oxide Inorganic materials [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 2
- 229910052952 pyrrhotite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052957 realgar Inorganic materials 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001088417 Ammodytes americanus Species 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N Carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001021 Polysulfide Polymers 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N Silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GMSLVUZKEPDRMV-UHFFFAOYSA-N [Si]([O-])([O-])([O-])[O-].[Fe+2].[Ca+2] Chemical compound [Si]([O-])([O-])([O-])[O-].[Fe+2].[Ca+2] GMSLVUZKEPDRMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- GOLCXWYRSKYTSP-UHFFFAOYSA-N arsenic trioxide Inorganic materials O1[As]2O[As]1O2 GOLCXWYRSKYTSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 1
- 229910000529 magnetic ferrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 1
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- CDBAKLRDFBGJOX-UHFFFAOYSA-K sodium arsenate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-][As]([O-])([O-])=O CDBAKLRDFBGJOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229940047047 sodium arsenate Drugs 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности, к переработке мышьяксодержащих пылей пирометаллургических агрегатов, требующих специальных условий хранения, в электропечи и может быть использовано для утилизации мышьяксодержащих пылей цветной металлургии с целью снижения уровня загрязнения окружающей среды ядовитыми мышьяксодержащими соединениями.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular, to the processing of arsenic-containing dusts of pyrometallurgical units requiring special storage conditions in an electric furnace and can be used for the disposal of arsenic-containing non-ferrous metallurgy dusts in order to reduce the level of environmental pollution with toxic arsenic-containing compounds.
Изобретение направлено на вовлечение в пирометаллургическую переработку сырья цветных металлов (сульфидных рудных концентратов, концентратов техногенных месторождений), характеризующегося повышенным содержанием мышьяка, то есть сырья, переработка которого сопровождается образованием мышьяксодержащих пылей, требующих специальных условий хранения вследствие их высокой токсичности.The invention is aimed at involving in the pyrometallurgical processing of non-ferrous metal raw materials (sulfide ore concentrates, concentrates of technogenic deposits), characterized by a high content of arsenic, that is, raw materials, the processing of which is accompanied by the formation of arsenic-containing dusts, requiring special storage conditions due to their high toxicity.
Пыли с высоким (до 20-30% масс) содержанием мышьяка (в форме оксидов) могут возникать в процессе реализации самих процессов пирометаллургической переработки руд цветных металлов, так и представлять результат первичной переработки пылей, образовавшихся в ходе получения металла с целью извлечения из них ценных компонентов. Захоронение пылей с высоким содержанием оксидов мышьяка является проблемой из-за их высокой растворимости в воде. Поэтому задача связывания мышьяка в относительно безопасные соединения перед их захоронением чрезвычайно актуальна.Dusts with a high content of arsenic (up to 20-30 wt.%) (in the form of oxides) can occur during the implementation of the processes of pyrometallurgical processing of non-ferrous metal ores, and represent the result of primary processing of dusts formed during the production of metal in order to extract valuable metals from them. components. The disposal of dusts with a high content of arsenic oxides is a problem due to their high water solubility. Therefore, the task of binding arsenic into relatively safe compounds before their disposal is extremely urgent.
Такими, относительно безопасными соединениями считаются, например, сульфиды мышьяка [Патент РФ №2711766]. Недостатками способов, связанных с захоронением мышьяка в форме сульфидов, являются низкая экономическая эффективность процесса обезвреживания, а также то, что мышьяк в составе сульфидов при хранении может окисляться и переходить в водорастворимые формы.Such relatively safe compounds are considered, for example, arsenic sulfides [RF Patent No. 2711766]. The disadvantages of the methods associated with the disposal of arsenic in the form of sulfides are the low economic efficiency of the neutralization process, as well as the fact that arsenic in the composition of sulfides during storage can be oxidized and become water-soluble forms.
Известен способ удаления мышьяка из отходов кобальтового производства, включающий твердофазный обжиг отходов в смеси с содой для связывания мышьяка в водорастворимую форму арсената натрия, последующее водное выщелачивание и осаждение из раствора мышьяка [Патент РФ №2 477 326].There is a method for removing arsenic from cobalt production waste, including solid-phase roasting of waste mixed with soda to bind arsenic to a water-soluble form of sodium arsenate, followed by aqueous leaching and precipitation from a solution of arsenic [RF Patent No. 2 477 326].
Известен способ селективного извлечения мышьяка из шламов, пылей, возгонов, содержащих окисленные соединения мышьяка и сурьмы, 10-60% раствором Н2О2 при повышенной температуре с последующим охлаждением до кристаллизации As2O3 или последующим выпариванием с получением As2O5 [В описании Патента РФ №2 041 879].A known method of selective extraction of arsenic from sludge, dust, sublimates containing oxidized compounds of arsenic and antimony, 10-60% solution of H 2 O 2 at elevated temperature, followed by cooling to crystallization of As 2 O 3 or subsequent evaporation to obtain As 2 O 5 [ In the description of the Patent of the Russian Federation No. 2 041 879].
Известен способ извлечения мышьяка из летучей пыли, включающий приготовление водной суспензии пыли, ее обработку газообразным SO2, фильтрование, обработку фильтрата серной кислотой, охлаждение раствора, отделение осадка триоксида мышьяка и обработку фильтрата гранулированным диоксидом титана для дополнительного извлечения мышьяка [Патент США №4401632, кл. C07G 28/00, 1983].A known method for extracting arsenic from flying dust, including the preparation of an aqueous suspension of dust, its processing with gaseous SO 2 , filtering, processing the filtrate with sulfuric acid, cooling the solution, separating the precipitate of arsenic trioxide and processing the filtrate with granular titanium dioxide for additional extraction of arsenic [US Patent No. 4401632, class C07G 28/00, 1983].
Известны и другие способы гидрометаллургической обработки содержащих мышьяк пылей и других отходов пирометаллургических производств [Каримов Кирилл Ахтямович. Автоклавная переработка мышьяксодержащих промпродуктов медеплавильного производства: диссертация на звание кандидата Технических наук: 05.16.02 / Каримов Кирилл Ахтямович; [Место защиты: ФГАОУ ВО Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина], 2016. - 164 с.]. Недостатком переработки значительных объемов сырья гидрометаллургическими способами являются высокие эксплуатационные затраты.There are other methods of hydrometallurgical processing containing arsenic dust and other wastes of pyrometallurgical industries [Karimov Kirill Akhtyamovich. Autoclave processing of arsenic-containing industrial products of copper-smelting production: thesis for the title of candidate of technical sciences: 05.16.02 / Karimov Kirill Akhtyamovich; [Place of defense: Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin], 2016. - 164 p.]. The disadvantage of processing significant volumes of raw materials by hydrometallurgical methods is high operating costs.
Известен способ переработки отходов и полупродуктов производства цветных и благородных металлов, содержащих мышьяковистый ангидрид, включающий их обработку алифатическим спиртом с последующим охлаждением, фильтрацией, добавлением перекиси водорода и неорганического соединения металла [Авторское свидетельство СССР №1058888, кл. C01G 28/02, 1982].A known method of processing waste and semi-products of the production of non-ferrous and precious metals containing arsenic anhydride, including their treatment with aliphatic alcohol, followed by cooling, filtration, the addition of hydrogen peroxide and an inorganic metal compound [USSR Author's certificate No. 1058888, cl. C01G 28/02, 1982].
Известен способ переработки отходов, содержащих мышьяк, включающий их обработку органическим спиртом при кипячении и фильтрование, отличающийся тем, что в качестве отходов используют мышьяксодержащие пыли электрофильтров металлургических производств, а обработку ведут этиленгликолем [Патент РФ №2 041 879].A known method of processing wastes containing arsenic, including their processing with organic alcohol during boiling and filtering, characterized in that arsenic-containing dust from electrostatic precipitators of metallurgical industries is used as waste, and processing is carried out with ethylene glycol [RF Patent No. 2 041 879].
Недостатками описанных способов являются их сложность, многостадийность, а также то, что их результатом является продукция, необходимое количество которой намного меньше количества мышьяка, которое выделяется при металлургическом переделе мышьяксодержащих руд.The disadvantages of the described methods are their complexity, multi-stage, and also the fact that their result is a product, the required amount of which is much less than the amount of arsenic that is released during the metallurgical processing of arsenic-containing ores.
В литературе [Вывод из оборота и отдельная переработка пыли электрофильтров плавки Ванюкова ОАО "Среднеуральский медеплавильный завод" / Скопов Г.В., Беляев В.В., Матвеев А.В. // Цветные металлы, №8, 2013, с. 55-59] описан способ переработки пылей от плавки мышьяксодержащего сырья в печах Ванюкова. Проведенные работы показали возможность извлечения меди и благородных металлов и выведения до 99% технологически вредных примесей из медеплавильного производства. Плавка на штейн и железосиликатный шлак проводилась в трехэлектродной электропечи, что обеспечило извлечение меди в штейн на 91-92%, при этом преобладающая часть мышьяка уходила в возгоны.In the literature [Withdrawal from circulation and separate processing of dust from electrostatic precipitators melting Vanyukov OJSC "Sredneuralsky copper smelter" / Skopov GV, Belyaev VV, Matveev AV. // Non-ferrous metals, No. 8, 2013, p. 55-59] describes a method for processing dust from the smelting of arsenic-containing raw materials in Vanyukov furnaces. The work carried out showed the possibility of extracting copper and precious metals and removing up to 99% of technologically harmful impurities from copper smelting production. Melting into matte and iron silicate slag was carried out in a three-electrode electric furnace, which ensured the extraction of copper into matte by 91–92%, while the predominant part of arsenic went into sublimates.
Способ принят за ближайший аналог, однако он имеет следующий недостаток:The method is accepted as the closest analogue, however, it has the following disadvantage:
В результате переработки мышьяк удаляется в самостоятельный продукт - пыль с высоким содержанием мышьяка, в которой мышьяк представлен преимущественно оксидной формой. Обогащенные мышьяком пыли не вовлекаются в дальнейшую переработку и требуют специальных условий хранения.As a result of processing, arsenic is removed into an independent product - dust with a high content of arsenic, in which arsenic is represented mainly by the oxide form. Dusts enriched with arsenic are not involved in further processing and require special storage conditions.
Задачей заявляемого изобретения является эффективная утилизация богатых мышьяком пылей путем перевода мышьяка в устойчивые соединения, пригодные для последующего складирования на открытом грунте без применения специальных условий хранения. К таким веществам (4 класс опасности) относятся, например, отвальные железо-силикатные или железо-силикат-кальциевые шлаки металлургии медного производства, полисульфиды мышьяка, ферриты мышьяка и арсенопирит.The objective of the claimed invention is the effective disposal of dust rich in arsenic by converting arsenic into stable compounds suitable for subsequent storage in the open field without the use of special storage conditions. Such substances (hazard class 4) include, for example, waste iron-silicate or iron-silicate-calcium slags from copper production metallurgy, arsenic polysulfides, arsenic ferrites and arsenopyrite.
Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение уровня загрязнения окружающей среды ядовитыми мышьяксодержащими соединениями при вовлечении в переработку мышьяксодержащего сырья цветных металлов.The technical result of the claimed invention is to reduce the level of environmental pollution with toxic arsenic-containing compounds when arsenic-containing raw materials of non-ferrous metals are involved in the processing.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе переработки пыли, обогащенные оксидами мышьяка, подают в ванну электропечи, представленную сульфидно-металлическим расплавом железа (штейном) и железо-силикатным шлаком через заглубленную в расплав расходуемую по ходу процесса металлическую трубу при использовании пневмотранспорта. Шихту, включающую пиритный концентрат и силикатный флюс, подают на поверхность ванны печи для корректировки и сохранения постоянства состава продуктов плавки - шлака и штейна.This technical result is achieved by the fact that in the proposed method of processing dust enriched with arsenic oxides is fed into the electric furnace bath, represented by a sulfide-metal melt of iron (matte) and iron-silicate slag through a metal pipe buried in the melt, consumed during the process, using pneumatic transport. The mixture, including pyrite concentrate and silicate flux, is fed to the surface of the furnace bath to adjust and maintain the composition of the melting products - slag and matte.
В печи реализуются следующие процессы:The following processes are implemented in the furnace:
1. Плавление шихты с образованием расплавов штейна и шлака;1. Melting of the charge with the formation of matte and slag melts;
2. Разделение последних отстаиванием;2. Separation of the latter by settling;
3. Раздельный вывод жидких продуктов плавки и газов, в отличие от ближайшего аналога, не содержащих активных оксидных соединений мышьяка. Шлак и штейн выпускаются из печи малыми (не более 10% отн. от массы шлака и штейна печи) порциями.3. Separate output of liquid products of melting and gases, in contrast to the closest analogue, not containing active oxide compounds of arsenic. Slag and matte are discharged from the furnace in small (no more than 10% relative to the mass of slag and furnace matte) portions.
Переработку пылей осуществляют в электропечи переменного тока с погруженными в расплав электродами или в электропечи постоянного тока, оборудованной сводовым электродом, погруженным в расплав или комплексом подовых и сводовых электродов, погруженных в расплав. Выбранный режим работы печи должен обеспечивать наличие на поверхности ванны покровного слоя шихты, снижающего температуру подсводового пространства и теплопотери при плавке. Образование участков открытой поверхности расплава недопустимо. Схематическое изображение предлагаемой установки изображено на фиг. 1.Dust processing is carried out in an alternating current electric furnace with electrodes immersed in the melt or in a direct current electric furnace equipped with an arched electrode immersed in the melt or a complex of hearth and arched electrodes immersed in the melt. The selected mode of operation of the furnace should ensure the presence of a cover layer of charge on the surface of the bath, which reduces the temperature of the under-roof space and heat loss during melting. The formation of sections of the open surface of the melt is unacceptable. A schematic representation of the proposed installation is shown in Fig. one.
Реализация описанного процесса приводит к тому, что мышьяк коллектируется в штейне, близком по составу арсениду железа или арсенопириту. Охлажденный железо-мышьяковый металлический расплав или штейн являются пригодными для захоронения в открытом грунте без использования специальных могильников для особотоксичных веществ, к которым относятся оксиды мышьяка.The implementation of the described process leads to the fact that arsenic is collected in a matte, similar in composition to iron arsenide or arsenopyrite. The cooled iron-arsenic metal melt or matte is suitable for burial in the open ground without the use of special burial grounds for highly toxic substances, which include arsenic oxides.
При реализации восстановительной плавки мышьяк переводится из оксидной в сульфидную или металлическую форму. Таким образом, состав получаемого продукта моделируется с использованием трехкомпонентной системы Fe-As-S. В закристаллизованных расплавах системы Fe-As-S мышьяк может быть представлен фазами металлического мышьяка, сульфидами мышьяка, арсенидами железа, а также арсенопиритом. Кроме того, мышьяк в значительной степени (до 5-10% масс) может растворяться в металлическом железе и, в незначительной степени - в сульфиде железа.During reduction melting, arsenic is transferred from the oxide to the sulfide or metallic form. Thus, the composition of the resulting product is modeled using the Fe-As-S ternary system. In crystallized melts of the Fe-As-S system, arsenic can be represented by metallic arsenic phases, arsenic sulfides, iron arsenides, and arsenopyrite. In addition, arsenic to a large extent (up to 5-10 wt%) can dissolve in metallic iron and, to a small extent, in iron sulfide.
Наиболее стойкой к воздействию окружающей среды и, в первую очередь, к окислению кислородом воздуха и растворению в воде из рассмотренных мышьяксодержащих фаз является арсенопирит. Указанное обстоятельство обуславливает выбор арсенопирита в качестве целевой фазы, связывающей мышьяк при переработке технического мышьяка. Проведенные термодинамические расчеты показали, что для формирования фазы арсенопирита полученный штейн должен содержать 50% масс Fe, 29% S и 21% As. Полученный состав штейна находится в конодном треугольнике 5 на проекции солидуса системы (Фиг. 2).Of the considered arsenic-containing phases, arsenopyrite is the most resistant to environmental influences and, first of all, to oxidation by atmospheric oxygen and dissolution in water. This circumstance determines the choice of arsenopyrite as the target phase that binds arsenic in the processing of technical arsenic. The thermodynamic calculations performed showed that for the formation of the arsenopyrite phase, the obtained matte should contain 50 wt % Fe, 29 wt % S, and 21 wt % As. The resulting composition of the matte is in the
Таким образом, при кристаллизации расплава, состав которого близок к указанному, будет реализовываться трехфазное равновесие FeAsS+FeS+FeAs2. На фиг. 2 обозначена целевая область составов сульфидно-металлического расплава при выдаче из печи. В результате кристаллизации расплава указанного состава будет формироваться арсенопирит. Указанный диапазон содержания серы в граничной системе Fe-S определяет состав исходного штейна, формирующегося при плавлении шихты, подаваемой в печь.Thus, during the crystallization of a melt whose composition is close to the indicated one, the three-phase equilibrium FeAsS+FeS+FeAs 2 will be realized. In FIG. 2 indicates the target range of the compositions of the sulfide-metal melt when issuing from the furnace. As a result of crystallization of the melt of the specified composition, arsenopyrite will be formed. The indicated range of sulfur content in the Fe-S boundary system determines the composition of the initial matte formed during the melting of the charge fed into the furnace.
Состав шлака, образующегося при реализации технологии, может иллюстрироваться шлаками систем Al2O3-CaO-SiO2 и Al2O3-FeO-SiO2 - фиг. 3 и фиг. 4. Прогнозные составы шлака обозначены на указанных диаграммах фазовых равновесий.The composition of the slag formed during the implementation of the technology can be illustrated by the slags of the systems Al 2 O 3 -CaO-SiO 2 and Al 2 O 3 -FeO-SiO 2 - fig. 3 and FIG. 4. The predicted compositions of the slag are indicated on the indicated diagrams of phase equilibria.
Для испытаний использованы следующие вещества: пирротиновый концентрат, технический оксид мышьяка, технологическая мышьяксодержащая пыль свинцового производства, кварцевый флюс, каменный уголь. В таблице 1 указаны составы исходных веществ. В таблицах 2 и 3 приведены матеральные балансы плавок в случае переработки технического окисда мышьяка (таблица 2) и в случае переработки свинцово-цинковой мышьяксодержащей пыли (таблица 3).The following substances were used for testing: pyrrhotite concentrate, technical arsenic oxide, technological arsenic-containing dust of lead production, quartz flux, coal. Table 1 lists the compositions of the starting materials. Tables 2 and 3 show the material balances of melts in the case of processing technical arsenic oxide (table 2) and in the case of processing lead-zinc arsenic-containing dust (table 3).
Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами:The proposed technical solution is illustrated by graphic materials:
На фиг. 1 представлена схема трехэлектродной электропечи, оборудованной фурмой подачи пылеобразных материалов в слой шлакового расплава.In FIG. 1 shows a diagram of a three-electrode electric furnace equipped with a lance for supplying dusty materials to a layer of molten slag.
На фиг. 2 представлена проекция поверхности солидуса системы Fe-As-Cu с указанием областей кристаллизации целевых фаз. Обозначения фазовых областей: 1) FeS+Fe+Fe2As; 2) FeS+Fe2As+Fe3As2; 3) FeS+Fe3As2+FeAs; 4) FeS+FeAs+FeAs2; 5) FeS+FeAs2+FeAsS; 6) FeAs2+FeAsS+As; 7) FeS+FeAsS+As; 8) FeS+As4S3+As; 9) FeS+AsS+As4S3; 10) FeS+FeS2+AsS; 11) FeS+FeS2.In FIG. 2 shows a projection of the solidus surface of the Fe-As-Cu system with indication of the areas of crystallization of the target phases. Designations of phase regions: 1) FeS+Fe+Fe 2 As; 2) FeS + Fe 2 As + Fe 3 As 2 ; 3) FeS + Fe 3 As 2 + FeAs; 4) FeS+FeAs+FeAs 2 ; 5) FeS + FeAs 2 + FeAsS; 6) FeAs 2 + FeAsS + As; 7) FeS+FeAsS+As; 8) FeS+As 4 S 3 + As; 9) FeS+AsS+As 4 S 3 ; 10) FeS + FeS 2 + AsS; 11) FeS + FeS 2 .
На фиг. 3 представлена проекция поверхности ликвидуса системы Al2O3-CaO-SiO2 с обозначенной целевой областью состава шлака, используемого при переработке мышьяксодержащих пылей.In FIG. 3 shows a projection of the liquidus surface of the Al 2 O 3 -CaO-SiO 2 system with the designated target area for the composition of the slag used in the processing of arsenic-containing dusts.
На фиг. 4 представлена проекция поверхности ликвидуса системы Al2O3-FeO-SiO2 с обозначенной целевой областью состава шлака, используемого при переработке мышьяксодержащих пылей.In FIG. 4 shows a projection of the liquidus surface of the Al 2 O 3 -FeO-SiO 2 system with the designated target area for the composition of the slag used in the processing of arsenic-containing dusts.
На фиг. 5 представлены составы исходных веществ, используемых при проведении испытаний.In FIG. 5 shows the compositions of the starting materials used in the tests.
На фиг. 6 представлены составы продуктов плавок и материальный баланс плавки, выполненной для переработки технического оксида мышьяка в лабораторной печи.In FIG. Figure 6 shows the compositions of the melt products and the material balance of the melt performed for the processing of technical arsenic oxide in a laboratory furnace.
На фиг. 7 представлены составы продуктов плавок и материальный баланс плавки, выполненной для переработки мышьяксодержащей пыли свинцового производства в укрупненной печи.In FIG. Figure 7 shows the compositions of the products of the melts and the material balance of the melt, performed for the processing of arsenic-containing dust from lead production in an enlarged furnace.
Сущность заявляемого способа заключается в следующемThe essence of the proposed method is as follows
В электропечи, используемой для утилизации мышьяксодержащих пылей, осуществляют плавку шихты, включающей пиритный концентрат природного или техногенного происхождения, кварцевый флюс и углеродсодержащий восстановитель. Мышьяксодержащая пыль подается в ванну печи через заглубленную в расплав расходуемую с течением времени трубу при использовании пневмотранспорта. Способ включает подачу в печь малопылящих компонентов шихты и мышьяксодержащей пыли, коллектирование мышьяка в сульфидно-металлической фазе ванны печи, разделение продуктов плавки на штейн и шлак, периодическую выдачу продуктов плавки. Расход пиритного концентрата и кварцевого флюса должен обеспечивать постоянство состава продуктов плавки. Согласно изобретению, реализация способа осуществляется в электропечи переменного тока с погруженными в расплав электродами, электропечи постоянного тока, оборудованной сводовыми электродами, погруженными в расплав или комплексом подовых и сводовых электродов, погруженных в расплав. Поверхность расплава в электропечи покрыта слоем шихты. Температура железо-силикатного шлака составляет 1220+/-300С, температура сульфидно-металлического расплава составляет 1200+/-100С, а соотношения Fe, As и S в исходных веществах таковы, что обеспечивают получение штейна с валовым составом, относящимся к системам FeS-FeAs2-FeAsS, FeS-Fe3As2-FeAs.In an electric furnace used for the disposal of arsenic-containing dust, a charge is smelted, including a pyrite concentrate of natural or technogenic origin, quartz flux and a carbon-containing reducing agent. Arsenic-containing dust is fed into the furnace bath through a pipe buried in the melt that is consumed over time using pneumatic transport. The method includes supplying low-dust components of the charge and arsenic-containing dust to the furnace, collecting arsenic in the sulfide-metal phase of the furnace bath, separating the melt products into matte and slag, and periodically discharging the melt products. The consumption of pyrite concentrate and quartz flux should ensure the constancy of the composition of the smelting products. According to the invention, the implementation of the method is carried out in an AC electric furnace with electrodes immersed in the melt, a DC electric furnace equipped with arched electrodes immersed in the melt or a complex of bottom and arched electrodes immersed in the melt. The surface of the melt in the electric furnace is covered with a layer of charge. The temperature of the iron-silicate slag is 1220+/-300C, the temperature of the sulfide-metal melt is 1200+/-100C, and the ratios of Fe, As and S in the starting materials are such that they provide matte with a bulk composition related to FeS-FeAs systems 2 -FeAsS, FeS-Fe 3 As 2 -FeAs.
Обоснование параметровJustification of parameters
Состав продуктов плавки и шихтыComposition of smelting products and charge
Обоснование состава продуктов плавки и шихты проводилось на основе результатов исследования фазовых равновесий многокомпонентной оксидно-сульфидно-металлической системы. Рассмотрено два варианта переработки мышьяксодержащих пылей:The substantiation of the composition of the smelting products and the charge was carried out on the basis of the results of a study of phase equilibria of a multicomponent oxide-sulfide-metal system. Two options for processing arsenic-containing dusts are considered:
Переработка технического оксида мышьяка при использовании пирротинового концентрата с получением арсенопирита;Processing of technical arsenic oxide using pyrrhotite concentrate to obtain arsenopyrite;
Переработка мышьяксодержащих пылей свинцового производства с получением арсенида железа.Processing of arsenic-containing dust from lead production to obtain iron arsenide.
Целевой сульфидно-металлический расплав, получаемый в первом варианте технологии, должен коллектировать мышьяк и обеспечивать формирование арсенопирита. Выбранный диапазон состава штейна составляет (% масс): 35-50 Fe, 20-50 As, 15-30 S. Границы целевой области штейна обозначены областью 5 на фиг. 2.The target sulfide-metal melt obtained in the first version of the technology must collect arsenic and ensure the formation of arsenopyrite. The selected matte composition range is (wt %): 35-50 Fe, 20-50 As, 15-30 S. The boundaries of the target area of the matte are indicated by
Шлаковый расплав, получаемый при использовании первого варианта технологии, будет представлен оксидами кальция, кремния и алюминия. Содержание оксида мышьяка в шлаке не превышает 0.3% масс согласно расчетам. Шлак выполняет роль покрова и необходим для снижения парциального давления мышьяка в процессе восстановительной плавки. Состав шлака корректируется добавкой флюсующих компонентов, при этом шлак должен характеризоваться низкой температурой ликвидуса ниже температуры процесса на 20-30°С во всем диапазоне выбранных составов. Выбранный диапазон состава шлака составляет (% масс): 55-60 SiO2, 20-25 Al2O3, 25-30 СаО. Границы целевой обасти состава шлака приведены на фиг. 3.The slag melt obtained using the first version of the technology will be represented by oxides of calcium, silicon and aluminum. The content of arsenic oxide in the slag does not exceed 0.3 wt % according to calculations. The slag plays the role of a cover and is necessary to reduce the partial pressure of arsenic in the reduction melting process. The composition of the slag is corrected by the addition of fluxing components, while the slag must be characterized by a low liquidus temperature below the process temperature by 20-30°C in the entire range of selected compositions. The selected range of slag composition is (wt %): 55-60 SiO 2 , 20-25 Al 2 O 3 , 25-30 CaO. The boundaries of the target region of the slag composition are shown in Fig. 3.
Целевой сульфидно-металлический расплав, получаемый во втором варианте технологии, должен коллектировать мышьяк и обеспечивать формирование арсенида железа. Для достижения указанного результата переработку мышьяксодержащих свинцовых пылей необходимо вести в трехслойном режиме (штейн - шпейза - шлак). Получаемый штейн будет содержать свыше 35% масс Pb и направляться на дальнейшую переработку. Шпейза, содержащая около 3% масс серы, близка к составу арсенида железа, мышьяк будет преимущественно коллектироваться в указанной фазе.The target sulfide-metal melt obtained in the second version of the technology should collect arsenic and ensure the formation of iron arsenide. To achieve this result, the processing of arsenic-containing lead dust must be carried out in a three-layer mode (matte - speis - slag). The resulting matte will contain over 35 wt % Pb and will be sent for further processing. Speiza, containing about 3 wt % sulfur, is close to the composition of iron arsenide, arsenic will be predominantly collected in this phase.
Выбранный диапазон состава богатой серой фазы (штейна) составляет (% масс): 12-16 Fe, 2-4 As, 20-25 S, 20-30 Zn, 30-40 Pb.The selected composition range of the rich gray phase (matte) is (wt %): 12-16 Fe, 2-4 As, 20-25 S, 20-30 Zn, 30-40 Pb.
Выбранный диапазон состава бедной серой фазы (шпейзы, формирующей арсенид железа) составляет (% масс): 43-55 Fe, 40-50 As, 5-10 S, не более 5 Zn. Границы целевой области штейна обозначены областью 3 на фиг. 2.The selected range of the composition of the poor gray phase (speiz, forming iron arsenide) is (% mass): 43-55 Fe, 40-50 As, 5-10 S, not more than 5 Zn. The boundaries of the target area of the matte are indicated by
Шлак, основными компонентами которого являются SiO2, FeO, Al2O3, CaO, ZnO и PbO, может направляться на дальнейшее обеднение с извлечением свинца и цинка. Содержание оксида мышьяка в шлаке не превышает 0.35% масс, согласно расчетам.Slag, the main components of which are SiO 2 , FeO, Al 2 O 3 , CaO, ZnO and PbO, can be sent for further depletion with the extraction of lead and zinc. The content of arsenic oxide in the slag does not exceed 0.35 wt%, according to calculations.
Важным фактором является то, что при использовании представленной технологии состав шлака может варьироваться, при этом составы штейна и шпейзы (арсенида железа) будут практически неизменными.An important factor is that when using the presented technology, the composition of the slag can vary, while the compositions of matte and speiss (iron arsenide) will be practically unchanged.
Состав шлака корректируется добавкой флюсующих компонентов, при этом шлак должен характеризоваться низкой температурой ликвидуса ниже температуры процесса на 20-30°С во всем диапазоне выбранных составов. Выбранный диапазон состава шлака составляет (% масс): 40-50 SiO2, 5-20 Al2O3, 4-5 CaO, 10-25 FeO, 5-10 PbO, 10-20 ZnO. Для оценки границ целевых составов многокомпонентного шлака принято допущение, что оксиды цинка и свинца взаимно компенсируют друг друга, а незначительное содержание оксида кальция (до 5% масс.) не оказывает значимого влияния на температуру ликвидуса. Таким образом, проведено упрощение состава шлака до трехкомпонентной системы FeO-Al2O3-SiO2 (фиг. 4). Целевая область составов шлаков ограничена голубой линией и характеризуется широким диапазоном содержания FeO и SiO2, но при содержании Al2O3 выше 10% масс, этот диапазон существенно сужается. Максимальное оценочное содержание Al2O3 в шлаке не должно превышать 20% масс.The composition of the slag is corrected by the addition of fluxing components, while the slag must be characterized by a low liquidus temperature below the process temperature by 20-30°C in the entire range of selected compositions. The selected range of slag composition is (% mass): 40-50 SiO 2 , 5-20 Al 2 O 3 , 4-5 CaO, 10-25 FeO, 5-10 PbO, 10-20 ZnO. To assess the boundaries of the target compositions of multicomponent slag, it was assumed that zinc and lead oxides mutually compensate each other, and an insignificant content of calcium oxide (up to 5 wt.%) does not significantly affect the liquidus temperature. Thus, the composition of the slag was simplified to a three-component system FeO-Al 2 O 3 -SiO 2 (Fig. 4). The target range of slag compositions is limited by the blue line and is characterized by a wide range of FeO and SiO 2 content, but when the Al 2 O 3 content is above 10 wt%, this range narrows significantly. The maximum estimated content of Al 2 O 3 in the slag should not exceed 20% of the mass.
Выбранные диапазоны целевых составов штейнов и шлаков подтверждены термодинамическими расчетами, выполненными в термодинамическом пакете FactSage version 7.3 с использованием баз термодинамических данных FScopp и FSmisc.The selected ranges of target compositions of mattes and slags are confirmed by thermodynamic calculations performed in the FactSage version 7.3 thermodynamic package using the FScopp and FSmisc thermodynamic databases.
Температура плавкиMelting temperature
Температура плавки выбрана с учетом фазовых равновесий в системах Fe-As-S и FeO-SiO2-CaO-Al2O3. Первичной фазой, кристаллизующейся из сульфидных расплавов в указанном диапазоне составов, является сульфид железа, близкий по составу к FeS. Его температура ликвидуса составляет 1198°С. Температура ликвидуса системы будет зависеть от среднего состава расплава и будет находиться в пределах 1150-1125°С. Шлаковый расплав хараткеризуется несколькими эвтектиками в центральной области составов с температурами плавления 1180-1190°С. Таким образом, температура плавки должна составлять 1200°С. При этой температуре шлаковый, штейновый и шпейзовый расплавы будут гарантированно находиться в жидком состоянии даже при значительном изменении состава.The melting temperature is chosen taking into account phase equilibria in the Fe-As-S and FeO-SiO 2 -CaO-Al 2 O 3 systems. The primary phase that crystallizes from sulfide melts in the indicated range of compositions is iron sulfide, which is similar in composition to FeS. Its liquidus temperature is 1198°C. The liquidus temperature of the system will depend on the average composition of the melt and will be in the range of 1150-1125°C. Slag melt is characterized by several eutectics in the central region of compositions with melting points of 1180-1190°C. Thus, the melting temperature should be 1200°C. At this temperature, slag, matte and speis melts will be guaranteed to be in a liquid state even with a significant change in composition.
Способ иллюстрируется примерамиThe method is illustrated by examples
Пример 1Example 1
В лабораторную печь, оборудованную нагревателями из карбида кремния, и разогретую до температуры 1200°С помещается корундовый тигель с навеской шихты, не содержащей мышьяк. Объем тигля составляет 150 мл. После плавления шихты и выдержки расплава при температуре плавки в течение 10 минут, через металлическую трубку диаметром 10 мм, погруженную в шлаковый расплав на глубину 10 мм, в тигель вводится порошок (-200 мкм) технического (95% масс) оксида мышьяка. Для минимизации потерь оксида мышьяка на внутренних стенках трубки подачи, через трубку подается азот с расходом 0,1 литра в минуту.In a laboratory furnace equipped with silicon carbide heaters and heated to a temperature of 1200°C, a corundum crucible is placed with a sample of charge that does not contain arsenic. The volume of the crucible is 150 ml. After melting the charge and holding the melt at the melting temperature for 10 minutes, through a metal tube with a diameter of 10 mm, immersed in the slag melt to a depth of 10 mm, a powder (-200 μm) of technical (95% mass) arsenic oxide is introduced into the crucible. To minimize the loss of arsenic oxide on the inner walls of the supply tube, nitrogen is supplied through the tube at a rate of 0.1 liters per minute.
По окончании подачи оксида мышьяка, расплав выдерживается 15 минут в печи, после чего тигель извлекается из печи и охлаждается на воздухе. Продукты плавки разделяются, взвешиваются и направляются на исследования методами приборной аналитической химии.At the end of the supply of arsenic oxide, the melt is held for 15 minutes in the furnace, after which the crucible is removed from the furnace and cooled in air. The smelting products are separated, weighed and sent for research by instrumental analytical chemistry methods.
В таблице 1 на фиг. 5 представлены составы исходных веществ, используемых при проведении испытаний. В таблице 2 на фиг. 6 представлены составы продуктов и материальный баланс плавки. Выход мышьяка в сульфидно-металлический расплав составил 94,4% отн.In Table 1 in FIG. 5 shows the compositions of the starting materials used in the tests. In Table 2 in FIG. 6 shows the compositions of the products and the material balance of the melt. The output of arsenic in the sulfide-metal melt was 94.4% Rel.
Пример 2Example 2
Испытания реализованы на пилотной установке, включающей электропечь постоянного тока с подовым электродом мощностью 50 кВ*А, объемом ванны 50 дм3. Температура в печи при проведении испытаний контролировалась оптическим пирометром, а также термопарами кладки печи и регулировалась изменением электрических параметров (напряжение между подовым и сводовым электродами, ток в цепи электродов). Температура шлакового расплава составляла 1200-1220°С. Расход мышьяксодержащей пыли, подаваемой через расходуемую трубку из нержавеющей стали в токе азота, составлял 50 кг/час. Количество пыли, поданной в расплав, составило 111 кг. После загрузки расчетного количества пыли, расплав выдерживался в печи в течение 20 минут, после чего выливался в чугунные изложницы и охлаждался на воздухе. После охлаждения продукты плавки разделялись, взвешивались и направлялись на исследования методами приборной аналитической химии.The tests were carried out on a pilot plant, including a DC electric furnace with a hearth electrode with a power of 50 kV*A and a bath volume of 50 dm 3 . The temperature in the furnace during testing was controlled by an optical pyrometer, as well as by thermocouples of the furnace masonry, and was regulated by changing the electrical parameters (voltage between the bottom and top electrodes, current in the electrode circuit). The temperature of the slag melt was 1200-1220°C. The flow rate of arsenic-containing dust fed through a stainless steel flow tube in a stream of nitrogen was 50 kg/h. The amount of dust fed into the melt was 111 kg. After loading the calculated amount of dust, the melt was kept in the furnace for 20 minutes, after which it was poured into cast iron molds and cooled in air. After cooling, the smelting products were separated, weighed and sent for research by instrumental analytical chemistry.
В таблице 1 на фиг. 5 представлены составы исходных веществ, используемых при проведении испытаний. В таблице 3 на фиг. 7 представлены составы продуктов и материальный баланс плавки. Выход мышьяка в сульфидно-металлический расплав составил 94,3% отн.In Table 1 in FIG. 5 shows the compositions of the starting materials used in the tests. Table 3 in FIG. 7 shows the compositions of the products and the material balance of the melt. The output of arsenic in the sulfide-metal melt was 94.3% Rel.
Таким образом, решена задача переработки оксидных мышьяксодержащих пылей цветной металлургии в электропечи с целью последующего захоронения мышьяка, в форме продукта на основе арсенопирита или арсенида железа, пригодного (после охлаждения) для последующего захоронения без эксплуатации специальных могильников.Thus, the problem of processing oxide arsenic-containing dusts of non-ferrous metallurgy in an electric furnace for the purpose of subsequent burial of arsenic, in the form of a product based on arsenopyrite or iron arsenide, suitable (after cooling) for subsequent burial without the operation of special burial grounds, has been solved.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2785796C1 true RU2785796C1 (en) | 2022-12-13 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU773111A1 (en) * | 1979-04-02 | 1980-10-23 | Химико-Металлургический Институт Ан Казахской Сср | Method of removing arsenic from dust of lead-zinc production |
| SU922165A1 (en) * | 1980-07-22 | 1982-04-23 | Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт гидрометаллургии цветных металлов | Method for processing arsenic-containing lead materials |
| SU1155624A1 (en) * | 1981-04-15 | 1985-05-15 | Государственный проектный и научно-исследовательский институт "Гипроникель" | Method of processing sulfide copper-nickel ores and concentrates |
| US5649894A (en) * | 1992-09-22 | 1997-07-22 | James Hamilton Kyle | Compositions and methods for waste treatment |
| CN110257624A (en) * | 2019-07-22 | 2019-09-20 | 云南锡业研究院有限公司 | A kind of arsenic removing method of arsenic-containing smoke dust |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU773111A1 (en) * | 1979-04-02 | 1980-10-23 | Химико-Металлургический Институт Ан Казахской Сср | Method of removing arsenic from dust of lead-zinc production |
| SU922165A1 (en) * | 1980-07-22 | 1982-04-23 | Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт гидрометаллургии цветных металлов | Method for processing arsenic-containing lead materials |
| SU1155624A1 (en) * | 1981-04-15 | 1985-05-15 | Государственный проектный и научно-исследовательский институт "Гипроникель" | Method of processing sulfide copper-nickel ores and concentrates |
| US5649894A (en) * | 1992-09-22 | 1997-07-22 | James Hamilton Kyle | Compositions and methods for waste treatment |
| CN110257624A (en) * | 2019-07-22 | 2019-09-20 | 云南锡业研究院有限公司 | A kind of arsenic removing method of arsenic-containing smoke dust |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102412765B1 (en) | Lithium-enriched metallurgical slag | |
| CN101827951B (en) | Recovery of residues containing copper and other valuable metals | |
| Guo et al. | Element distribution in oxygen-enriched bottom-blown smelting of high-arsenic copper dross | |
| US4571260A (en) | Method for recovering the metal values from materials containing tin and/or zinc | |
| JP7208912B2 (en) | Improved method for producing crude solder | |
| US4521245A (en) | Method of processing sulphide copper- and/or sulphide copper-zinc concentrates | |
| RU2785796C1 (en) | Method for processing arsenic-containing dust of non-ferrous metallurgy | |
| JP2023503237A (en) | Improved copper smelting method | |
| US4135912A (en) | Electric smelting of lead sulphate residues | |
| CA1218238A (en) | Method of processing sulphide copper and/or sulphide copper-zinc concentrates | |
| RU2219264C2 (en) | Method of processing concentrates containing nonferrous and precious metals | |
| Dosmukhamedov et al. | Investigation of Cu, Pb, Zn, As, Sb distribution during the lead semiproducts and copper-zinc concentrate comelting | |
| RU2308495C1 (en) | Method for processing of concentrates containing precious metals and sulfides | |
| JP2009167469A (en) | Method for treating copper-containing dross | |
| RU2346064C1 (en) | Processing method of golden-antimonial-arsenical sulphide concentrates | |
| RU2031966C1 (en) | Method for producing metals, their compounds and alloys of mineral raw materials | |
| RU2755136C1 (en) | Method for uninterrupted melting of quartz low-sulfide gold-containing ore in a vanyukov furnace | |
| RU2156820C1 (en) | Method of processing gravity separation concentrates containing precious metals | |
| JPS61531A (en) | Method for smelting copper sulfide ore | |
| RU2224034C1 (en) | Platinum metal extraction method | |
| US3524743A (en) | Method of processing fly dusts containing sulphur,and smelter mixed oxides or other mixed oxides containing zinc and lead | |
| RU2215802C2 (en) | Method of processing concentrates containing noble metals | |
| AU650471B2 (en) | Method of extracting valuable metals from leach residues | |
| Kvyatkovskii et al. | Processing Converter Slags with Total Utilization of All Components | |
| RU2169202C1 (en) | Method of continuous processing of copper concentrate into blister copper |