Способ вывода мышьяка из технологического процесса

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 97 И 9) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМ(71) Государствдовательский икий институт ги Бюл. Р 28енньп 1 научно-иссле проектно-конструкторсдрометаллургии цвети) мьппьяксоде тана, мас,% 4; Аэ 16,5; концентрат,Си 5,0; Б сульфидньп жащииРе 28,6п 1,06;остава,5,0; етение относится гии, в частности етноиособам Изобметаллувывода концентрат сосСц 4,96; Б 33,- пиритныймас.%: Ре 38,0Аэ 0,8; ьппьяка из технологических ия п матеиал го производ 35,0; РегО изобретения - снижен ния окружающей среды б осуществляется сле- шлак меднова, мас.%: РеОБ 3.0 г 40,0; СаОЕиО 3,0.Опыты проводилустановке, имнтиргонки мьппьяка изгата в условиях о ва соста 0 загряэне,Спосо образом Опыть ба пров виях. В использна лабораторно ющей условия от лавильного агре) по отработке данно одили в лабораторныхкачестве исходного овали: о спос ло материала жига-плавки и конГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ных металлов(56) Теребенин А.Н Быков А,П,Очистка газов от трехокиси мышьякатвердыми сорбентами. - Технологияпроизводства олова, Научные трудыУ 8 (отраслевой сборник), Новосибирс1978, с. 33-35.(54) СПОСОБ ВЫВОДА И 1 ШЬЯКА ИЗ ТЕХНОЧОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА(57) Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам вывода мьппьяка из технологипроцессов и его обезвреживпереработке мышьяксодержащи р жвр р Рщихся материалов. Целью изобретения является снижение загрязнения окруж ющей среды. Способ включает обжиг исходных материалов, обогащение мьппьяксодержащих газов обжига кислородом до весового соотношения сум мы серы и мышьяка к кислороду 0,8 при 800-900 С, контактирование полученной газовой смеси с железным огарком в агрегате окислительного обжига железосульфидного материала при весовом соотношении мышьяка к огарку1;6,2, шихтовку полученного продукта с флюсами - окислами кальция и кремния (5-10% СаО и 15-30% БгОг), введение шихты в шлаковый расплав плавильной печи пр соотношении шихта - шлак 1;10-15 с последующей санитарной обработкой отходящих газов. 4 з.п. ф-лы, 1 табл25 Реакционную ампулу вставляли в вертикальную трубчатую печь. Нагрев по высоте ампулы контролировали и регулировали термопарами в зоне 45 тигля с образцом и в зоне тигля с сорбецтом, Температура нагрева сорбента всегда опережала и достигала необходимые значения, после чего нагревали зону тигля с исходной 50 пробой концентрата.Введение полученных мышьяксодержащих сорбатов в шлаковые расплавы проводили в тигельной печи, загрузкой их в требуемом соотно шенин к шлаку в подготовленную ших-ту и плавкоц полученной смеси в тиголях при 1250-1300 С и выдержкой 1,0- 1, 5 ч при данной температуре. 3 1497250 такта возгоцов с сорбецтом в условиях обжига пиритцого концентрата.Устацовка состояла из кварцевой ампулы с нижним патрубком, в донной части которой устанавливается тигль с мышьяксодержащим сульФидцым концентратом, а ца высоте - 10-15 см - конусцый тигель с решетчатым дном с помещенным в него пиритным коц центратом. Посадку тигля проводили ца асбестовое уплотнение с тем расчетом, чтобы все газы от обжига пробы мышьякового материала и принудительного дутья через патрубок ам пулы проходили только через пробу. пиритного коццецтрата в решетчатом тигле, создавая прц регулировании дутья условия оптимального окислительного обжига без выдува материала. Подачу дутья, обогащенного кислородом, осуществляли исключительно в газовое пространство над тиглем с мьппьяксодержащей пробой. Этим достигали практически полную отгонку мышьяка цз пробы в возгоны в Форме сульФидов цли элементного (частичного и Л 10 ь), которые в газовом пространстве окцслялись до высших окислов и с направленным потоком поступали в тигль с сорбентом, Избыток. кислорода в дутье позволял проводить окисление пиритного концентрата до огарка, ца котором осуществлялась сорбция оксида мышьяка. От ходящие газы после тигля с сорбецтом отсасывали через систему поглотительцых сосудов с щелочным раствором и индикатором на мышьяк навыходе.40 4Контроль миграции мышьяка и егораспределение между продуктами плавки и отходящими газами проводилихимическим анализом проб получаемыхпродуктов и растворов.поглотительныхсосудов, Лцализ ца содержание мышьякапроводили по стандартным методикам.Результаты опытов сведены в таблицу.П р и м е р 1. Опыт проводилипри весовом соотношении мышьяка к пиритному огарку, равному 1:6,2, температуре сорбента (пиритного огарка)о800 С, при весовом соотношении суммысеры и мышьяка к кислороду в дутье,равном 0,8, При этом в огарке исходной пробы осталось 1,2 мышьяка, всорбат перешло 93,8% (при содержаниив нем 13,3% мышьяка), а с газамиушло 5,0 от исходного. Далее, приплавке со шлаком при добавлении 10 СаО и 30 . ЫО (к весу сорбата) присоотношении полученной смеси к шлаку,равном 1;10, выход в шлак составил94,0 , а в газы 41 , мышьяка от за.даваемого на плавку, Содержание мышьяка в шлаке равно 0,95%. Структурашлака гомогенна, вымывание мышьякаиз него при выдержке (3 мес.) пробыв воде при рН 7,51-7,84 было( 0,05 мг/л.П р и м е р 2. Опыт проводилипри весовом соотношении мышьяка кпиритному огарку (сорбенту), равном 1:б,б, температуре 900 С, привесовом соотношении суммы мышьяка исеры к кислороду в дутье, равном0,7. При этом в огарке исходнойпробы осталось 1,3 ,.в сорбент перешло 94,5 ., а в газы после сорбции -4,2 мышьяка, Полученный сорбат содержал 13,0% мышьяка,Далее при плавке со шлаком (температура 1250-1350 С) с добавкой 8% СаОи 20% 80 (от веса сорбата) и присоотношении смеси к шлаку, равном1:12, выход в шлак мышьяка составил93,3 , а в,газы - 6,4 . (при невязке0,3%) от задаваемого на плавку. Содержание мышьяка в шлаке равно0,90 . Структура шлака гомогецна,вымывание мышьяка из него при выдержке в воде (3 месяца) при рН7,23-7,73 было с 0,05 мг/л,П р и м е р 3. Опыт проводилипри весовом соотношении мьппьяка кпиритному огарку (сорбенту), равном1:б,б, температуре 900 С, при весо 14972506вом соотношении суммы мышьяка и серы к кислороду в дутье, равном 0,8. При этом в огарке исходной пробы осталось 1,5%, в сорбент перешло 94,07., а в газы после сорбции - 4,5% мышьяка. Получаемый сорбат соДержал 12,87, мышьяка. Далее при плавке сорбата со шлаком (при 1250- 1350 С) с добавкой 10% СаО и 257 ЯхО (к весу сорбата) и при соотношении смеси к шлаку, равном 1:15, выход в шлак мышьяка составил 95,6%, а в газы - 3,7% (при невязке 0,7%) от задаваемого на плавку при содержании его в шлаке 0,81%. Структура шлака гомогенна, вымывание мышьяка из него при выдержке 2,5 мес. в воде с рН 7,53-7,81 было (0,05 мг/л (при Т:И = 1:10 и свободном доступе воздуха).П р и м е р 4. Опыт проводили при следующих параметрах: соотношение мышьяка к пиритному огарку (сорбенту) 1:б,б, температура 900 С, весовое соотношение суммы мышьяка и серы к кислороду в дутье 0,8. При этом в огарке исходной пробы осталось 187., в сорбент перешло 94,7%, а .в газы после сорбции - 3,57. мышьяка, Полученный сорбат содержал 13,3% мьшьяка.При плавке сорбата со шлаком при параметрах: температура 1250-1350 С, добавки 10% СаО и 25% ЯО (к весу сорбата), соотношение смеси к шлаку 1:16, выход в шлак мышьяка составил 96,0%, а в газы - 3,5% (при невязке,5%). Содержание мышьяка в шлаке в данном опыте снизилось до 0,68%. Структура и результаты вымывания аналогичны примерам 1-3.П р и м е р 5. Условия опыта; соотношение мышьяка к пиритному огарку (сорбенту) 1;5,9, температура 900 С, весовое соотношение суммы серы и мышьяка к кислороду в дутье 0,8. При этом в огарке исходной пробы осталось 1,27, в сорба 1 перешло 92,2%, а в газы после сорбции - 6,6% мышьяка от исходного содержания. Содержание мышьяка в сорбате состаВило 13 у 5%При плавке сорбата со шлаком при параметрах: температура 1250-1350 С, добавки 10% СаО и 30% 810 (к весу сорбата), соотношение смеси к шлаку 1:12, выход в шлак мьшьяка составиллеза и мышьяка с образованием ус 30 тойчивых Ьаэ, а также некоторым снижением отгонки мышьяка из материала пробы.П р и м е р 8. Условия опыта отличаются повышенной температурой сорбции (950 С) и повышенной подшихтовкой СаО и 810 (15 и 35% соответственно), что привело к снижению извлечения мышьяка в сорбент (89,7%), увеличению в газы после сорбции 35 40(9,5%), а также снижению переходамьппьяка в шлак (89,57) и повышениюпотери его с газами (10,57). Первоеобъясняется началом частичного спекания материала сорбата, а второе -загустеванием шлака при температурео1250- 1350 С, что приводит к неоднородной вязкой структуре шлака и ухудшению растворения в нем мышья 50 ковой фазы,П р и м е р 9. Условия опыта отличаются снижением подачи кислородав дутье (соотношение суммы серы имышьяка к кислороду 0,9) . Это приво"55 дит к снижению улавливания мышьякана сорбенте (80,57) вследствие неполного окисления компонентов,участвующих в реакции взаимодействия(оксид мышьяка + оксиды железа). 93, 6%, а в газы 6, 1% (прн невязке0,37). Содержание мышьяка в шлакеравно 0,86%, Структура шлака и результаты вымывания аналогичны опытам 1-4.В опыте при снижении количествапиритного огарка (соотношение1:5,9) налицо снижение улавливания 10 мышьяка в сарбат (92,2%) и повышение его потери в газы (6,67),П р и м е р 6, Условия опыта: соотношение мышьяка к пиритному огарку1:5,5 и пихты сорбата к шлаку 1:9,В результате отмечается снижение распределения мышьяка в сорбат (90,6%),увеличение в газы после сорбции(7,9%), а также снижение переходамышьяка в шлак (88,8%) и увеличение 20 в газах (11,27).П р и м е р 7. Условия опыта отличаются от условий примеров 1-3 сниожением температуры сорбции (750 С),что приводит к снижению перехода 25 мышьяка в сорбат (90,2%) и увеличенному переходу в газы (6,2%), а такжеповышенному остатку в огарке исходнойпробы (3,6%). Это обусловлено снижением взаимодействия оксидов же1497250 15 П р и м е р 10. Условия опытаотличаются снижением подшихтовкиСаО и Бь.О,ь до нижнего предела (5 и15% соответственно). Результаты показывают, что это изменение не ухудшает данные по извлечецгцо мьппьякав сорбент (95,1%) и переводу его вшлак (95,5%) .П р и м е р 11, Условия опытаотличаются снижением подшихтовкишлакообразующих СаО и Б 3.0 ниженижнего предела (3 и 10% соответственно), Результаты показьпзают, чтов этом случае, хотя распределениев шлак мышьяка относительно высокое(94,8%), а в газы плавки незначи тельно (5,%), структура шлака це является гомогенной, и шинке заметнынеоднородные вкрапления, которые 20образуются за счет мышьяковой фазы.При этом отмечается повышение вымывания мышьяка из шлака при выдержке(2,5 мес. в воде с рН 7,357,69),которое достигало 0,063 мг/л. 25Результаты опытов приведены втаблице,Для оценки оптимальных условийрассчитано общее извлечение мышьяка,которое зависит от стадий сорбции его 30из газовой фазыи плавки - введениясорбата в расплавленный шлак. Сорбционное извлечение мышьяка зависитот температуры, расхода окислителяи количества сорбецта. При температуре800 С (пример 7) и 900 С(пример 8) извлечение мьппьяка составляет 90%, а нри оптимальной температуре сорбции 800-900 С оцо равно94-95%.40Сорбция сильно зависит от расходаокислителя ца образование пятиокисимышьяка. При отношении суммы Ав, Б ккислороду, равном О,б (пример 10)извлечение Ав составляет 95%, а45при 0,9 (пример 9) извлечение падаетдо 80,5%, Оптимальное отношение , Ав,Б к кислороду Ь 0,8. Избыточныйрасход кислорода может лимитироваться только по экономическим соображе-ниям,Количество пиритного огарка определяет емкостцой фактор сорбента,При отношении мышьяка к пиритномуогарку менее 6,2 (примеры 5-6) извлечение Лв це иревьппает 90,6-92,2%, апри увеличеции количества сорбента до6,2-6,6 извлечение достигает 94,094,7% (примеры 3-4). Оптимальное значение отношения мышьяка к сорбецту составляет 1:6,2. При плавкеколичество шлакообразующих агентовСаО5% и Б 1010% приводит к недостаточному связыванию мьппьяка иобразованию неоднородного шлака(пример 8), извлечение Ав падает.Оптимальные количества шлакообразующих добавок составляют СаО 10% иБхО 15-30% от веса сорбата,Оптимальное соотношение шихта -шлак должно быть равным 1:(10-15).При уменьшении количества шлака(соотцошецие 1:9) извлечение Ав составляет 88,8% (пример б) . При соотношении 1:(10-16) оно увеличивается до 96%. Верхний предел расходашлака можно це ограничивать, таккак с его увеличением разбавлениемышьяка усиливается, но при этомпроисходит дополнительное разубоживание по Лв продукта.В проведенных опытах наихудшиерезультаты получены в примерах 1 1и 7 - образование неоднородного шлака, 9 и 6 - низкие извлечения Авна стадиях сорбции и плавки, 8 и 5недостаточное суммарное извлечение Ав,Наилучшие результаты достигнутыв примерах 4 и 10 где общее извлечение мышьяка составляет 91%,Эти данные подтверждают правильность выбора оптимальных условий осуществления вывода мьппьяка из технологического процесса с одновременным его обезвреживанием.Техническими преимуществамипредполагаемого изобретения посравнению с известным являются полнота сорбционного улавливания всехлетучих соединений мышьяка независимо от его валентности, переводмышьяка в нетоксичную форму, удобную для складирования. Формула изобретения 1. Способ вывода мышьяка из технологического процесса в нетоксичную форму, включающий обжиг исходных материалов, сорбцию соединений мышьяка из газовой фазы на окислах металлов, например железа, с последующей санитарной обработкой газа, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью10 1497250 шение мьппьяка, поступающего с газовой смесью к огарку, поддерживают 1:6,2.4. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что полученный продукт перед введением в шлаковый расплав шихтуют с флюсами - окислами снижения загрязнения окружающей среды, мышьяксодержащие газы обжига обогащают кислородом до массового отношения суммы серы и мышьяка к кислороду40,8, контактируют полученную газовуюсмесь с железным огарком и полученныйпродукт вводят в шлаковый расплав. кальция и кремния при соотношении10 5-107 Сао и 15-307 310%5. Способ по пп.1-4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что полученнуюшихту вводят в шлаковьп расплав присоотношении шихта - шлак 1:(10-15). 2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что обогащение кислородом ведут при 800-900 С.3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что массовое соотноПлавка СорбцилВесовое отноше- Распределение ние Аа уй Пример Общееизвлечение, Х Распределе Аа,Количество добавки к сорбату (шикта) Х Весовоесоотношение ние Темпе. -ратура,с в шлаке в газово фазе ЕЛак 0 ао шлак в газовой фаз кгарку соиге ю 8 ою о ю 35 25 1 О Составитель А.Кальницкийедактор И.Недолуженко Техред А, Кравчук Корректор С.Шекмар 410/31 Тираж 576 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва Ж, Раушская наб., д. 4/7 аказНИИПИ изводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород ул. Гагарина,101 900 900 750 950 900 900 900 5,9 55 6,6 6,6 82 6,г 6,2 0,8 0,8 О,8 О,В О,9 О,6 0,8 93,8 945 940 947 92,2 906 90,2 897 80,5 95, 1 940 4,5 З,5 6,6 79 6,2 95 17,5 З,8 4,4 зо 20 25 25 зо го 1:г 1: 15 116 1: 1 а 1:9 1:о 1:о 1:о 1:ю 94,0 93,3 95,6 96,0 93,6 88,8 95,8 89,5 94,4 955 94,8 3,5 6,1 1,г 41 10,5 ,5,6 4,3 5,2 88, 17 88,17 89,86 9091 86,29 80,45 8641 8 о,г 8 75,99 90,82 89,11