CC BY
35
262
KiMYA PROBLEMLaRi № 3 2015#
UOT 669.334.6
TaRKiBiNDa KOBALT OLAN 8LVAN METALLI KEKiN SULFATLAÇMASININ
TaDQiQi
A.a.Heydarov, N.V.Yusifova, M.M.ahmadov, A.A.Quliyeva
AMEA-nin akad. M.Nagiyev adina Kataliz va Qeyri-üzvi Kimya institutu AZ1143Baki, H.Cavidpr., 113; e-mailnaile.yusifova@inbox.ru
Maqalada alvan metallarla zangin kobalt tarkibli sulfidli kekin sulfat turçusu ila sulfatlaçmasi tadqiq edilmiçdir. Bu maqsadla kobalt tarkibli sulfidli kekin sulfatlaçmasina müxtalif kinetik amillarin (temperatur, danavarda sulfat turçusunun qatiligi, sulfatlaçma müddati) tasiri ôyranilmiç, mis, sink va kobaltin mahlula maksimum, damirin isa minimum çiximini alda etmaya imkan veran optimal çarait mûayyanlaçdirilmiçdir.
Açar sözlar: kobalt tarkibli kek, sulfat turçusu, sulfatlaçma, kobalt sulfat, hallolma.
Son illar mineral ehtiyyatlarinin keyfiyyat tarkibinin açagi dü^masi va atraf mühitin qorunmasina verilan talablarin artmasi sababindan, kobalt tarkibli materiallara olan talabat daima artir. Kobaltin takrar emala ugrayan materiallardan - kasici polad markali tullanti va qirintilardan, super arintilardan, maqnitli birla^malardan, i$lanmi$ akkumulyator va batareyalardan, tullanti katalizatorlardan va $laklardan alinmasi haqqinda malumatlar adabiyyatda çoxluq taçkil edir. Kobalt çixarilan materiallar öz kimyavi va miner oloji tarkibina göra müxtalif olub, kobaltin miqdari 0.04 %-dan 1%-a kimi dayi^a bilir [1]. Bu xammal növlari tarkibina göra kasib olmasina baxmayaraq, zanginla^a bildiklari ûçûn sanaye ahamiyyatli sayilirlar. avvallar bizim tarafimizdan kobalt ûçûn qeyri-ananavi xammal sayilan polimetal sulfid filizinin inert mühitda (N2) pirrotinlaçdirici yanmasi zamani alinmi$ pirrotinin SO2 içtiraki ila avtoklav hall olmasi mahsullarinda kobaltin paylanmasi va qatila^ma yerlari tadqiq edilmiçdir [2]. Müayyan edilmiçdir ki, kobaltin asas hissasi alvan metallarla zangin olan kekda ilkin xammalla müqayisada dörd dafadan çox qatilaçmiç olur va qatiligi 0.062 %-a çatir. Yuxarida qeyd etdiyimiz
kimi bu xammal növü mineroloji va kimyavi tarkibina göra mürakkab olmasina baxmayaraq alvan metallarin (Cu, Zn, Co) alinmasi ^ün alava xammal manbayi ola bilar. Sulfidli kekin kimyavi tarkibi açagidaki kimi olmuçdur (%-la): Fe-30.02-35.32; Süm-16.22-17.79; Cu-3.05-4.51;
Pb 10.86-15.52; Zn-21.28-28.9; SiO2-0.32-5.91; Co-0.060-0.062. Sulfidli xam-mallarin birbaça emalinin samarali va maqsadyönlü emali üsullarindan biri sulfatlaçdirici yanma va alinan yanigin hidrometallurgiya üsulu ila hall olmasi hesab edilir [3,4]. Sulfatlaçdirici yanmada maqsad misi, sinki va kobalti birlikda suda hall olan sulfatli duzlara, damiri, qurguçunu va silisiumlu birlaçmalari (boç süxuru) isa suda hall olmayan birlaçmalara çevirmakdir. Taqdim olunan i$da kimyavi tarkibi yuxarida göstarilan
komponentlardan ibarat kobaltli kekin sulfat turçusu ila sulfatlaçmasina müxtalif kinetik amillarin (temperatur, turçunun qatiligi, yanma müddati) tasiri öyranilmi^dir. Müxtalif temperaturlarda aparilmiç sulfatlaçmada ela garait seçilmiçdir ki, kobalt alvan metallarla (Cu, Zn) birlikda mahlula maksimum, damir isa minimum miqdarda mahlula keça bilsin.
TaCRÜBi HiSSa
Tarkibinda 0.062% kobalt olan turçusu ila qariçdirilib dananvarlaçdirilir. sulfidli kek (2-10 qr) müxtalif qatiliqli sulfat Sulfat turçunun kütla payi 30% olan
A.9.HEYD9ROV va b. Blf lif f Hlilllillilli/Hillill IIIIIIIIIIIIÍ63#
danavarlar quruducu çkafda bark hala d^ana kimi 100°C-da qizdirilir. Qizma zamani kütladaki su tadrican buxarlanir, turçu isa sulfidli va oksidli birlaçmalarla açagidaki reaksiyalar üzra alvan metallarin va damirin sulfatli duzlarini amala gatitrir.
MeS+4H2SO4—>3MeSO4+4S+4HiO MeO + H2SO4 —> MeSO4 + H2O Me = Zn, Cu, Pb, Co va Fe
Qurumuç kütla mufel sobasinda müxtalif temperatur (100-800°C) va zamanlarda (15-120 daq.) termoemal olunur. Proses baça çatdiqdan sonra alinan sulfatlaçmiç kütlanin çakisi qeyd edilarak, 90°C temperaturda 1 saat müddatinda suda hall edilir. Metallarin mahlula çiximina va kekda qalan miqdarina göra sulfatlaçma daracasi müayyanla^dirilir. Sulfatlaçdirici yanma hamçinin termiki metodla da tadqiq edilmiçdir.
N9TÍC9L9R V9 ONLARIN MÜZAKÍR9SÍ
Sulfidlarin qati sulfat turçusu ila sulfatlaçmasi hamçinin onlarin kimyavi tarkibi ila alaqadar olub, müayyan edilmiç qanunauygunluga da tabe olur. Sulfidlarin hallolma amsalinin qiymati na qadar yüksakdirsa, onlar sulfat turçusu ila bir o qadar asan va süratla açagi temperaturda reaksiyaya girirlar (cadval 1).
Sulfatlaçma prosesinin xarakterini daha atrafli izah etmak, sulfatlaçmasinin optimal rejimini seçmak va mexanizmi haqqinda fikir söylamak üçün qeyri-izotermik rejimda qati sulfat turçusu ila sulfatlaçdirilmiç sulfidli kekin
derivatoqrammasi çakilmiçdir (çakil1). Sulfat turçunun kütla payi 30% olan sulfidli kek nümunasi quruducu sobada 100°C-da qurudulduqdan sonra, termoqravimetrik analiza verilmiçdir. Çakiliç 20-500°C temperatur intervalinda qizma sürati 5 daraca/daq olmaqla aparilmiçdir. DTA ayrisinda an böyük ekzoeffekt 382-480°C-da mUçahida olunur. Bu hamin hissada MeS-in MeSO4-a sulfatlaçmasini göstarir.
3MeS + 4H2SO4 —>3MeSÜ4 + 4S + 4H2O
Burada Me = Fe, Zn, Cu, Co nazarda tutulur. 400°C temperaturda i$lanmi$ nümuna ^akisinin rentgenoqraminda damir (II) sulfata (d/n=4.78; 3.57; 3.25; 2.40; 198; 1.89; 1.70; 1.63 A0), sink sulfata (d/n=4.16; 3.53; 2.61; 2.43:1.976; 1.803; 1.761; 1.559 A0) va qurgu^un (II) sulfata (d/n=4.206; 3.779; 3.20; 2.984; 2.098 A0) xas olan intensivliklar mü^ahida olunur.
Derivatoqrammadan göründüyü kimi 300-480°C temperatur rejiminda tarkibinda sink, mis, qurgu^un, kobalt va damir olan kekda sulfatla^ma tam getmi^dir. Bu özünü TG ayrisinda ?aki artmasi ila da göstarir.
Kobalt tarkibli sulfidli materialin qati sulfat tur^usu ila sulfatla^ma prosesina temperaturun tasiri tadqiq edilmi^dir ($akil 2). Tacrübalarin aparildigi ilk temperaturda (100°C-da) Fe - 80.2; Cu- 43.2; Zn - 48.06; Co - 36.0 %-i sulfatla$mi$ olur. Temperaturun sonraki artimi damirin mahlula ^iximinin daha ^ox artmasina sabab olur va 350-400°C-da daha da intensivla^arak maksimum qiymat alir (95.4 %). Bu zaman damirin hall olmadan sonraki qaliqda miqdari 1.8 %-a dü$mü$ olur. Bu $araitda kobaltin sulfatla^ma daracasi damirin sulfatla^masi ila müqayisada ki^ikdir, taqriban 52%-dir. 450°C-dan sonra Cu, Zn, Co-in suda hallolma daracasi artdiqca, damirin hallolmasi azalir.
Cadval 1. Bazi sulfidlarin hallolma
hasilinin qiymatlari [5].
Mineral Hallolma hasili
FeS 5-10-18
ZnS 1.6-10-24
CoS 2-10-27
PbS 2.5-10-27
FeS2 6.3-10-31
CuS 6.3-10-36
Cu2S 2.5-10-58
264
TaRKiBiNDa KOBALT OLAN aLVAN METALLI #
Çakil 1. Kobalt tarkibli sulfidli materialin qati sulfat turçusu ila sulfatlaçmasinin
derivatoqrami.
Cu, Zn va Co-in sulfatlaçmasi süratlanir, yani alvan metallarin mahlula çiximi intensivlaçir. Kobaltin sulfat turçusu ila sulfatlaçmasi çakildan göründüyü kimi intensiv olaraq 500-680°C-da baç verir. 680°C-dan sonra isa temperatur artdiqca kobaltin çiximi azalmaga baçlayir. 450°C-dan yuxarida damirin mahlula
çiximi tadrican azalir va bu azalma 500°C-dan sonra daha kaskin imiçahida olunur. 700°C-da damirin yalniz 10.2%-i mahlula keçir. Temperatur artdiqca damirin mahluldaki miqdarinin azalmasi, amala galmiç damir sulfatlarinin parçalanmasi ila izah etmak olar.
Çakil 2. Sulfatlaçma prosesina temperaturun tasiri (danavarda H2SO4-ün kütla payi 30%, vaxt-1 saat).
A.a.HEYD9ROV va b. ЦЦЦЦЦЩ llllllll llllllllll Illlllllllll265#
Kobaltin mahlula çiximi digar alvan metallar (Cu, Zn) kimi temperaturdan asili olaraq artmaga baçlayir. Bu artim mis va sinkda özünü daha parlaq göstarir. 1CC°C-da kobalt uygun olaraq 32% sulfat halinda mahlula keçdiyi halda, 35C°C-da 5C%-i, 68C°C-da isa 8C%-i mahlula keçir. 7CC°C-dan yuxarida bu metallarin sulfatli duzlarinin parçalanmasi ila alaqadar
mahluldaki miqdari kaskin olaraq azalmaga baçlayir.
Komponentlarin sulfatla^masinin sulfat turçusunun qatiligindan asililigi ôyranilmiçdir (Cadval 2). Tacrübalar müxtalif temperatur-larda 1 saat müddatinda danavarlarda H2SO4-ün kütla payi 15, 22 va 3C% olmaqla aparilmiçdir.
Cadval 2. Danavarda sulfat turçusunun qatiliginin kobalt va damirin sulfatla^masina tasiri.
Danavarda H2SO4-ün kütla payi, % Damir va kobaltin sulfatla^ma daracasi, %
2C 4C Ю 5C C 6C Ю 7 CC 8CC
Co Fe C o Fe C o Fe C o Fe C o Fe Co Fe
15.C 34 6.8 5C 72 6C 7C 81 28 88 8.9 4C.3 1.C
22 41 12.6 52 84 64 85 86 29 89 9.C 41 1.1
3C 45 13.5 55 96 69 94 9C 3C 91 Ю 45 11.2
Cadvaldan goründüyü kimi otaq temperatunda Co-in sulfatla^masi damirdan yüksakdir. 400-500oC temperaturlarda damirin sulfatla^ma daracasi kobaltdan yüksak olur. 500°C-dan yüksak temperaturda kobaltin suda hall olan formasi damirdan nazara ?arpacaq daracada yüksak olur. 700°C-da danavarda tur^unun kütla payi 30% olduqda Co-in suda hall olan formasi 91% oldugu halda, damirin 10 %-ni ta^kil edir. §akil 2-dan va cadval 2-dan goründüyü kimi 600-
700°C tempera- turlarda Co-in sulfatla^masi maksimal qiymat alir. Sulfatla^ma prosesina tacrüba müddatinin tasiri se^ilmi$ optimal temperaturda (650-700°C) 10-60 daq. intervalinda oyranilmi^dir. Tacrübalarla malum olmu^dur ki, kobaltin sulfat tur^usu ila sulfatla^masi intensiv olaraq ilk 10-15 daq. müddatinda ba§ verir. 700°C temperaturda 10 daq. müddatinda Co-in sulfatla^ma daracasi 85% ta^kil etdiyi halda, 60 daq.
müddatinda isa sulfatla^ma daracasi 81,5 %-a dü$mü$ olur. Bu onu göstarir ki, vaxt artdiqca prosesin sürati açagi dü^ür. Tacrüba müddatinin artmasi sulfatla$mi$ kütladan damirin mahlula çiximina ahamiyyatli tasir göstarir. Bela ki, 60 daq. müddatinda damirin mahlula çiximi 10%-dan açagi olur. Bu hamin müddat arzinda damir sulfatlarinin parçalanmasinin baça çatmasi ila alaqadardir. Aparilan tadqiqatlar naticasinda sulfidli kobalt tarkibli kekin sulfat turçusu ila sulfatla^ma prosesinin optimal çaraiti
müayyanla^dirilmi^dir. Temperatur: 650-700°C, vaxt-1 saat, sulfat turçusunun danavarda kütla payi 20-30%. Turçunun qatiliginin 98%-dan 49%-a qadar dü^masi kobaltin sulfatla^masina o daracada da maneçilik töratmir. Seçilmiç garait kobaltli sulfidli kekdan Cu, Zn va Co-in mahlula yüksak çiximini tamin edir. Vaxtin 2 saata qadar artirilmasi damirin mahlula çiximini minimal edir (1.5%).
9D9BIYYAT
1. Коврижных Е.Е., Орлова Е.И. Совершенствование технологии переработки вторичного сырья на
предприятиях никель-кобальтовой промышленности. //Научные труды "Гипроникель". Л: 1986. с. 116-121.
266
TaRKiBiNDa KOBALT OLAN 3LVAN METALLI #
Kovrizhnyh E.E., Orlova E.I. Sovershenstvovanie tehnologii pererabotki vtorichnogo syr'ja na predprijatijah nikel-kobaltovoj promyshlennosti. //Nauchnye trudy "Gipronikel'". L: 1986. s. 116-121.
2. Heydzrov Л.Э., dhmzdov M.M., Yusifova N. V vz b. Kobalt tarkibli qeyri-znznzvi xammalin kompleks emali prosesindd kobaltin gixarilmasi. // Kimya problemlzri, 2015, №1, szh. 69-73.
3. Zubryckyj N., Evans D.J.I., Mackiw V.N. Preferential sulfation of nikel and cobalt in lateritic ores. // Journal of metals. 1965, May, p. 478-486.
4. Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель. М. ООО" Наука и технология "Окисленные никелевые руды, 2001. т.2. стр. 385388.
5. Перельман В.И. Краткий справочник химика. М.: Химия , 1964, с.384
ИССЛЕДОВАНИЕ СУЛЬФАТИЗАЦИИКОБАЛЬТСОДЕРЖАЩЕГО КЕКА, БОГАТОГО ЦВЕТНЫМИ МЕТАЛЛАМИ
А.А.Гейдаров, Н.В.Юсифова, М.М.Ахмедов, А.А.Гулиева
Институт катализа и неорганической химии им.акад.М.Нагиева Национальной АН Азербайджана AZ1143 Баку, пр.Г.Джавида, 113;e-mail:naile.yusifova@inbox.ru
Исследована сульфатизация серной кислотой кобальтсодержащего сульфидного кека, богатого цветными металлами. С этой целью изучено влияние различных кинетических факторов: температуры, размера гранул, концентрации серной кислоты, продолжительности процесса на сульфатизацию кобальтсодержащего кека, установлены оптимальные условия, обеспечивающие максимальный переход в раствор меди, цинка и кобальта, и минимальный - железа.
Ключевые слова: кобальтсодержащий кек, серная кислота, сульфатизация, сульфат кобальта, растворение.
RESEARCH INTO SULFATISATION OF COBALT CONTAINING NON-FERROUS CAKE
A.A.Heydarov, N.V.Yusifova,M.M.Ahmadov, A.A.Guliyeva
Institute of Catalysis and Inorganic Chemistry named after academician M.Nagiyev of ANAS H.Javid ave., 113, Baku AZ1143 ; e-mail: naile.yusifova@inbox.ru
The paper examines sulfatisation of cobalt-containing sulfide cake by sulfuric acid rich in non-ferrous metals. The influence of different kinetic factors (temperature, sulfuric acid concentration, size of granules, sulfatisation time) on sulfatisation of cobalt containing sulfide cake has been studied, as well as there have been established optimal conditions for maximum transition of Cu, Zn, Co and minimum transition of Fe into solution. Keywords: cobalt containing cake, sulfuric acid, sulfatisation, cobalt sulfate, dissolution.
Redaksiyaya daxil olub 15.05.2015.
