CC BY
17
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
Leaching waste antimony production for the electrolytic solution Zemsky M.1, Kadyshеv S.2, Sаgyndykov Zh.3 Выщелачивание отходов сурьмяного производства с целью получения электролитического раствора Земский М. В.1, Кадышев С.2, Сагындыков Ж.3
'Земский Максим Вениаминович / Zemsky Maxim — инженер, Кадамжайский сурьмяный комбинат, г. Кадамжай; 2Кадышев Сагынтай /Kadyshеv Sаgyntay - кандидат физико-математических наук, профессор,
кафедра микроэлектроники, Кыргызский национальный университет им. Ж. Баласагына, г. Бишкек; 3Сагындыков Жумабай /Sаgyndykov Zhumabay - кандидат химических наук, профессор, кафедра химии и химической технологии, Ошский технологический университет, г. Ош, Кыргызская Республика
Аннотация: исследован полный химический и фазовый состав штейна для получения сурьмы электрохимическим способом.
Abstract: the full chemical and phase composition of the matte to produce antimony electrochemically.
Ключевые слова: штейн, сурьма, выщелачивания, оборотный электролит, сульфидно-полисульфидный, щелочной, черновой металл.
Keywords: matte, antimony, leaching, the electrolyte circulating, sulfide-polysufide, alkaline, crude metal.
Исследована возможность обогащения штейна, содержащего порядка 4 - 5% сурьмы, проведена проверка процесса выщелачивания отвального штейна оборотным электролитом гидрометаллургического цеха завода, представляющим собой сульфидно-полисульфидный щелочной раствор на основе натриевых соединений.
В связи с довольно высоким содержанием сурьмы штейны не являются отвальным продуктом. В практике КСК штейны с содержанием сурьмы более 5% принято возвращать в плавку на черновой металл, а с содержанием ниже 5% сурьмы - направлять на складирование в отвал (на хранение).
Фазовым анализом установлено, что сурьма в сурьмянистом штейне находится в виде сульфидов, оксидов и мелкодисперсных включений, взвешенных в массе штейна [1]. Металлическая сурьма составляет 50 - 60% от всей содержащейся в штейне сурьмы [1]. Часть металлической сурьмы в процессе выпуска штейна из печи с последующим отстоем в ковшах скапливается в донной части. При выгрузке на отвале слиток черновой сурьмы, отстоявшийся из массы штейна, отделяется от штейна и возвращается в плавильный цех на дальнейшую переработку вместе с черновой сурьмой. Однако часть металлической сурьмяной фазы, находящейся в наиболее мелкодисперсном состоянии, остается в массе штейна.
В течение ряда лет проводился поиск технологии переработки штейнов. К настоящему времени предложено несколько способов переработки сурьмяных штейнов: фьюмингование, обжиг, выщелачивание сульфидно-щелочными растворами и другие. Новые предложенные способы переработки сурьмянистого штейна пока не нашли промышленного применения.
В связи с трудностями в поставках сурьмяного сырья на комбинат остро встал вопрос переработки полупродуктов и отходов сурьмяного производства, в том числе - штейна.
Штейны пирометаллургического цеха Кадамжайского сурьмяного комбината (КСК) содержат 2 -10 % сурьмы, 35 - 55 % железа, 25 - 35 % серы, 8 - 15 % натрия.
Нами проведена проверка выщелачивания отвального штейна оборотным электролитом гидрометаллургического цеха завода, представляющим собой сульфидно-полисульфидный щелочной электролитической диссоциации на основе натриевых соединений.
Растворы для проведения исследований отбирали в заводских электролизных ваннах (оборотный электролит).
Состав растворов: Sb - 15,66 + 26,10 г/л; Na2S - 22,26 4- 49,67 г/л; Na2CO3 - 30,25 4 46,30 г/л; Na2SO3 - 32,92 4 45,75 г/л; NaOH - нет; Na2S2O3 - 34,0 4 55,87 г/л; Na2SO4 - 40,0 4 64,26 г/л. Выщелачиванию подвергали штейн отвальный состава: Sb - 3,34%, As - 0,30%, Fe - 30,0%.
Условия выщелачивания: соотношение твердой и жидкой фазы (т:ж) 1:12,3 (загрузка штейна 150 г на 1,5 л и 100 г на 1,0 л); температура процесса 95 - 980С; продолжительность выщелачивания - 1,5 часа.
Заводские растворы и отфильтрованные готовые растворы после выщелачивания в каждом опыте анализировали на содержание (г/л):
Sb, №ОН, №^03, №2С03, №А03, Na2SO4.
Предварительно замеряли объем полученных готовых растворов.
Получены готовые растворы состава: Sb - 16,18 - 19,83 г/л; - 17,13 - 39,39 г/л; Na2CO3 - 20,07 -48,86 г/л; Na2SO3 - 24,20 -н 38,73 г/л; №ОН - нет; Na2S2O3 - 40,08 -н 74,30 г/л; №^04 - 73,15 -н 110,15 г/л.
Получены кеки состава: Sb - 1,48 - 3,71%; Л8 - 0,13 - 0,26%; Ее - 25,0 - 35,0%.
По полученным анализам произведены расчеты распределения сурьмы по продуктам выщелачивания - в раствор и кек.
Средний прирост в готовых растворах наиболее вредных для гидрометаллургии сурьмы балластных солей - тиосульфата и сульфата натрия составил: №^203 -15,05 г/л; №^04 - 41,22 г/л.
Обсуждение полученных результатов и выводы
1.Прежде всего, следует отметить, что использованный в процессе выщелачивания заводской оборотный электролитической диссоциации имел некондиционный состав по основным компонентам - сернистому натрию и свободной щелочи (№ОН).
Заниженное содержание сернистого натрия - основного выщелачивающего агента -естественно привело к снижению извлечения сурьмы в раствор и, следовательно, к снижению прироста сурьмы в растворе.
В проведенных лабораторных испытаниях падение сернистого натрия в процессе выщелачивания составило от 5,7 до 13,71 г/л. Доведение содержания сернистого натрия в оборотном электролите, поступающего на выщелачивание до 70 - 100 г/л, естественно, приведет к повышению извлечения сурьмы из штейна в раствор.
2. В соответствии с источником [1] для дополнительного повышения извлечения сурьмы из штейна за счет перевода сурьмы, находящейся в металлической (наиболее упорной) форме, предлагается в процесс выщелачивания добавлять в качестве окислителя - порошковую серу. Последняя при растворении в сульфидно-щелочном растворе образует полисульфид натрия, позволяющий повысить извлечение сурьмы в раствор до 80 - 90% и получить таким образом достаточно концентрированные по сурьме растворы.
Последнее положение весьма спорно, так как при содержании сурьмы даже 5% в штейне, при извлечении - 90% и при выдерживании соотношения твердой и жидкой фаз т:ж = 1:6, как рекомендует источник (1), прирост сурьмы в растворе составит 8 г/л. Если сравнить этот прирост с оптимальным приростом, установленным ранее проводимыми исследованиями и практикой сурьмяного производства - 40 г/л, то видно, что при работе на штейнах достаточно концентрированных растворов получить в принятой форме организации выщелачивания не удается.
3.Из вышеизложенного ясно, что перед переработкой в гидрометаллургическом цехе завода штейн должен быть обогащен тем или иным способом по содержанию сурьмы хотя бы 25%, либо даже извлечение сурьмы из штейна должно вестись другими способами.
Далее представлены результаты, полученные при продолжении работы по выщелачиванию отвальных штейнов сурьмяного производства сульфидно-щелочным раствором - оборотным электролитом гидрометаллургического цеха завода Кадамжайского сурьмяного комбината.
Дополнительные испытания проведены по программе:
1 .Выщелачивание с добавлением молотой серы при т:ж - 1:12,3;
2.Выщелачивание с добавлением молотой серы при т:ж - 1:7,4;
3.Выщелачивание штейна в замкнутом цикле при т:ж - 1:7,4 с серой.
Испытания проведены на двух оборотных электролитах, отличающихся по содержанию основного выщелачивающего агента - сернистого натрия - 46,0 г/л и 86,7 г/л, 85,5 г/л
Продолжение работы связано с тем, что на первом этапе проверочных исследований в связи с нестабильной работой гидрометаллургического производства содержание сернистого натрия в оборотном электролите находилось на уровне ниже оптимального - 39 - 43 г/л (оптимальное содержание - 90 г/л). Полученные результаты были отражены в предварительных исследованиях и по той же тематике. Был сделан вывод о том, что низкий показатель процесса - среднее извлечение сурьмы в раствор - 38,36%, распределение в кек (потери с кеками) - 61,64% - в значительной степени обусловлены составом заводского оборотного электролита, используемого для выщелачивания, в частности - низким содержанием сернистого натрия в нем.
Так как в монографии [1] говорится о том, что для достижения извлечения сурьмы из штейна на уровне 80 - 90% необходимо при недостатке полисульфидов в сульфидно-щелочном растворе добавлять молотую серу, поэтому в лабораторных условиях была проведена серия опытов с
добавлением молотой серы. Сера задавалась в количествах по стехиометрии и с избытком 25% в расчете на 50%-ное содержание сурьмы в металлической форме.
Штейн и условия выщелачивания - те же, что и в опытах, представленных на первом этапе исследований.
Результаты представлены в таблице 1 - опыты с 1 - 10.
Сравнение полученных результатов с опытными результатами выщелачивания без серы выглядит следующим образом:
Таблица 1. Сравнение полученных результатов с опытными результатами выщелачивания без серы
Отн. т:ж Опыты Извлечение Sb в р-р, % Потери Sb с кеком, % Прирост Sb в р- ре, г/л Содержание Sb в кеках, %
1:12,3 без серы 38,36 61,64 1,65 2,23-2,49
1:12,3 с серой 56,02-60,5 37,4-39,5 4,5 1,83-1,85
Как видно из представленных результатов, добавление серы существенно увеличило выход сурьмы в раствор - в 1,6 раза.
Таким образом, на основании экспериментальных исследований видно, что перед переработкой по гидрометаллургической схеме, штейн должен быть обогащен тем или иным способом по содержанию сурьмы хотя бы 25%, либо даже извлечение сурьмы из штейна должно вестись другими способами.
Литература
1. Сурьма. Под редакцией С. М. Мельникова, М., Металлургия, 1977 г., с. 218-221, с. 290, с. 300.
Physical-chemical bases in separation of arsenic recycling in surmosoderzhaschih dusts hydrometallurgical process Zemsky M.1, Kadyshеv S.2, Sаgyndykov Zh.3 Физико-химические основы разделения мышьяка при переработке сурьмосодержащих пылей по гидрометаллургическим способам Земский М. В.1, Кадышев С.2, Сагындыков Ж.3
'Земский Максим Вениаминович / Zemsky Maxim — инженер, Кадамжайский сурьмяный комбинат, г. Кадамжай; 2Кадышев Сагынтай /Kadyshеv Sаgyntay - кандидат физико-математических наук, профессор,
кафедра микроэлектроники, Кыргызский национальный университет им. Ж. Баласагына, г. Бишкек; 3Сагындыков Жумабай /Sаgyndykov Zhumabay - кандидат химических наук, профессор, кафедра химии и химической технологии, Ошский технологический университет, г. Ош, Кыргызская Республика
Аннотация: обоснованы физико-химические параметры разделения мышьяка от сурьмы, при гидрометаллургической схеме.
Abstract: substantiated physical-chemical parameters of the separation of arsenic or antimony, the hydrometallurgical circuit.
Ключевые слова: штейн, сурьма, мышьяк, кек, выщелачивания, оборотный электролит, гидрометаллургической схеме, щелочной.
Keywords: matte, antimony, arsenic, cake, leaching, working electrolyte hydrometallurgical scheme alkaline.
В связи с трудностями в поставках сурьмяного сырья на комбинат и для дополнительного получения металлической сурьмы остро встал вопрос переработки полупродуктов и отходов сурьмяного производства, в том числе и пылей с повышенным содержанием мышьяка.
Нами, совместно с сотрудниками экспериментальной лаборатории сурьмяного комбината, проводились лабораторные и промышленные испытания по изучению технологического процесса вывода мышьяка в растворах гидроксида натрия и в сульфидно-щелочных растворах с повышенным
