ЦЕЛЬ. Изучение влияния температуры на равновесные состояния системы при обжиге шихты шлам/Na2CO3. МЕТОДЫ. Скорость извлечения мышьяка и его выход определяли по изменению содержания мышьяка в исходных пробах шихты и кеках водного выщелачивания. Содержание мышьяка в пробах отвала и кеков определено рентгенофлуоресцентным методом. Исследование фазового состава отходов проведено на дифрактометре XRD-6000. Равновесный состав систем рассчитан в компьютерной программе HSC Chemistry 6.0. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Изучено изменение скорости извлечения мышьяка из отходов кобальтового производства в процессе обжига шихты в интервале температур 600-900°С. Показано, что скорость извлечения мышьяка в виде растворимого продукта Na3AsO4 максимальна при температуре 700-740°С. Отмечено влияние температуры на равновесный состав системы, в которой Na2CO3 реагирует с десятью малорастворимыми арсенатами: Са3(AsО4)2, AlAsO4, Mg3(AsО4)2, Ni3(AsО4)2, Сo3(AsО4)2, Fe3(AsО4)2, Pb3(AsО4)2, Zn3(AsО4)2, Сu3(AsО4)2, FeAsО4. В исследованных условиях при температурах выше 600°С химическое равновесие реакций у всех перечисленных арсенатов, за исключением арсената железа (III), сдвинуто в направлении выхода Na3AsO4, что обусловлено их эндотермическим тепловым эффектом (∆H>0). Вместе с тем глубина сдвига равновесия с ростом температуры ослабевает вследствие уменьшения значений ∆H. В случае взаимодействия FeAsО4 с Na2CO3 из-за выделения теплоты (реакция экзотермическая, ∆H<0) с ростом температуры усиливается сдвиг равновесия в направлении обратной реакции, т.е. расходования Na3AsO4. ВЫВОДЫ. Фазовый состав шлама в отвалах ранее работавшего комбината «Тувакобальт» представлен кальцитом, доломитом, кварцем, силикатами и малорастворимыми арсенатами. Последние в процессах обжига шихты из шлама и соды (соотношение 1:1) превращаются в водорастворимый Na3AsО4. Скорость извлечения мышьяка в виде арсената натрия возрастает в интервале температуры обжига 600-740°С. Наибольшая величина скорости извлечения мышьяка - 3,33 мг/мин, а максимальная степень его извлечения - 85% (со снижением содержания в шламе с ~4,0 до 0,7 масс. %), устанавливается при температуре 740°С.
The PURPOSE of the paper is to study the effect of temperature on the equilibrium states of the system under roasting of sludge/Na2CO3 charge. METHODS. The arsenic recovery rate and its yield are determined by arsenic content variation in the initial samples of charge and aqueous leaching cakes. The content of arsenic in dump and cake samples is determined by the x-ray fluorescent method. The phase composition of waste is studied on the XRD-6000 diffractometer. The equilibrium composition of systems is calculated in the computer program HSC Chemistry 6.0. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. Having studied the variation rate of arsenic recovery from cobalt production waste under charge roasting within the temperature range of 600-900°C, it was shown that the rate of arsenic recovery (as a soluble product of Na3AsO4) is maximum at the temperature of 700-740°C. It has been found out that the temperature influences the equilibrium composition of the system where Na2CO3 reacts with ten low soluble arsenates Ca3(AsO4)2, AlAsO4, Mg3(AsО4)2, Ni3(AsО4)2, Сo3(AsО4)2, Fe3(AsО4)2, Pb3(AsО4)2, Zn3(AsО4)2, Сu3(AsО4)2, FeAsО4. The chemical equilibriums of reactions of all listed arsenates excluding iron (III) arsenate are shifted towards the Na3AsO4 yield in the researched conditions at the temperatures above 600°C. This is due to their endothermic thermal effects (ΔH>0). At the same time, as the temperature grows the depth of the equilibrium shifts weakens due to the decrease in their ΔH values. In the case of FeAsO4 and Na2CO3 interaction the equilibrium shift increases in the direction of the reverse reaction, i.e. consumption of Na3AsO4 due to the release of heat (exothermic reaction, ΔH<0) as the temperature grows. CONCLUSIONS. The phase composition of sludge in the waste dumps of recently not operating plant “Tuvacobalt” is represented by calcite, dolomite, quartz, silicates and low soluble arsenates. The latter are transformed into water-soluble Na3AsO4 in the process of sludge and soda charge (ratio 1:1) roasting. The rate of arsenic recovery in the form of sodium arsenate increases in the roasting temperature range of 600-740°C. The highest value of the arsenic recovery of 3.33 mg/min, and its maximum recovery degree of 85% (if its content in the charge decreases from ~ 4.0 to 0.7wt %) is detected at the temperatures of 700-740°C.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.