ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА РАВНОВЕСНЫЕ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ ПРИ ОБЖИГЕ ОТХОДОВ КОБАЛЬТОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

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.

мышьяксодержащие отходы, обжиг шихты шлам/сода, кинетика процесса извлечения мышьяка, равновесный состав

1. Копылов Н.И. Проблемы мышьяксодержащих отвалов. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2012. 182 с.

2. Бортникова С.Б., Гаськова О.Л., Бессонова Е.П. Геохимия техногенных систем. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2006. 169 с.

3. Mehmood A., Hayat R., Wasim M., Akhtar M.S. Mechanisms of arsenic adsorption in calcareous soils // J. agric. Boil. Sci. 2009. No. 1 (1). P. 59-65.

4. Deutsch W.J., Pavish M. In siti arsenic remediation complicated by carbonate // Procedia Earth and Planetary Science. 2013. No. 7. P. 211-214.

5. Набойченко С.С., Мамяченков С.В., Карелов С.В. Мышьяк в цветной металлургии: монография. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2004. 240 с.

6. Копылов Н.И., Каминский Ю.Д. Мышьяк. Новосибирск: Изд-во Сибирского университета, 2004. 367 с.

7. Исабаев С.М., Кузгибекова Х., Мильке Э.Г. Вывод мышьяка в нетоксичной сульфидной форме из медно-мышьяковых шламов // Комплексное использование минерального сырья. 1982. № 7. С. 74-76.

8. Twidwell L.G., Plessas L.G., Comba P.G., Dahnke D.R. Removal of arsenic from wastewaters and stabilization of arsenic bearing waste solids: summary of experimental studies // Journal of Hasardous Materials. 1994. Vol. 36. P. 69-80.

9. Лебедев В.И. Арсенидное кобальтовое месторождение Хову-Аксы: проблемы возрождения уникального кобальтового производства в Туве // Уникальные исследования XXI века. 2015. № 3 (3). С. 15-25.

10. Копылов Н.И., Каминский Ю.Д., Очур-оол А.П. Комбинированный способ извлечения мышьяка из отвалов // Химическая технология. 2011. Т.13. № 8. С. 498-500.

11. Молдурушку М.О. Влияние технологических параметров при извлечении мышьяка в раствор // Естественные и технические науки. 2014. № 4. С. 154-157.

12. Молдурушку М.О., Чульдум А.Ф., Кара-Сал Б.К. Исследование процесса выщелачивания огарка с применением многофакторного эксперимента // Успехи современной науки. 2017. № 11. С. 49-53.

13. Рогожников Д.А., Мамяченков С.В., Тропников Д.Л., Дизер О.А. Исследование равновесного распределения компонентов изучаемых систем при обжиге медно-цинкового сульфидного промпродукта // Вестник ИрГТУ. 2016. Т. 20. № 8. С. 154-160. DOI: 10.21285/1814-3520-2016-8-154-160

14. Kopylov N.I., Solotchina E.P., Shoeva T.E. Behavior of Tuva clays mixtures with slime and cake of dearsenation from Khovu-Aksy dumps during roasting // Complex Use of Mineral Resources. 2017. No. 2. P. 65-71.