RU2711766C1 - Method of decontaminating and recycling sulphide arsenic-containing wastes - Google Patents
Method of decontaminating and recycling sulphide arsenic-containing wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2711766C1 RU2711766C1 RU2019101564A RU2019101564A RU2711766C1 RU 2711766 C1 RU2711766 C1 RU 2711766C1 RU 2019101564 A RU2019101564 A RU 2019101564A RU 2019101564 A RU2019101564 A RU 2019101564A RU 2711766 C1 RU2711766 C1 RU 2711766C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arsenic
- mixture
- sulfur
- wastes
- waste
- Prior art date
Links
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 abstract 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 abstract 1
- UKUVVAMSXXBMRX-UHFFFAOYSA-N 2,4,5-trithia-1,3-diarsabicyclo[1.1.1]pentane Chemical compound S1[As]2S[As]1S2 UKUVVAMSXXBMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229940052288 arsenic trisulfide Drugs 0.000 description 14
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 10
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052958 orpiment Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 150000001495 arsenic compounds Chemical class 0.000 description 1
- GCPXMJHSNVMWNM-UHFFFAOYSA-N arsenous acid Chemical compound O[As](O)O GCPXMJHSNVMWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N copper(II) sulfide Chemical compound [S-2].[Cu+2] OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 229940093920 gynecological arsenic compound Drugs 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000276 sedentary effect Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 125000000446 sulfanediyl group Chemical group *S* 0.000 description 1
- RBWFXUOHBJGAMO-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenebismuth Chemical class [Bi]=S RBWFXUOHBJGAMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B30/00—Obtaining antimony, arsenic or bismuth
- C22B30/02—Obtaining antimony
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии и химической промышленности, в частности, к обезвреживанию и утилизации мышьяксодержащих сульфидных материалов.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy and the chemical industry, in particular, to the disposal and disposal of arsenic-containing sulfide materials.
В производстве цветных металлов образуются осадки (кеки) трисульфида мышьяка. Размещение и хранение таких соединений требует организации специальных полигонов высокоопасных отходов, что вызывает большие экономические затраты и отрицательные экологические последствия. В металлургическом, а нередко, и в химическом производствах существует проблема обезвреживания твердых мышьяксодержащих сульфидных кеков -отходов третьего класса опасности.In the production of non-ferrous metals, arsenic trisulfide precipitates (cakes) are formed. The placement and storage of such compounds requires the organization of special landfills for highly hazardous waste, which causes large economic costs and negative environmental consequences. In the metallurgical, and often in chemical industries, there is the problem of neutralizing solid arsenic-containing sulfide cakes - waste of the third hazard class.
Известен способ обезвреживания мышьяксодержащих продуктов, включающих плавку исходного материала с получением стекловидного трисульфида мышьяка (Набойченко С.С., Мамяченков С.В., Карелов С.В., Мышьяк в цветной металлургии / Под ред. С.С. Набойченко - Екатеринбург: УрО РАН, 2004, с. 223). В известном способе для повышения устойчивости сульфидных мышьяксодержащих возгонов и кеков от окисления производят плавление осажденного сульфида мышьяка в присутствии 5-50% добавки серы. В результате получают водонерастворимую форму сульфида, а объем продукта уменьшается в 19 раз по сравнению с объемом исходного сульфида.A known method of neutralizing arsenic-containing products, including melting the starting material to produce vitreous arsenic trisulfide (Naboychenko S.S., Mamyachenkov S.V., Karelov S.V., Arsenic in non-ferrous metallurgy / Ed. By S.S. Naboyuchenko - Yekaterinburg: UB RAS, 2004, p. 223). In the known method to increase the stability of sulfide arsenic-containing sublimates and cakes from oxidation, the precipitated arsenic sulfide is melted in the presence of 5-50% sulfur additive. The result is a water-insoluble form of sulfide, and the volume of the product is reduced by 19 times compared with the volume of the original sulfide.
К недостаткам известного способа следует отнести низкую эффективность, низкую экономичность процесса обезвреживания и отсутствие решений по утилизации получаемого продукта.The disadvantages of this method include low efficiency, low efficiency of the neutralization process and the lack of solutions for the disposal of the resulting product.
Как показали эксперименты, проведенные в условиях известного способа, при плавлении из-за высокой летучести трисульфида мышьяка в плавильной печи последний возгоняется и в виде паров поступает в атмосферу, что крайне отрицательно сказывается на экологичности способа в целом и требует строительства дорогостоящих газоочистных сооружений.As shown by experiments carried out under the conditions of the known method, during melting due to the high volatility of arsenic trisulfide in the smelting furnace, the latter sublimates and enters the atmosphere in the form of vapors, which negatively affects the environmental friendliness of the method as a whole and requires the construction of expensive gas treatment plants.
Кроме того, полученные слитки стекловидного трисульфида мышьяка при хранении не обеспечивают достаточной степени обезвреживания, так как поверхность слитка окисляется водой и кислородом воздуха с образованием хорошо растворимых в воде окси- и тиосоединений мышьякаIn addition, the obtained arsenic vitreous trisulfide ingots during storage do not provide a sufficient degree of neutralization, since the surface of the ingot is oxidized by water and air oxygen with the formation of arsenic hydroxy and thio compounds well soluble in water
As2S3+2H2O↔HASO2+H3AsS3As2S3 + 2H2O↔HASO2 + H3AsS3
As2S3+3H2O↔H3AsO3+H3AsS3As2S3 + 3H2O↔H3AsO3 + H3AsS3
As2S3+6O2↔As2(SO4)3As2S3 + 6O2↔As2 (SO4) 3
Низкая экономичность известного способа вызвана также следующим: - для осуществления процесса необходимо использовать плавильный агрегат (печь), требующий значительных капитальных и эксплуатационных затрат.The low efficiency of the known method is also caused by the following: - for the implementation of the process, it is necessary to use a melting unit (furnace), which requires significant capital and operating costs.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является Способ переработки отходов, содержащих сульфид мышьяка (Патент SU 1542046 класс С22 В7, авторы: Халемский A.M., Гертман Е.М., Ивенко Н.В., Ивакин А.А., Штин А.П., Максимова Л.Г.). Способ переработки отходов, содержащих сульфид мышьяка, включающий их нагрев в присутствии элементной серы с получением труднорастворимых сплавов, отличающийся тем, что с целью повышения прочностных характеристик сплава, снижения токсичности и объема, процесс ведут в присутствии 0,5-3,0 масс % сульфида меди при расходе элементной серы 4,0-4,5 масс % при 165-220°С и давлении 5-20 кгс/см2.The closest analogue to the claimed invention is a Method for processing waste containing arsenic sulfide (Patent SU 1542046 class C22 B7, authors: Khalemsky AM, Gertman EM, Ivenko N.V., Ivakin A.A., Shtin A.P. , Maksimova L.G.). A method of processing waste containing arsenic sulfide, including heating it in the presence of elemental sulfur to obtain sparingly soluble alloys, characterized in that in order to increase the strength characteristics of the alloy, reduce toxicity and volume, the process is conducted in the presence of 0.5-3.0 mass% sulfide copper at an elemental sulfur flow rate of 4.0-4.5 mass% at 165-220 ° C and a pressure of 5-20 kgf / cm2.
К недостаткам ближайшего аналога следует отнести:The disadvantages of the closest analogue include:
1. Необходимость добавки 0,5-3,0 масс % сульфида меди, что вызывает потери исходного медесодержащего сырья, снижает общее извлечение меди в технологическом процессе и снижает его экономическую эффективность.1. The need for additives of 0.5-3.0 mass% of copper sulfide, which causes the loss of the initial copper-containing raw materials, reduces the total extraction of copper in the process and reduces its economic efficiency.
2. В заявленном авторами интервале температур 165-220°С эффективность получения труднорастворимых в воде сплавов очень низкая из-за того, что при температуре выше 160°С расплавленная сера превращается в очень вязкую, малоподвижную темно-коричневую массу, не обладающую хорошей жидкотекучестью, смачиваемостью и смешиванием.2. In the claimed temperature range of 165-220 ° C, the efficiency of obtaining water-insoluble alloys is very low due to the fact that, at temperatures above 160 ° C, molten sulfur turns into a very viscous, inactive dark brown mass that does not have good fluidity, wettability and mixing.
Отсутствие жидкотекучести у расплавленной серы препятствует смачиванию, смешиванию и равномерному распределению компонентов сульфидов меди и мышьяка с расплавленной элементной серой и получению однородной массы, что, в свою очередь, может приводить к повышенной вымываемости мышьяка водой.The lack of fluidity in the molten sulfur prevents the wetting, mixing, and uniform distribution of the components of copper and arsenic sulfides with molten elemental sulfur and obtaining a homogeneous mass, which, in turn, can lead to increased leaching of arsenic with water.
3. Необходимость создания давления при приготовлении смеси в пределах 5-20 кгс/см2 усложняет технологический процесс, требует применения специального дорогостоящего прессового оборудования и увеличивает экономические затраты на переработку мышьяксодержащих отходов.3. The need to create pressure during the preparation of the mixture in the range of 5-20 kgf / cm 2 complicates the process, requires the use of special expensive press equipment and increases the economic costs of processing arsenic waste.
4. Отсутствие решений по утилизации получаемого продукта.4. Lack of solutions for the disposal of the resulting product.
Учитывая отмеченные недостатки прототипа, была разработана и предложена более эффективная технология отличающаяся тем, что в ней расплавленная элементная сера используется не в качестве добавки для получения труднорастворимых соединений, а в качестве изолирующей среды, в массе которой равномерно распределено капсулируемое вещество.Given the noted disadvantages of the prototype, a more efficient technology was developed and proposed, characterized in that in it the molten elemental sulfur is used not as an additive to obtain sparingly soluble compounds, but as an insulating medium, in the mass of which the encapsulated substance is evenly distributed.
Свойства расплавленной жидкой серы позволяют осуществлять процесс обезвреживания мышьяксодержащих отходов изолированием кека трисульфида мышьяка в массе серыThe properties of molten liquid sulfur allow the process of neutralizing arsenic-containing wastes by isolating arsenic trisulfide cake in a mass of sulfur
Элементная сера не окисляется кислородом воздуха и не растворяется в воде и является высокоэффективным и устойчивым в природной среде капсулирующим веществом.Elemental sulfur is not oxidized by atmospheric oxygen and does not dissolve in water and is a highly effective and stable encapsulating substance in the natural environment.
Задачей изобретения является разработка решения обезвреживания и утилизации твердых мышьяксодержащих сульфидных отходов. Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение подвижности смеси порошка трисульфида мышьяка влажностью не более 4%, крупностью до 1,6 мм и расплавленной элементной серы в интервале температур 120-155°С при расходе одной весовой части мышьяксодержащего сульфидного отхода на 2,5-3,5 весовых частей серы. В пределах заявленных показателей способа обеспечиваются максимальная жидкотекучесть получаемой смеси и минимальная ее вязкость, а также минимальная вымываемость мышьяка водой.The objective of the invention is to develop solutions for the disposal and disposal of solid arsenic-containing sulfide waste. The technical result of the claimed invention is to increase the mobility of a mixture of arsenic trisulfide powder with a moisture content of not more than 4%, particle size up to 1.6 mm and molten elemental sulfur in the temperature range 120-155 ° C at a flow rate of 2.5-3 per one part by weight of arsenic-containing sulfide waste, 5 parts by weight of sulfur. Within the claimed parameters of the method provides the maximum fluidity of the resulting mixture and its minimum viscosity, as well as the minimum leachability of arsenic with water.
Поставленная задача решается тем, что в способе переработки обезвреживания мышьяксодержащих сульфидных отходов и их утилизации, включающем нагрев порошка отходов до 120-155°С, плавление серы, смешивание горячих компонентов, гранулирование полученной смеси и добавление труднорастворимых гранул в состав твердеющей закладочной смеси, предусмотрены следующие отличия:The problem is solved in that in the method of processing the disposal of arsenic-containing sulfide waste and its disposal, including heating the waste powder to 120-155 ° C, melting sulfur, mixing hot components, granulating the resulting mixture and adding sparingly soluble granules to the hardening filling mixture, the following are provided differences:
- жидкая элементная сера используется не в качестве добавки для получения труднорастворимого соединения, а в качестве обезвреживающего вещества, в массе которого равномерно распределены порошкообразные соединения мышьяка;- liquid elemental sulfur is used not as an additive to obtain a sparingly soluble compound, but as a neutralizing substance, in the mass of which powdered arsenic compounds are evenly distributed;
- не используется сульфид меди - ценное исходное медесодержащее сырье;- copper sulfide is not used - a valuable source of copper-containing raw materials;
- температура расплавленной серы поддерживается в интервале 120-155°С вместо рекомендованной в прототипе 165-220°С;- the temperature of the molten sulfur is maintained in the range of 120-155 ° C instead of the recommended in the prototype 165-220 ° C;
- полученную смесь сульфидных осадков и расплавленной серы после перемешивания гранулируют. Гранулы используют в качестве одного из компонентов при приготовлении твердеющей закладочной смеси отработанного пространства в шахтах.- the resulting mixture of sulfide precipitates and molten sulfur after mixing is granulated. Granules are used as one of the components in the preparation of a hardening filling mixture of the spent space in the mines.
Сущность предложенного способа заключается в следующем:The essence of the proposed method is as follows:
При обезвреживании твердых мышьяксодержащих сульфидных отходов расплавленная элементная сера используется в качестве изолирующей среды, в массе которой равномерно распределено капсулируемое вещество-порошкообразные соединения мышьяка.When neutralizing solid arsenic-containing sulfide wastes, molten elemental sulfur is used as an insulating medium, in the mass of which the encapsulated substance-powder compounds of arsenic are evenly distributed.
Отходы трисульфида мышьяка, при необходимости, сушат до влажности 4% и ниже, дезинтегрируют до крупности минус 1,6 мм, подогревают до температуры 120-155°С и смешивают с расплавленной серой в заданном соотношении: одна весовая часть мышьяксодержащего сульфидного отхода на 2,5-3,5 весовых частей серы. Далее легкоподвижную смесь гранулируют, охлаждают и получают гранулированную стекловидную смесь диаметром 2-5 мм., которую утилизируют при приготовлении твердеющей закладочной смеси.Arsenic trisulfide waste, if necessary, is dried to a moisture content of 4% or lower, disintegrated to a particle size of minus 1.6 mm, heated to a temperature of 120-155 ° C and mixed with molten sulfur in a predetermined ratio: one weight part of arsenic-containing sulfide waste by 2, 5-3.5 parts by weight of sulfur. Next, the easily moving mixture is granulated, cooled, and a granular glassy mixture with a diameter of 2-5 mm is obtained, which is disposed of in the preparation of a hardening filling mixture.
Закладочной смесью заполняют отработанное пространство в шахтах.The filling mixture is used to fill the spent space in the mines.
Для испытания заявляемого способа обезвреживания осадков трисульфида мышьяка, а также в смеси с гипсом и сульфидами кадмия и висмута, были использованы справочные данные зависимости вязкости расплавленной жидкой серы от температуры и лабораторные исследования влияния отдельных параметров процесса на свойства получаемых гранулированных образцов.To test the proposed method for the neutralization of arsenic trisulfide precipitates, as well as in a mixture with gypsum and cadmium and bismuth sulfides, we used reference data on the temperature dependence of the viscosity of molten liquid sulfur and laboratory studies of the influence of individual process parameters on the properties of the obtained granular samples.
Расплавленная жидкая сера позволяет осуществлять процесс обезвреживания мышьяксодержащих отходов изолированием мышьяксодержащего порошка в массе расплавленной серы, так как после охлаждения полученная смесь не окисляется кислородом воздуха и не растворяется в воде и является высокоэффективным и устойчивым в природной среде веществом, надежно изолирующим опасные отходы мышьяка;The molten liquid sulfur allows the process of neutralizing arsenic-containing wastes by isolating the arsenic-containing powder in the mass of molten sulfur, since after cooling the resulting mixture is not oxidized by atmospheric oxygen and does not dissolve in water and is highly efficient and stable in the natural environment, reliably isolating hazardous arsenic wastes;
Мерой подвижности (жидкотекучести), смачиваемости, способности к смешиванию с другими веществами и их равномерному распределению в объеме расплавленной серы является ее вязкость. В зависимости от температуры вязкость меняется в широких пределах от легкоподвижной и жидкотекучей до вязкой, малоподвижной битумоподобной массы (Мельник Б.Д., Мельник Е.Б. Краткий инженерный справочник по технологии неорганических веществ. Графики и номограммы. Издательство «Химия», Москва, 1968, с. 137; Справочник сернокислотчика. Под редакцией Малина К. / - М., Химия, 1971, с. 42, 43, 45).A measure of mobility (fluidity), wettability, ability to mix with other substances and their uniform distribution in the volume of molten sulfur is its viscosity. Depending on the temperature, viscosity varies over a wide range from easily mobile and fluid to a viscous, slow-moving bitumen-like mass (Melnik B.D., Melnik E.B. Brief engineering reference book for inorganic matter technology. Graphs and nomograms. Khimiya Publishing House, Moscow, 1968, p. 137; Handbook of sulfuric acid. Edited by K. Malina / - M., Chemistry, 1971, p. 42, 43, 45).
Графическая зависимость вязкости расплавленной серы от температуры приведена на рисунке 1, на котором наглядно наблюдается минимум вязкости в интервале температур 150-155°С.The graphical dependence of the viscosity of molten sulfur on temperature is shown in Figure 1, which clearly shows the minimum viscosity in the temperature range 150-155 ° C.
Экспериментально установлено, что в интервале температур 120-155°С вязкость расплавленной серы изменяется от 11,25 до 6,745 спз и сера сохраняет подвижность и жидкотекучесть (таблица 1), при температуре 160°С ее вязкость возрастает в 410 раз до величины 2668 спз, а при 220°С она достигает 45000 спз. В интервале температур 160-220°С расплавленная сера превращается в малоподвижную, не перемешиваемую массу.It was experimentally established that in the temperature range 120-155 ° C the viscosity of molten sulfur varies from 11.25 to 6.745 cps and sulfur retains mobility and fluidity (table 1), at a temperature of 160 ° C its viscosity increases 410 times to a value of 2668 cps, and at 220 ° C it reaches 45,000 cps. In the temperature range 160-220 ° C, molten sulfur turns into a sedentary, non-stirred mass.
Следовательно, рабочий интервал температур капсулирования смеси осадков трисульфида мышьяка, сульфидов металлов и гипса в массе расплавленной серы составляет 120-155°С.Therefore, the working temperature range of the encapsulation of a mixture of precipitation of arsenic trisulfide, metal sulfides and gypsum in the mass of molten sulfur is 120-155 ° C.
С целью определения параметров, при которых достигается наилучший результат обезвреживания осадка трисульфида мышьяка с получением устойчивых в воде смесей, были проведены необходимые экспериментальные исследования.In order to determine the parameters at which the best result of neutralizing the precipitate of arsenic trisulfide with obtaining water-stable mixtures is achieved, the necessary experimental studies were carried out.
Опытным путем определили предельные показатели влажности и крупности частиц осадка трисульфида мышьяка и удельный расход серы по массе на обезвреживаемые порошки.Empirically determined the limiting indicators of humidity and particle size of the precipitate of arsenic trisulfide and the specific consumption of sulfur by weight for neutralized powders.
Исходный мышьяксодержащий сульфидный осадок был представлен в виде моносоединения As2S3 и в смеси с сульфидами кадмия, висмута и гипса.The initial arsenic-containing sulfide precipitate was presented in the form of a mono compound As 2 S 3 and in a mixture with sulfides of cadmium, bismuth and gypsum.
Примерные составы мышьяксодержащих сульфидных осадков, (%):Approximate compositions of arsenic-containing sulfide sediments, (%):
1. Осадок моносоединения As2S3 - 90-95, примесей 5%;1. The precipitate of the mono compound As 2 S 3 - 90-95, impurities 5%;
2. Смесь осадков: As2S3 - 37-40; CdS - 2-4; Bi2S3 - 1-3; CaSO4⋅H2O - 20-3; прочие - 15%.2. A mixture of precipitation: As 2 S 3 - 37-40; CdS - 2-4; Bi 2 S 3 - 1-3; CaSO 4⋅H 2 O - 20-3; others - 15%.
Мышьяксодержащие сульфидные осадки высушивали до показателя влажности 0; 1,5; 3,0; 4,5%, дезинтегрировали и рассеивали на ситах с получением фракций: от «минус» 1,6 до «плюс» 0,6; от «минус» 0,6 до «плюс» 0,1; «минус» 0,1 мм. Минусовые фракции осадка использовали для приготовления смесей с различным количеством элементной серы, массовое соотношение которых, [осадок As2S3] : [сера] изменялось от 1:1 до 1:3,5.Arsenic sulfide precipitates were dried to a moisture index of 0; 1.5; 3.0; 4.5%, disintegrated and dispersed on sieves to obtain fractions: from minus 1.6 to plus 0.6; from minus 0.6 to plus 0.1; "Minus" 0.1 mm. The minus fractions of the precipitate were used to prepare mixtures with various amounts of elemental sulfur, the mass ratio of which, [precipitate As 2 S 3 ]: [sulfur], varied from 1: 1 to 1: 3.5.
Порошки As2S3 и серы нагревали раздельно до различных температур в интервале 120-160°С, после плавления серы смешивали и перемешивали в течение 30-60 сек, в результате получали густую, неподвижную или густую подвижную, или жидкотекучую массу. Полученную горячую массу гранулировали с получением гранул диаметром 3-5 мм.As 2 S 3 and sulfur powders were heated separately to various temperatures in the range of 120-160 ° С, after melting, the sulfur was mixed and stirred for 30-60 seconds, as a result, a thick, motionless or thick mobile, or fluid mass was obtained. The resulting hot mass was granulated to obtain granules with a diameter of 3-5 mm.
Часть гранул помещали в воду с различной величиной рН 3,5; 7,0; 11,0 и контролировали вымываемость мышьяка. Продолжительность непрерывного контакта образцов с водой составляла 50 суток. Периодически, через 5 суток отбирали пробы воды и анализировали на содержание мышьяка (таблица 2).Part of the granules was placed in water with different pH values of 3.5; 7.0; 11.0 and controlled leachability of arsenic. The duration of continuous contact of the samples with water was 50 days. Periodically, after 5 days, water samples were taken and analyzed for arsenic content (table 2).
Другую часть гранул использовали в качестве одного из компонентов для приготовления твердеющей смеси для закладки отработанного пространства в шахтах.Another part of the granules was used as one of the components for the preparation of a hardening mixture for laying the waste space in the mines.
Результаты исследований влияния различных параметров на свойства получаемых капсулированных смесей представлены в таблице 3.The results of studies of the influence of various parameters on the properties of the resulting encapsulated mixtures are presented in table 3.
Экспериментальные исследования по влиянию температуры жидкой серы на свойства полученных образцов гранулированной смеси были проведены в опытах 2 и 8. В интервале температур 120-150°С были получены образцы, из которых мышьяк не вымывается водой, а горячая масса была достаточно подвижной и хорошо поддавалась грануляции. Экспериментальные данные по влиянию температуры на свойства механических смесей «элементная сера - порошок трисульфида мышьяка» хорошо согласуются со справочными данными зависимости вязкости расплавленной серы от температуры (рис. 1, табл. 1). При 160°С элементная сера становится вязкой и теряет жидкотекучесть, что не позволяет порошку трисульфида мышьяка смачиваться расплавленной серой и равномерно распределяться в ее объеме. Масса получается не однородной.Experimental studies on the influence of liquid sulfur temperature on the properties of the obtained granular mixture samples were carried out in experiments 2 and 8. In the temperature range 120-150 ° C, samples were obtained from which arsenic is not washed out by water, and the hot mass was sufficiently mobile and lends itself well to granulation . The experimental data on the effect of temperature on the properties of mechanical mixtures “elemental sulfur - arsenic trisulfide powder” are in good agreement with the reference data on the temperature dependence of the viscosity of molten sulfur (Fig. 1, Table 1). At 160 ° C, elemental sulfur becomes viscous and loses fluidity, which does not allow arsenic trisulfide powder to be wetted by molten sulfur and evenly distributed in its volume. The mass is not homogeneous.
С целью определения предельной влажности, при которой наблюдается выделение паров воды, была проведена серия опытов 4 и 6. Известно, что влага, содержащаяся в порошках может взаимодействовать с трисульфидом мышьяка с образованием растворимых форм мышьяка. Опыты позволили установить, что при влажности более 4,5% наблюдается выделение паров воды, что вызывает повышение вымываемости мышьяка. Поэтому в качестве ограничительного параметра принята влажность не более 4,0%.In order to determine the maximum humidity at which water vapor is evolved, a series of experiments 4 and 6 was carried out. It is known that the moisture contained in the powders can interact with arsenic trisulfide to form soluble forms of arsenic. The experiments allowed us to establish that at a moisture content of more than 4.5%, water vapor is released, which causes an increase in the leachability of arsenic. Therefore, a humidity of not more than 4.0% is accepted as a limiting parameter.
Изучено влияние гранулометрического состава мышьяксодержащих сульфидных порошков на свойства получаемых смесей (опыты 5 и 7). Установлено, что при крупности фракций «минус» 1,6 мм образуются однородные по структуре, с равномерным распределением порошков трисульфида мышьяка, сульфидов металлов и гипса в объеме жидкой серы. При крупности более 1,6 мм порошки As2S3 не распределяются равномерно в объеме жидкой серы и наблюдается сгусткообразное распределение в гранулах.The effect of the particle size distribution of arsenic-containing sulfide powders on the properties of the mixtures obtained was studied (experiments 5 and 7). It was found that when the minus size of the fractions is 1.6 mm, homogeneous in structure are formed with a uniform distribution of arsenic trisulfide powders, metal sulfides and gypsum in the volume of liquid sulfur. With a particle size greater than 1.6 mm, As 2 S 3 powders are not evenly distributed in the volume of liquid sulfur and a clot-like distribution is observed in the granules.
Надежность получаемых гранулированных смесей и их устойчивость в воде без вымывания мышьяка в значительной степени зависит от массовых соотношений смешиваемых порошков и элементной серы. Смешивание порошков моносоединения As2S3 с элементной серой в пределах соотношений по массе [As2S3 : S] и смеси порошков сульфидов As2S3, CdS, Bi2S3 и CaSO4.H2O в пределах 1 : [1÷2,5] показало, что до соотношения 1:2,5 образуется густая, трудно перемешиваемая и плохо гранулируемая масса, что не позволяет осуществлять технологический процесс получения механических смесей (опыт №1, 3, 9). Удовлетворительная подвижность и жидкотекучесть, следовательно перемешиваемость и гранулируемость массы, наблюдается при соотношении [As2S3] или [As2S3, CdS, Bi2S3, CaSO4.Н2О] к жидкой элементной сере по массе 1 : [2,5÷3,5] соответственно (опыты 2, 4, 5, 6, 7, 8). Вымываемость мышьяка из закладочной смеси в этих опытах меньше предельно-допустимой величины 0,05 мг/дм3 примерно в 10 раз.The reliability of the obtained granular mixtures and their stability in water without leaching of arsenic largely depends on the mass ratios of the mixed powders and elemental sulfur. Mixing powders of As 2 S 3 mono-compound with elemental sulfur within the mass ratios [As 2 S 3 : S] and a mixture of powders of As 2 S 3 , CdS, Bi 2 S 3 and CaSO 4 .H 2 O sulfides within 1: [ 1 ÷ 2.5] showed that up to a ratio of 1: 2.5 a dense, difficult to mix and poorly granulated mass is formed, which does not allow to carry out the process of obtaining mechanical mixtures (experiment No. 1, 3, 9). Satisfactory mobility and fluidity, hence the mixing and granularity of the mass, is observed at a ratio of [As 2 S 3 ] or [As 2 S 3 , CdS, Bi 2 S 3 , CaSO 4 .H 2 O] to liquid elemental sulfur by mass 1: [ 2.5 ÷ 3.5], respectively (experiments 2, 4, 5, 6, 7, 8). The washout of arsenic from the filling mixture in these experiments is less than the maximum permissible value of 0.05 mg / dm 3 by about 10 times.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019101564A RU2711766C1 (en) | 2019-01-21 | 2019-01-21 | Method of decontaminating and recycling sulphide arsenic-containing wastes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019101564A RU2711766C1 (en) | 2019-01-21 | 2019-01-21 | Method of decontaminating and recycling sulphide arsenic-containing wastes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2711766C1 true RU2711766C1 (en) | 2020-01-22 |
Family
ID=69184014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019101564A RU2711766C1 (en) | 2019-01-21 | 2019-01-21 | Method of decontaminating and recycling sulphide arsenic-containing wastes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2711766C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747153C1 (en) * | 2020-10-12 | 2021-04-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых "Уралмеханобр" (АО "Уралмеханобр") | Method for production of water-insoluble waste of arsenic sulfides |
| RU2789975C1 (en) * | 2021-12-27 | 2023-02-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Method for obtaining a non-stoichiometric arsenic polysulfide compound insoluble in groundwater |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1599308A1 (en) * | 1988-10-28 | 1990-10-15 | Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт гидрометаллургии цветных металлов | Method of dehydration of sulphide-containing waste of arsenic |
| US5290338A (en) * | 1992-10-16 | 1994-03-01 | Sunshine Mining Company | Antimony separation process |
| SU1542046A1 (en) * | 1988-01-15 | 2001-01-27 | Институт химии Уральского научного центра АН СССР | METHOD FOR PROCESSING WASTES CONTAINING ARYSYA SULFID |
-
2019
- 2019-01-21 RU RU2019101564A patent/RU2711766C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1542046A1 (en) * | 1988-01-15 | 2001-01-27 | Институт химии Уральского научного центра АН СССР | METHOD FOR PROCESSING WASTES CONTAINING ARYSYA SULFID |
| SU1599308A1 (en) * | 1988-10-28 | 1990-10-15 | Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт гидрометаллургии цветных металлов | Method of dehydration of sulphide-containing waste of arsenic |
| US5290338A (en) * | 1992-10-16 | 1994-03-01 | Sunshine Mining Company | Antimony separation process |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747153C1 (en) * | 2020-10-12 | 2021-04-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых "Уралмеханобр" (АО "Уралмеханобр") | Method for production of water-insoluble waste of arsenic sulfides |
| RU2789975C1 (en) * | 2021-12-27 | 2023-02-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Method for obtaining a non-stoichiometric arsenic polysulfide compound insoluble in groundwater |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Co-treatment of gypsum sludge and Pb/Zn smelting slag for the solidification of sludge containing arsenic and heavy metals | |
| Sophia et al. | Assessment of the mechanical stability and chemical leachability of immobilized electroplating waste | |
| Hu et al. | The recovery of Zn and Pb and the manufacture of lightweight bricks from zinc smelting slag and clay | |
| EP0230913B1 (en) | Method for pretreatment of both solid waste and waste not yet solidified which is to be introduced into underground salt cavities or caverns by means of free fall through a soil pipe | |
| Ziemkiewicz et al. | The use of steel slag in acid mine drainage treatment and control | |
| RU2711766C1 (en) | Method of decontaminating and recycling sulphide arsenic-containing wastes | |
| DE3716231A1 (en) | THERMAL PROCESSING OF SCHOETTABLE SOLIDS WITH HEAVY METAL COMPOUNDS AND TOXIC HYDROCARBONS | |
| EP0186224A1 (en) | A method of converting particles liberated in chemical or physical processes into a harmless form by mixing with a molten slag | |
| DE69824775T2 (en) | Process for the treatment of substances containing chromium oxide in large quantities | |
| Wang et al. | Development of one-step process method to separate tin from tin-refining sulfur slag via vacuum sulfuration and volatilization | |
| Wang et al. | Effect of Fe/SiO2 ratio and cooling regime on As stability in copper smelting slag | |
| Yakornov et al. | Development of charge pelletizing technology based on electric arc furnace dust for pyrometallurgical processing in rotary kilns | |
| Chen et al. | Variance in heavy metal leachability of Pb-, Ni-, and Cr-contaminated soils through red brick sintering procedure | |
| Twidwell et al. | Disposal of arsenic bearing copper smelter flue dust | |
| RU2747153C1 (en) | Method for production of water-insoluble waste of arsenic sulfides | |
| RU2789975C1 (en) | Method for obtaining a non-stoichiometric arsenic polysulfide compound insoluble in groundwater | |
| Heng et al. | A new strategy for the comprehensive utilization of zinc leaching residue and spent carbon cathode to efficiently solidify zinc, fluorine and recover valuable elements | |
| Rämä et al. | Experimental investigation of pyrometallurgical treatment of zinc residue | |
| RU2483129C1 (en) | Method of neutralising arsenic-containing sulfide cakes | |
| JP4557666B2 (en) | Method for reducing elution of heavy metals | |
| Xu et al. | Effect of Oxygen Content and Temperature On Stabilization of Arsenic in Copper Smelting System | |
| Gliniak et al. | Hazardous Waste Solidification from Chemical Technological Process | |
| DE1533063C (en) | Process for the extraction of copper | |
| RU2523034C1 (en) | Refining of black lead refining of copper | |
| JP2003277821A (en) | Regeneration method of calcium hydroxide neutralized sludge of waste hydrofluoric acid |