СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФИДОВ МЫШЬЯКА ИЗ АРСЕНАТСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ Российский патент 1997 года по МПК C22B1/08 C22B30/04 

Настоящее изобретение относится к области синтеза неорганических соединений и может найти применение в цветной металлургии, и в частности для очистки от мышьяка концентратов цветных и благородных металлов и образующихся в процессе их переработки арсенатсодержащих продуктов.

Известен способ получения сульфитов мышьяка из арсенатсодержащих продуктов окислительно-восстановительным обжигом в присутствии сульфидов металлов.

Основной недостаток известного способа заключается в том, что отходящие газы обжига содержат высокотоксичные соединения: оксиды серы и мышьяка, что обуславливает загрязнение окружающей среды.

Целью настоящего изобретения является полное предотвращение загрязнения атмосферы токсичными соединениями мышьяка и серы при получении сульфодов из арсенатсодержащих продуктов.

Поставленная цель достигается тем, что обжиг ведут при температуре 600 - 700^oC, в атмосфере очищенных циркулирующих газов с подводом тепла поверхностными нагревателями, при соотношении серы к мышьяку в шихте, превышающему 1,5 1.

Сущность способ заключается в том, что при указанных условиях весь мышьяк возгоняется в виде сульфидов, неконденсирующиеся газы (SO₂, CO, CO₂), не образуются, поэтому отпадает необходимость выброса технологических газов в атмосферу.

Сульфиды мышьяка легко конденсируются и могут быть выведены из конденсаторов в жидком виде. При охлаждении они переходят в стеклообразное состояние. Cтеклообразные сульфиды мышьяка не токсичны.

Обжиг рекомендуется осуществлять в реакторах кипящего слоя. Высокий коэффициент теплопередачи от поверхностного нагревателя в кипящий слой позволяет осуществить процесс обжига без местных перегревов и с минимальным расходом тепловой энергии. Для псевдоожижения в этом случае используется оборотный газ, очищенный от паров сульфида мышьяка в конденсационной системе.

Возможность исключения выбросов технологических газов в атмосферу обусловлена не только тем, что циркулирующий технологический газ не разбавляется продуктами сгорания топлива, но и использованием при сульфидизирующем обжиге таких химических реакций, которые исключают образование газообразных продуктов, например оксидов серы и углерода.

Сульфидизатор добавляют в таком количестве, чтобы весовое отношение серы к мышьяку в шихте превышало 1,5 1. При указанных условиях, в результате нагревания шихты, в атмосфере, не содержащей свободного кислорода, при температуре выше 600^oC происходит химическое взаимодействие арсенатов с сульфидизатором, например пиритом, в результате которого возгоняются сульфиды мышьяка AsS и As₂S₃. При отношении S/As ниже 1,5 1 снижается эффективность очистки обжигаемого материала от мышьяка. Увеличение отношения S/As выше 2 1 не приводит к снижению остаточного содержания мышьяка в огарке, но повышает содержание элементарной серы в возгоназ и затрудняет их переработку в товарные продукты.

Процесс химической возгонки мышьяка в виде сульфидов из сырья, содержащего арсенаты, описывается, например, уравнениями:
3Ca₃(AsO₄)₂ + 11FeS₂ 5CaSO₄ + 4CaO + 11 FeS + 6 AsS
CaAs₂O₄ + 4FeS₂ CaSO₄ + As₂S₃ + 4FeS
Как следует из приведенных выше уравнений, добавление в шихту пирита обеспечивает в условиях обжига переход мышьяка из окисленной формы в сульфидную и не сопровождается образованием газообразных продуктов. Следовательно, не возникает необходимость выбросов в атмосферу избыточных газов.

Пример 1. Смесь ортоарсената кальция и диоксида кремния, содержащую 10,8% мышьяка, подвергают обжигу в инертной атмосфере при температуре 600^oC в течение часа. Содержание мышьяка в огарке от обжига составляет 10,8%
Пример 2. В смесь из примера 1 добавляют спирит. Содержание мышьяка в смеси 7,8% серы 15% Весовое отношение серы к мышьяку 2:1. Шихту обжигают при тех же условиях, как в примере 1. Остаточное содержание мышьяка в огарке 0,11%
Пример 3. Вольфрамовый концентрат с содержанием мышьяка 7,2% серы 0,8% (весовое отношение серы к мышьяку менее 1:1) обжигают в инертной атмосфере при температуре 700^oC в течение часа. Остаточное содержание мышьяка в огарке 7,1%
Пример 4. В вольфрамовый концентрат добавляют пиритный концентрат. Содержание мышьяка в шихте 5,5% серы 8,5% Отношение серы к мышьяку 1,5:1. Шихту обжигают при тех же условиях, как в примере 3. Остаточное содержание мышьяка в огарке 0,18%
Пример 5. Кварцевые хвосты доводочной фабрики Новосибирского оловокомбината, содержащие 1,7% мышьяка и 1,6% серы, (отношение серы к мышьяку менее 1,5:1), обжигают в течение двух часов при температуре 700^oC в кипящем слое в атмосфере циркулирующего газа, из которого в конденсационной система осаждается сульфид мышьяка. Остаточное содержание мышьяка в огарке 0,84%
Пример 6. Кварцевые хвосты того же состава, как в примере 5, смешивают с пиритом. Содержание мышьяка в шихте 1,5% серы 2,9% Отношение серы к мышьяку 2: 1. Обжиг проводят при тех же условиях, как в примере 5. Остаточное содержание мышьяка в обожженном огарке 0,12%
Пример 7. Кварцевые хвосты того же состава, как в примере 5, смешивают с сульфидными хвостами доводочной фабрики Новосибирского оловокомбината, содержащими 11,5% серы. Содержание мышьяка в шихте 1,8% серы 3,5% Обжиг проводят при тех же условиях, как в примере 5. Остаточное содержание мышьяка в огарке от обжига 0,11%
Из приведенных примеров следует, что при полном отсутствии сульфидной серы мышьяк из арсенатов не возгоняется.

При содержании в обжигаемом материале сульфидной серы ниже предусмотренного формулой изобретения мышьяк удаляется из концентратов не полностью, остаточное содержание мышьяка в огарке от обжига превышает допустимые нормы.

При весовом отношении серы к мышьяку выше 1,5 1 остаточное содержание мышьяка в огарке соответствует требованиям, предъявляемым к концентратам, используемым для получения цветных и благородных металлов.

Во всех случаях возогнанный мышьяк конденсировался в виде стеклообразного сульфида, пригодного как для получения различных товарных соединения мышьяка, так и для длительного хранения.

Источник информации
1. Авт. свид. СССР N 513098, кл. C 22 B 30/04, 1976 г.

Использование: цветная металлургия, может быть использовано для очистки от мышьяка концентратов цветных, редких и благородных металлов, а также руд и промпродуктов их обогащения. Сущность: в способе получения сульфидов мышьяка из арсенатсодержащих продуктов осуществляют обжиг шихты, содержащей сульфидизатор, при температуре 600 - 700^oC в атмосфере очищенных циркулирующих газов с подводом тепла поверхностными нагревателями при соотношении серы к мышьяку в шихте, превышающем 1,5:1.

Способ получения сульфидов мышьяка из арсенатсодержащих продуктов, включающий обжиг шихты, содержащей сульфидизатор, при 600 700^oС, отличающийся тем, что обжиг ведут в атмосфере очищенных циркулирующих газов с подводом тепла поверхностными нагревателями при соотношении серы и мышьяка в шихте, превышающем 1,5:1.