WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

                               На правах рукописи

ФОКИНА Светлана Борисовна

ВЫДЕЛЕНИЕ МЫШЬЯКА ИЗ СЕРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ ПРИ АВТОКЛАВНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ УПОРНОГО ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Специальность 05.16.02Металлургия черных,  цветных

и редких металлов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических  наук

Санкт-Петербург

2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальном минерально-сырьевом университете «Горный».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Сизяков Виктор Михайлович

                               

Официальные оппоненты:

Чиркст Дмитрий Эдуардович

доктор химических наук, профессор, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», профессор кафедры общей и физической химии

Вергизова Татьяна Витальевна

кандидат химических наук, ООО «Гипроникель», старший научный сотрудник лаборатории гидрометаллургии

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет».

Защита состоится «15» июня 2012 г. в  14 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.224.03 при
Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» по адресу: 199026, г. Санкт-Петербург, 21 линия, д. 2, ауд. 1303.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный».

Автореферат разослан                        14 мая 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н.                 В.Н.БРИЧКИН


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из направлений интенсификации процесса вскрытия упорных сульфидных золотосодержащих руд является их автоклавно- гидрометаллургическая переработка. На отечественных предприятиях, перерабатывающих золотосодержащее сульфидномышьяковистое сырье, такая технология на данный момент пока не применяется, она находится в стадии разработки.

Существенный вклад в развитие автоклавной технологии переработки упорного золотосодержащего сырья внесли такие крупные специалисты как Масленицкий И.Н., Набойченко С.С, Плаксин И.Н., Калашникова М.И., Чугаев Л.В., Шнеерсон Я.М. и ряд других ученых.

При автоклавной переработке упорных золотосодержащих пирит-арсенопиритных руд значительная часть мышьяка попадает в кислые технологические растворы. Поэтому одной из ключевых задач при разработке такой технологии является изучение поведения мышьяксодержащих соединений на различных стадиях переработки с целью вывода мышьяка из технологической схемы и создания системы замкнутого гидрометаллургического цикла с частичным сбросом стоков.

До недавнего времени основным способом очистки мышьяксодержащих растворов был ферригидридный метод, при котором образовывалось большое количество аморфного либо полуаморфного осадка, отличающегося низкой стабильностью. По другому варианту возможно осаждение мышьяка с железом при повышенных температурах (90-170C) в форме малорастворимого кристаллического скородита.

Однако, известные способы очистки кислых железо- и мышьяксодержащих растворов не позволяют получить требуемых значений ПДК по мышьяку и охватывают относительно узкий диапазон составов очищаемых растворов. Анализ публикаций по изучаемой тематике показывает, что в них недостаточно полно освещены термодинамические и кинетические характеристики осаждения железомышьяковистых соединений и закономерности перехода мышьяка в раствор при хранении. Поэтому исследования, направленные на выявление более эффективных способов очистки железо- и мышьяксодержащих растворов требуют своего развития как в научном, так и технологическом аспектах.

Основным направлением при разработке технологии вывода мышьяка из сернокислых растворов  автоклавного выщелачивания упорного золотосодержащего сырья является поиск условий перевода максимального количества мышьяка в осадок совместно с железом в виде его арсената, стабильного при длительном хранении в хвостохранилище и выявление механизма глубокой очистки от мышьяка промышленных вод, сбрасываемых в поверхностные водоемы.

Исследования выполнялись в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие физико-химических основ ресурсосберегающих процессов и технологий при комплексной переработке сырья цветных металлов» (2008-2012 г.г.) и проекта по заданию Минобразования РФ по особо ценным объектам «Разработка инновационных технологий по приоритетному направлению научной школы «Комплексная переработка сырья цветных, благородных и редких металлов» (2010-2011 г.г.).

Цель работы: Разработка эффективной технологии выделения мышьяка из сернокислых растворов при автоклавной переработке упорного золотосодержащего сырья.

Задачи исследований:

  • Анализ научно-технической литературы по процессам автоклавного выщелачивания упорных золотосодержащих руд и существующим способам очистки мышьяксодержащих растворов.
  • Изучение термодинамических и кинетических характеристик системы H2O - SO42- - As5+ - Fe2+ - Fe3+.
  • Экспериментальное определение оптимальных режимов осаждения мышьяка из растворов автоклавного окислительного выщелачивания пирит-арсенопиритных руд.
  • Научное обоснование и разработка элементов замкнутого гидрометаллургического цикла (по мышьяку) с частичным сбросом стоков в аппаратурно-технологической схеме автоклавной технологии переработки упорных золотосодержащих руд.

Методика исследований. В работе были использованы экспериментальные и теоретические методы исследований. Экспериментальные исследования проводились на базе лаборатории кафедры металлургии (Горный университет), а так же с использованием оборудования ООО «Научно-исследовательский центр «Гидрометаллургия».

С помощью экспериментальных установок для исследования кинетики процессов нейтрализации растворов определены скорости протекания реакций. Анализ продуктов нейтрализации осуществлялся спектральным методом на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно связанной плазмой, модель  iCAP 6000, рентгенофазовым методом на рентгенофлуоресцентном анализаторе, модель ED-2000 фирмы Oxford Instruments, потенциометрическим методом с ион-селективным электродом  и гравиметрическим, титриметрическим методами. Определение условий фильтрации пульп проводили с использованием лабораторной вакуумной установки. На всех этапах обработки данных использовались стандартные программные пакеты.

Научная новизна работы:

  • Произведен расчет энергии Гиббса для различных ионов и комплексов, существующих в растворе автоклавного выщелачивания пирит-арсенопиритного сырья для различных температур.
  • Рассчитаны равновесные концентрации ионов и комплексов в кислом мышьяк- и железосодержащем растворе заданного состава при 298  К.
  • Получены зависимости осаждения мышьяка в многокомпонентной системе H2O - SO42- - As5+ - Fe2+- Fe3+ от температуры, концентрации и pH.
  • Выявлены закономерности формирования и разложения мышьяксодержащих осадков при нейтрализации растворов выщелачивания упорных золотосодержащих руд.
  • Предложен механизм процесса глубокой очистки сточных вод от мышьяка на основе ступенчатой нейтрализации.

Практическое значение работы:

В технологии автоклавно-гидрометаллургического метода переработки упорного золотосодержащего сырья разработана система замкнутого гидрометаллургического цикла (по мышьяку) с частичным сбросом стоков.

Определены  технологические параметры процесса  нейтрализации мышьяксодержащих растворов автоклавного окислительного выщелачивания, позволяющие снизить концентрацию мышьяка в оборотных растворах и сточных водах до необходимых значений и сформировать стабильные при хранении во влажной среде мышьяксодержащие осадки.

Результаты лабораторных исследований проверены в опытно-заводском масштабе в ГК «Петропавловск» (г. Благовещенск), они использованы для разработки технологического регламента сооружения промышленного предприятия.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации подтверждается всесторонним информационным анализом объекта исследования, использованием современных методов исследований и обработки данных, а так же сходимостью теоретических и экспериментальных исследований.

Личный вклад автора состоит в анализе существующих способов очистки мышьяксодержащих растворов, постановке цели и задач исследований, проведении экспериментальных исследований, обработке полученных данных, подготовке статей и материалов для участия в конференциях.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на ежегодных конференциях молодых ученых СПГГУ (2009-2011), международной научной конференции в Краковской горно-металлургической академии (Краков, 2009), международном научном симпозиуме «Неделя горняка»
(Москва, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 научных работы, в том числе 3 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографического списка. Содержит 137 страниц машинописного текста,  33 рисунка, 45 таблиц, список литературы из 125 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, изложены цель, задачи, научная новизна, практическая ценность, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен аналитический обзор закономерностей распределения мышьяка по продуктам автоклавного окисления и существующих способов очистки мышьяксодержащих растворов.

Во второй главе приведены результаты расчетов энергии Гиббса для различных ионов и комплексов, констант равновесия при различных температурах для системы Fe2+-Fe3+-As5+-SO42--H2O.

В третьей приведены полученные данные по осаждению  мышьяка из сульфатных мышьяксодержащих растворов. Определены оптимальные условия ведения процесса, составы полученных растворов и твердых фаз.

В четвертой главе показано влияние состава мышьяксодержащего раствора на глубину его очистки от мышьяка.

В пятой главе приведены результаты исследований стабильности твердой фазы пульпы нейтрализации. Предложены, разработанные на основе проведенных исследований, элементы замкнутого гидрометаллургического цикла с частичным сбросом стоков в аппаратурно-технологической схеме автоклавно-гидрометаллургической технологии переработки упорных золотосодержащих руд.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

  1. Очистка растворов автоклавного выщелачивания упорных золотосодержащих руд в системе оборотного цикла от мышьяка с образованием арсената железа осуществляется путем их нейтрализации при pH=0,2-8,5 в три стадии посредством последовательного ввода CaCO3 ( I и II стадия) и Ca(OH)2 (III стадия) при температуре 90-95С и экспозиции 40-60 мин; при выводе промышленной воды из оборотного цикла необходимо после второй стадии нейтрализации (pH=4,5) ввести операцию фильтрации пульпы с последующей нейтрализацией фильтрата с помощью Ca(OH)2 до pH 7,5-8,5.

Автоклавные методы переработки упорного золотосодержащего сырья основаны на окислении сульфидов, содержащихся в руде и концентратах обогащения, кислородом при повышенных температурах и давлении. В ходе окисления содержащаяся в исходном сырье сера практически полностью окисляется, что приводит к разрушению сульфидных минералов и обеспечивает высокое извлечение золота в раствор цианистого реагента при последующих технологических операциях.

Однако в результате автоклавного окисления сульфидного материала образуются растворы, содержащие высокие концентрации мышьяка, железа и серной кислоты, которые требуют очистки по двум направлениям:

1) очистка в схеме замкнутого гидрометаллургического цикла;

2) очистка сбросных промышленных вод во внешние водоемы.

Произведен расчет энергии Гиббса для различных ионов и комплексов, существующих в растворе автоклавного выщелачивания пирит-арсенопиритного сырья для различных температур. На основании полученных данных рассчитаны константы равновесия реакций, а также равновесные концентрации ионов и комплексов в сернокислом мышьяк- и железосодержащем растворе при 298  К.

Проведены исследования по нейтрализации растворов автоклавного окисления золотосодержащих концентратов различного состава, г/л: As – 0,2-10; Fe общ. – 10-35; Fe(III) – 8-34; H2SO4 – 20-50. В качестве нейтрализатора использовали реагенты на основе кальция.

На начальных стадиях нейтрализации при различных температурах водной фазы окисленной пульпы концентрации железа и мышьяка изменяются незначительно; в связи с нейтрализацией свободной кислоты, снижается концентрация серы, осаждающаяся в гипсовый осадок (рис.1).

Рис. 1. Влияние температуры на поведение железа, серы и мышьяка при нейтрализации автоклавных растворов

Область существования гидридсульфатных комплексов при температуре 20 °С лежит в интервале рН от 1,0 до 1,8, при температуре 40 и более °С интервал значений рН сужается до 1,0-1,5.

Показано, что при достижении верхней границы указанного выше интервала рН начинается интенсивное осаждение железа и мышьяка. В пульпе при 20 °С этот процесс протекает до рН=2,2, с повышением температуры до 40 °С и более он завершается при рН=1,8. Осаждение железа и мышьяка при температуре  40 °C протекает практически без изменения их отношения (Fe/As) в растворе. При температуре 60 и 90 °С в интервале рН 1,5-1,8 это отношение возрастает от ~ 4,0 до 10 и 15 соответственно.

Установлено, что при относительно низкой  температуре (менее 60°С)  железо осаждается в виде аморфных гидроксидов и основных сульфатов. Это подтверждают результаты рентгенофазового анализа твердой фазы проб, отобранных в ходе нейтрализации.

Проведенный рентгенофазовый анализ кеков нейтрализации при 90 °С показал наличие в твердой фазе пробы, взятой при рН=1,8, ярозитов – кристаллических основных сульфатов железа. Дальнейшее осаждение железа (согласно данным рентгенофазового анализа) проходит с образованием гидроксидов и ярозитов. Мышьяксодержащие фазы в кеках нейтрализации методом рентгенофазового анализа определить не удалось (из-за их низкого содержания).

В ходе исследований было установлено, что нейтрализация  растворов после автоклавного выщелачивания пирит-арсенопиритного сырья до pH=4,5 при температурах ниже 60°С не позволяет добиться требуемой остаточной концентрации мышьяка в растворе (<0,05 мг/л).

Областью минимальных значений концентрации мышьяка в водной фазе пульпы при нейтрализации при температурах 60-90°С является диапазон рН 3,5-5,0. Дальнейшее увеличение pH нейтрализации ведет к частичному обратному переходу мышьяка в жидкую фазу.

Таким образом, в процессе осаждения мышьяка можно выделить три стадии:

  • 1-я: интенсивное осаждение основной массы мышьяка в интервале рН=1,5-1,8;
  • 2-я стадия – снижение концентрации мышьяка в растворе до минимальных значений (pH=3,5-5,0);
  • 3-я стадия – рост концентрации мышьяка (pH>5,0).

На рисунке 2 представлены данные по изменению концентра­ции мышьяка во времени при фиксированных зна­чениях рН. По результа­там кинетических иссле­дований были опреде­лены скорости осажде­ния мышьяка на 1-й и 2-й стадиях осаждения, которые составили 2,2 и 0,0004 мг/(л·мин.) соот­ветственно.

Основным факто­ром, определяющим зародышеобразование, рост и агрегацию твердой фазы из раствора,  является пересыщение.

Целью поддер­жания за­данной степени пересы­щения (при ко­торой пре­обладают про­цессы по­верхност­ного зародыше­образо­вания) является увели­чение крупности кри­сталлов, сокращение образования тонкодис­персной колло­идной же­лезоарсенатной фазы для улучшения фильтра­ци­онных харак­теристик пульпы и полу­чения ком­пактного, ста­бильного осадка.

В результате экспериментальных исследований было установлено, что для поддержания необходимого уровня пересыщения, способствующего формированию плотного крупнокристаллического осадка, продолжительность первой и второй стадий нейтрализации должна быть 40-60 мин.

При использовании в качестве нейтрализатора известняка при температуре 90°С были получены самые крупные осадки (рис. 3а) и наилучшие показатели по фильтрации (рис.3б).

Использование при нейтрализации известняком при 90С затравки в виде оборотного осадка в количестве 5% от массы твердого в конечной пульпе позволило увеличить крупность осаждаемой твердой фазы на 20-25%. Введение затравки на нейтрализацию при 60°С с использованием известняка не привело к значительному росту крупности осадков.

Установлено, что расход извести для нейтрализации растворов после автоклавного окисления несколько ниже, чем при использовании известняка. Помимо этого, возрастает также расход извести для доведения рН до значения 7,5 после нейтрализации известняком: практика показывает, что снижение  активности известняка приводит к снижению конечного предельного значения рН, которое можно достичь с его использованием.

а) Крупность осадка

б) Производительность

фильтрования, т/(м2ч)

Рис. 3.  Влияние режимов нейтрализации на крупность осадков и

фильтруемость пульпы


Предложено проводить процесс нейтрализации раствора автоклавного окисления в системе оборонного цикла в три последовательные стадии:

  • На первой стадии при рН равном 1,6-1,8, температуре 90°С и продолжительности пребывания пульпы в реакторе 40-60 мин. известняковой пульпой нейтрализуется избыточная кислота в растворе и осаждается основная часть мышьяка в виде арсенатов железа и кальция.
  • На следующей стадии при рН=4,2-4,5, поддерживающимся также известняковой пульпой, при температуре 90°С из раствора осаждается мышьяк до остаточной концентрации 0,05 мг/л.
  • На третьей стадии пульпу нейтрализуют известью до рН=7,5-8,5 – требования, предъявляемые к сточным водам нормативными документами.

Учитывая высокие скорости фильтрования пульп нейтрализации (>1 т/(м2ч)), предложено ввести операцию фильтрации пульпы после второй стадии осаждения, и подачу фильтрата на заключительный этап нейтрализации – доведение известью до рН 7,5-8,5. Низкое содержание мышьяка в фильтрате, поступающем на заключительные стадии нейтрализации, обеспечит кондиционные содержания мышьяка в жидкой фазе пульпы, сбрасываемой во внешние водоемы. Кек после фильтрации пульпы со второй стадии нейтрализации может быть  использован в качестве затравки оборотного осадка.

Схема вывода мышьяка из технологического цикла приведена на рис. 4 и представляет собой прямоточную трехстадийную систему очистки растворов с разделением потоков.

Рис. 4.  Схема вывода мышьяка из технологического цикла

в способе автоклавной переработки упорного золотосодержащего сырья

  1. Состав раствора, поступающего на операцию нейтрализации, определяется отношением в нем железа к мышьяку (Fe/As>8); при низком отношении Fe/As  (менее 8) раствор обогащают трехвалентным железом  или корректируют смешением различных по составу исходных золотосодержащих концентратов, поступающих на автоклавное выщелачивание, а также  путем рецикла частично нейтрализованного раствора.

В результате исследований установлено, что состав исходного раствора на начальной стадии нейтрализации (рН 0,5-2,0) практически не влияет на поведение железа (рис. 5а) и мышьяка (рис. 5б).

Рис. 5. Концентрации железа и мышьяка при различных значения pH нейтрализации водной фазы окисленной пульпы (t=90C)

Глубина осаждения мышьяка в интервале рН=3,5-5,0 определяется отношением концентраций железа и мышьяка в водной фае при рН=1,8-2,0, которое, в свою очередь, определяется отношением этих компонентов в исходном растворе (таблица 1).

Установлено, что отношению Fe:As=3-4 в исходном растворе соответствует остаточная концентрация мышьяка 0,5 мг/л, для отношения концентраций Fe:As=5,5 – 0,25 мг/л, а при отношении этих компонентов в исходном растворе 8 и более – не превышает ПДК (0,05 мг/л).

После достижения минимума концентрации мышьяка  в водной фазе пульпы нейтрализации (pH=3,5-5,0) наблюдается его обратный переход в раствор. Для достижения значений  ПДК мышьяка в водной фазе нейтрализованной пульпы и предотвращения обратного перехода мышьяка в раствор при повышении рН нейтрализации > 5,0, отношение концентраций железа и мышьяка в исходном растворе должно быть более 8.

Установлено, что повышение температуры нейтрализации снижает степень обратного перехода мышьяка в водную фазу при значениях рН>5: осажденные соединения мышьяка в этой области рН при температуре 90 °С более стабильны, чем при 60 °С.

Таблица 1 – Влияние состава исходного раствора на состав водной фазы пульпы после первой стадии нейтрализации

№ опыта

Содержание компонентов, г/л

Fe:As

As общ

Fe общ

H2SO4

1

В исходном растворе

5,4

16,90

21,6

3,1

При pH=2,0

0,060

1,19

19,8

2

В исходном растворе

3,60

14,50

20,4

4,0

При pH=2,0

0,093

2,77

29,8

3

В исходном растворе

2,02

11,10

24

5,5

При pH=1,6

0,52

6,00

11,4

4

В исходном растворе

1,68

13,70

37,1

8,15

При pH=1,6

0,0069

0,91

130,2

5

В исходном растворе

1,13

22,50

36,4

19,9

При pH=1,8

0,0049

0,70

142,3

6

В исходном растворе

0,53

18,40

36,90

34,7

При pH=1,7

0,0063

0,78

123,8

Поскольку основное количество мышьяка осаждается при нейтрализации в интервале рН=1,5-2,0, целесообразно часть жидкой фазы именно с этого этапа (в условиях, когда железо еще не полностью осадилось) объединять с исходным раствором. При этом происходит снижение концентрации мышьяка в исходном растворе за счет разбавления, а концентрация железа несколько увеличивается. В результате такой меры отношение железа к мышьяку в растворе повышается.

При низком отношении Fe/As  (менее 8) раствор также возможно дополнительно обогащать трехвалентным железом  или корректировать это отношение смешением различных по составу исходных золотосодержащих концентратов, поступающих на автоклавное выщелачивание.

  1. Устойчивость полученных мышьяковистых осадков при складировании в системе хвостохранилища определяется параметрами их осаждения: температурой, pH, продолжительностью процесса при введении затравки оборотных осадков.

По различным вариантам автоклавно-гидрометаллургической технологии переработки упорных золотосодержащих руд возможно либо фильтрование пульпы после нейтрализации автоклавного раствора и «сухое» складирование кека на полигоне, либо сброс сгущенной пульпы или пульпы без обезвоживания и организация забора осветленного раствора из хвостохранилища в качестве оборотной воды.

В процессе хранения мышьксодержащих продуктов происходит разрушение нестабильных соединений мышьяка и железа. Параллельно идет процесс образования более стабильных соединений, который приводит к связыванию этих элементов. Конкуренция этих процессов приводит к колебаниям концентраций этих компонентов в водной фазе пульпы/кека находящихся на хранении.

Установлено, что при быстром изменении pH пульпы при нейтрализации увеличивается доля нестабильных мышьяксодержащих соединений (например, ферригидритов), осажденных в твердую фазу. При хранении протекает перекристаллизация этих соединений с переходом части мышьяка и части железа в раствор. Таким образом, увеличение скорости нейтрализации может способствовать снижению стабильности твердой фазы в хвостохранилищах (рис. 6).

Для пульп, полученных после нейтрализации при высоких температурах (90-95°С) с выкруткой на разных стадиях характерен переход в раствор мышьяка на начальных стадиях хранения. При этом наблюдается увеличение концентрации мышьяка в растворе примерно в 2 раза. Далее рост концентрации мышьяка замедляется и начинается медленное ее снижение. Аналогично ведет себя и железо при хранении выше упомянутых пульп. Выявлено, что чем ниже pH выкрутки первой стадии, тем более стабильна осаждаемая в процессе нейтрализации твердая фаза (рис. 7).

Рис.6.  Влияние скорости подачи нейтрализатора (известняк, при 60°С) на последующий переход мышьяка (А) и железа (Б) в жидкую фазу пульпы при хранении

Рис.7. Поведение мышьяка (а) и железа (б) при хранении пульп, полученных после нейтрализации автоклавного раствора при различных начальных выкрутках (T=90°С)


В результате исследований стабильности кека, полученного после нейтрализации водной фазы пульпы автоклавного выщелачивания до pH 5,0 при температуре 90°С, установлено, что ожидаемая концентрация мышьяка в водной фазе при длительном хранении будет составлять 0,15-0,30 мг/л. Соответственно при проектировании хвостохранилища необходимо организовать мероприятия по исключению попадания таких растворов в поверхностные водоемы с грунтовыми и паводковыми водами.

Для того чтобы снизить влияние роста концентрации мышьяка в процессе хранения пульп необходимо выполнить следующие операции:

- Вести процесс нейтрализации при 90 °С в 3 стадии (рН=1,6-1,8, рН=4,2-4,5, продолжительность 0,7-1,0 ч. каждая, нейтрализатор – известняковая пульпа, доведение до рН=7,5, нейтрализатор известь).

- Использование затравки со 2-й стадии нейтрализации на первую в количестве 5-7% от общего количества твердой фазы для получения более крупного и стабильного осадка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой разработана технология выделения мышьяка из сернокислых растворов при автоклавной переработке упорного золотосодержащего сырья на основе осаждения арсенатов железа.

Выполненные автором исследования позволяют сделать следующие основные выводы:

  1. Обоснована глубина осаждения мышьяка из растворов автоклавного выщелачивания упорного золотосодержащего сырья, которая определяется составом раствора (отношением концентраций железа и мышьяка).
  2. Произведен расчет энергии Гиббса для различных ионов и комплексов, существующих в растворе автоклавного выщелачивания пирит-арсенопиритного сырья для различных температур; рассчитаны равновесные концентрации ионов и комплексов в сернокислом мышьяк- и железосодержащем растворе заданного состава при 298  К
  3. Определены оптимальные параметры процесса химического осаждения мышьяка из раствора, образующегося при автоклавной переработке пирит-арсенопиритных руд, в схеме замкнутого гидрометаллургического цикла: трехстадийная нейтрализация  при pH 1,8; 4,5; 7,5 посредством последовательного ввода CaCO3 и Ca(OH)2 при температуре 90-95С и экспозиции 40-60 мин.
  4. Предложен механизм глубокой очистки промышленных вод от мышьяка: при выводе промышленной воды из оборотного цикла необходимо после второй стадии нейтрализации (pH=4,5) ввести операцию фильтрации пульпы с последующей нейтрализацией фильтрата с помощью Ca(OH)2 до pH 7,5-8,5.
  5. Выявлено влияние режимов нейтрализации растворов после автоклавного окисления на крупность осадков и фильтруемость пульпы.
  6. Установлены условия получения стабильных во влажной среде мышьяковистых осадков: температура 90-95С; отношение железа к мышьяку Fe/As в растворе на нейтрализацию должно быть не меньше 8; трехстадийная нейтрализация.

Разработаны элементы замкнутого гидрометаллургического цикла (по мышьяку) с частичным выводом стоков в аппаратурно-технологической схеме автоклавной технологии переработки упорных золотосодержащих руд. Результаты лабораторных исследований проверены в опытно-заводском масштабе в ГК «Петропавловск» (г. Благовещенск), они использованы для разработки технологического регламента сооружения промышленного предприятия.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Fokina S.B. A review of methods of arsenic containing sewage treatment in metallurgical production // Сollected articles of the 50th students scientific session, Krakow, 2009. С. 48.

2. Фокина С.Б. Обзор методов очистки мышьяксодержащих сточных вод металлургических производств // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2012. №2. С. 406-409.

3. Фокина С.Б. Поведение мышьяка при нейтрализации растворов после автоклавного окисления пирит-арсенопиритных концентратов / С.Б. Фокина, В.М. Сизяков, А.В. Маркелов, С.А. Иваник // Естественные и технические науки, 2012. №1. С. 376-381.

4. Иваник С.А. Исследование процессов сгущения и фильтрации тонкодисперсных окисленных пульп // С.А. Иваник, В.М. Сизяков, С.Б. Фокина // Обогащение руд, 2012. №2. С. 24-28.






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.