К.т.н. Серба Н.Г., к.х.н. Серая Н.В.*, Свиридова Т.А.

Восточно-Казахстанский государственный университет

имени Сарсена Аманжолова, Республика Казахстан

* Восточно-Казахстанский государственный технический университет имени Даулета Серикбаева, Республика Казахстан

К вопросу переработки мышьяксодержащих отходов предприятий цветной металлургии

 

Используемые металлургическими предприятиями технологии переработки мышьяксодержащих материалов не обеспечивают получение безопасных, пригодных для длительного хранения мышьяксодержащих отходов, которые получают, в основном, в форме арсенат-кальциевых кеков. Наиболее стабильные соединения мышьяка – его сульфиды. Сульфидирование исходных концентратов обеспечивает выведение мышьяка из процесса в головной операции обжига в малотоксичной форме. Сульфидирование арсенат-кальциевых кеков позволяет обезвреживать отходы и получать малотоксичные огарки и возгоны. Поведение мышьяка в процессе сульфидирования его соединений в литературе описано неоднозначно, что указывает на необходимость обоснования и разработки технологий сульфидирующего обжига мышьяксодержащих материалов - уточнение термодинамических и кинетических и технологических закономерностей поведения мышьяка в процессах сульфидирования природных и техногенных соединений мышьяка.

Казахстан является одним из крупнейших производителей цветных металлов. По мере истощения запасов рудного сырья цветной металлургии в переработку все больше вовлекаются сложные по составу руды, многие из ко­то­рых содержат значительное количество мышьяка. С проблемой утилизации и безопасного захоронения мышьяксодержащих продуктов сталкиваются и зарубежные предприятия. Распреде­ление мышьяка в про­цессе технологической перера­бот­ки мышьяксодержащего сырья между всеми про­дуктами резко ухудшает ус­ловия работы, создает про­блемы с удалением и ути­ли­зацией вредных со­еди­нений мышьяка, снижает ка­чест­во товарной продукции, за­грязняет окру­жаю­щую среду в районах распо­ло­же­ния предприятий. Это, в конечном сче­те, при­во­дит к тому, что ряд мышьяковых руд, содержащих значительное коли­че­ст­во ценных металлов, в настоящее время не перерабатывается. Ограниченный спрос на мышьяк не позволяет вкладывать средства на извлечение мышьяка в виде товарной продукции. Создание технологии вывода мышьяка в форме компактного малотоксичного продукта, позволяющей длительное безопасное его хранение, улучшит условия труда, уменьшит экологическую нагрузку, позволит вовлечь в производство сложное сырьё. Вышесказанное подчеркивает актуальность проблемы переработки мышьяксодержащих материалов и вывода мышьяка в малотоксичной форме не только для Казахстана, но и для стран ближнего и дальнего зарубежья.

Как показывает анализ научно-технической литературы и практика ра­боты  отечественных и зарубежных предприятий, развитие тех­нологий комп­­лексной переработки мышьяковистого рудного сырья, от­ве­чающих тре­бо­ва­ни­ям охраны окружающей среды, в значительной мере возможно с приме­не­нием дис­со­циирующего сульфидирующего обжига ис­ход­ных материалов с полу­че­нием мало­токсичных сульфидных форм мышь­яка.

В связи с этим актуальным является обоснование и разработка процессов и технологии комплексной переработки мышьякового сырья с использованием методов сульфидирования, для чего необходимо определение и уточнение основных физико-химических закономерностей и технологических параметров протекающих превращений.

В последние годы в литературе всё чаще рекомендуется складирование мышьяк содержащих отходов в виде солей кальция.

В работе [1]  целью снижения вымывания мышьяка при очистке шламов рекомендуется дополнительно вводить оксид кальция, в результате чего образуется арсенат кальция [4]. Добавка более 5 % извести в 200…500 раз снижает переход мышьяка из отходов в грунтовые воды, водоемы и почву [5].
     Остаточный мышьяк шламов, как правило, в виде арсенатов, или выщелачивается в подпочву, или адсорбируется оксидами металлов (в основном аморфными композициями железа, алюминия, а также магния, марганца и др.) и переходит в малорастворимые комплексные соли. Грунты с повышенным содержанием активного железа связывают мышьяк в устойчивую структуру (Fe-As), когда этого железа не достаточно, то основное количество данного элемента взаимодействует с активным алюминием и обменным кальцием. Сорбция арсенатов возрастает с повышением содержания в почве глины, состоящей главным образом, из активного железа и алюминия, и сопровождается медленным установлением равновесия, снижением растворимости арсенатов и стабилизацией связанных форм [6]. Данные обстоятельства необходимо учитывать при выборе мест захоронения мышьяксодержащих шламов.

 Бытует мнение, что данные соединения безвредны, т.к. обладают низкой растворимостью в воде. Проведённые исследования показывают, что даже «низкая растворимость» подобных соединений обуславливает вымывание мышьяка в количествах превышающих ПДК.

Загрязнение соединениями мышьяка по ГОСТУ 17.4.1.02–83 «Охрана природы. Почвы» относится к 1–му классу опасности [1]. Одна из причин этого связана с нестабильностью форм мышьяка в окружающей среде. Наиболее токсичны и наиболее растворимы, как правило, соединения трех валентного мышьяка. Более безопасны соединения пятивалентного мышьяка [2]. Однако в различных природных условиях формы мышьяка могут трансформироваться одна в другую: из более опасной – в менее опасную и наоборот. Это следует учитывать при организации работ по обезвреживанию мышьяка, попавшего в результате различных инцидентов техногенного характера в такие природные объекты, как почва, вода, донные отложения водоемов.

 

Литература:

1.       Стенина Е.И. Основные аспекты безопасного использования мышьяксодержащих препаратов / Е.И.Стенина //

2.       Аршинников, В.А. Профилактика и защита при работе с мышьяковыми материалами /В.А. Аршинников, А.А. Розловский, В.А. Богданов и др.// М.: Цветметинформация, 1975, № 11. С. 58.

3.       Бузур-Оол, Д.Б. [Текст] /Д.Б. Бузур-Оол, Б.В. Вольфцун, Б.Д. Шимит// Цветные металлы, 1968, № 1. С. 42

4.       Woolson, E.A. [Текст] /E.A. Woolson, J.H. Axoley, P.C. Kearney// Soil. Sci. Soc. Amer. Proc. 1971. Vol.35. № 9. Р. 938.

5.       ГОСТ 17.4.1.02–83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения: ГосСтандарт, М., 1983.

6.       Вредные химические вещества. Неорганические соединения V–VIII групп: Справ. изд.  Под. Ред. Филова В.А.и др.  Л.: Химия, 1989. 592 с.