Институт металлургии Уральского отделения РАН, Екатеринбург, Россия:

Е. Н. Селиванов, заведующий лабораторией1, докт. техн. наук
Д. О. Новиков, младший научный сотрудник, аспирант1, эл. почта: dm93nvk@gmail.com

Технический университет УГМК, Верхняя Пышма, Россия¹ ; Управление стратегического планирования ООО «УГМК-Холдинг», Верхняя Пышма, Россия²:
В. В. Беляев, доцент¹, начальник отдела металлургии², канд. техн. наук
Г. В. Скопов, профессор¹, главный специалист², докт. техн. наук

Существующие методы вывода мышьяка из производственного цикла, хранения и обезвреживания мышьяксодержащих отходов не всегда отвечают современным требованиям по комплексности использования сырья и охране окружающей среды. До настоящего времени не определены наиболее эффективные и экономичные приемы его выделения в пирометаллургических процессах производства меди. В связи с ухудшением качества получаемых концентратов мышьяк циркулирует и накапливается в полупродуктах медеплавильного производства, снижает качество металла и серной кислоты. Для технологии пирометаллургической переработки медно-цинковых концентратов разработана методика попередельного определения масс и распределения мышьяка по формирующимся жидким, твердым, газообразным продуктам. В основу методики положены попередельные балансовые уравнения распределения железа, меди и мышьяка. Полученные данные использованы для оценки извлечения мышьяка в конкретные продукты (шлак, штейн, пыль и т. д.). На основе данных о химическом составе сырья и продуктов ОАО «Среднеуральский медеплавильный завод» показано, что основная масса мышьяка концентрируется в пыли автогенной плавки (35,2%) и шламах сернокислотного производства (~40%). В этих материалах мышьяк содержится в виде оксидов (As₂O₃ и Cu₂As₂O₇) и сульфидов (As₂S₃). Относительно высокая рабочая температура в электрофильтре очистки газов автогенных процессов ведет к частичному переходу мышьяка в газовый поток, направляемый в сернокислотное производство. В меньшей мере мышьяк концентрируется в хвостах флотации шлаков (11,7 %) и металлической меди (2,9%). Полученные данные позволяют оценить возможности перераспределения мышьяка по продуктам производства и обосновать мероприятия по ингибированию его выделения в окружающую среду.

Работа выполнена по Государственному заданию ИМЕТ УрО РАН в рамках Программы фундаментальных исследований государственных академий.

1. Набойченко С. С., Мамяченков С. В., Карелов С. В. Мышьяк в цветной металлургии. — Екатеринбург : УрО РАН, 2004. — 240 с.
2. Копылов Н. И. Проблемы мышьяксодержащих отвалов. — Новосибирск : Академическое издательство «Гео», 2012. — 182 с.
3. Копылов Н. И., Каминский Ю. Д. Мышьяк. — Новосибирск : Изд-во Сибирского университета, 2004. — 367 с.
4. Исабаев С. М., Кузгибекова Х., Зиканова Т. А., Жинова Е. В. Научные основы утилизации мышьяковистых техногенных отходов // Труды международного конгресса «Фундаментальные основы технологий переработки и утилизации техногенных отходов». — Екатеринбург : ООО «УИПЦ», 2012. С. 72–76.
5. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V–VIII групп : справ. изд. — Л. : Химия, 1989. — 592 с.
6. Dosmukhamedov N. K., Zholdasbay E. E. Distribution of nonferrous metals, arsenic and antimony during plumbous slags sulfidizing improverishment by copper-zinc concentrate // Nonferrous Metals. 2016. No. 2. P. 12–18.
7. Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. — М. : Химия, 1989. — 448 с.
8. Смирнов Л. А., Худяков И. Ф., Передерий О. Г. Удаление мышьяка на медеплавильных предприятиях // Известия вузов. Цветная металлургия. 1984. № 3. С. 36–38.
9. Скопов Г. В., Беляев В. В., Матвеев А. В. Вывод из оборота и отдельная переработка пыли электрофильтров плавки Ванюкова ОАО «Среднеуральский медеплавильный завод» // Цветные металлы. 2013. № 8. С. 55–59.
10. Хилай В. В., Карелов С. В., Мамяченков С. В., Кирпиков А. С. Способ расчета материальных балансов сложных технологических схем с учетом оборотных материалов // Известия вузов. Цветная металлургия. 2003. № 6. С. 78–80.
11. Селиванов Е. Н., Скопов Г. В., Гуляева Р. И., Матвеев А. В. Вещественный состав пыли электрофильтров печи Ванюкова ОАО «Среднеуральский медеплавильный завод» // Металлург. 2014. № 5. С. 92–95.
12. Передерий О. Г., Набойченко С. С. Расчет реактора для извлечения трехвалентного мышьяка по сульфидной технологии // Известия вузов. Цветная металлургия. 2017. № 3. С. 31–36.
13. Пат. 2483129 РФ. Способ обезвреживания мышьяксодержащих сульфидных кеков / Передерий О. Г., Кляйн С. Э., Потылицин В. А., Воронов В. В., Воронов А. В., Селиванов Е. Н. ; заявл. 02.03.2012 ; опубл. 27.05.2013, Бюл. № 5.
14. Nazari A. M., Radzinski R., Ghahreman A. Review of arsenic metallurgy: Treatment of arsenical minerals and the immobilization of arsenic // Hydrometallurgy. 2017. Vol. 174. P. 258–281.
15. Twidwell L. G. Treatment of Arsenic-Bearing Minerals and Fixation of Recovered Arsenic Products: A Review. URL : https://www.researchgate.net/profile/Larry_Twidwell/publication/323019050_Treatment_of_Arsenic-Bearing_Minerals_and_Fixation_of_Recovered_Arsenic_Products_A_Review/links/5a7ca115aca272341aeb74dc/Treatment-of-Arsenic-Bearing-Minerals-and-Fixation-of-Recovered-Arsenic-Products-AReview.pdf.
16. Zhang D., Wang S., Wang Y., Gomez M. A., Jia Y. The longterm stability of calcium arsenates: Implications for phase transformation and arsenic mobilization // Journal of Environmental Sciences. 2019. Vol. 84. P. 29–41. DOI: 10.1016/j.jes.2019.04.017.

17. Zhang J., Liu Z. Treatment of Arsenic Sulfide Sludge for Arsenic Stabilization and Copper Extraction // Extraction 2018. Proceedings of the First Global Conference on Extractive Metallurgy. — Springer, Cham, 2018. P. 1555–1565.
18. Otgon N., Zhang G., Zhang K., Yang C. Removal and fixation of arsenic by forming a complex precipitate containing scorodite and ferrihydrite // Hydrometallurgy. 2019. Vol. 186. P. 58–65. DOI: 10.1016/j.hydromet.2019.03.012.