Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Научная лаборатория перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов, Екатеринбург, Россия:

К. А. Каримов, старший научный сотрудник, канд. техн. наук, эл. почта: kirill_karimov07@mail.ru
О. А. Дизер, научный сотрудник, канд. техн. наук
Д. А. Рогожников, заведующий лабораторией, докт. техн. наук

Научно-исследовательский центр «Гидрометаллургия», Санкт-Петербург, Россия:

Е. А. Кузас, начальник НТО, канд. техн. наук

Приведены результаты исследований по осаждению сульфида мышьяка(III) из многокомпонентных растворов азотнокислотного выщелачивания упорного сульфидного сырья цветных металлов, содержащих ионы железа(III), с использованием гидросульфида натрия в качестве осадителя. Изучено влияние температуры, pH раствора, расхода NaHS и затравки (сульфида мышьяка As₂S₃) на этот процесс. Наибольшая (95–99 %) степень осаждения сульфида мышьяка(III) из азотнокислых растворов, содержащих ионы железа(III), без затравки получена при pH от 1,8 до 2,0 и мольном отношении NaHS/As = 2,8. Рост температуры приводит к значительному снижению степени осаждения сульфида мышьяка(III). При повышении температуры с 25 до 60 oC степень перехода мышьяка в осадок снижается практически вдвое для всего изучаемого диапазона pH = 1–2. Это связано с увеличением степени окисления сульфид-иона ионами железа(III) до элементной серы, что также подтверждается снижением отношения Feобщ/Fe²⁺ в растворе до 1,05–1,01. Введение затравки значительно улучшает показатели осаждения сульфида мышьяка(III). Увеличение расхода затравки c 0 до 34 г/дм³ раствора способствует повышению степени перехода мышьяка в осадок с 36,2 до 98,1 % при pH = 1. Добавление затравки, вероятно, способствует ускорению процесса кристаллизации сульфида мышьяка(III) за счет увеличения числа центров кристаллизации, в результате чего скорость осаждения As₂S₃ становится выше, а скорость окисления сульфид-ионов до элементной серы ионами железа(III) меняется незначительно, что, в свою очередь, позволяет снизить мольный расход NaHS/As до 2,25 и получать осадок с меньшим количеством элементной серы и высоким содержанием мышьяка.

Исследование выполнено в рамках проекта Российского научного фонда № 22-79-10290. Проведение аналитических исследований выполнено при финансовой поддержке Госзадания РФ по Гранту № 075-03-2021-051/5(FEUZ-2021-0017).

1. Liu X., Li Q., Zhang Y., Jiang T., Yang Yo. et al. Improving gold recovery from a refractory ore via Na₂SO₄ assisted roasting and alkaline Na₂S leaching // Hydrometallurgy. 2019. Vol. 185. P. 133–141.
2. Зайцев П. В., Фоменко И. В., Чугаев Л. В., Шнеерсон Я. М. Автоклавное окисление сырья двойной упорности в присутствии известняка // Цветные металлы. 2015. № 8. P. 41–49.
3. Miller P., Brown A. Bacterial oxidation of refractory gold concentrates // Developments in Mineral Processing Advances in Gold Ore Processing. — Elsevier, 2005. P. 371–402.
4. Hourn M. Refractory leaching solutions // Australian Mining. 2009. Vol. 101, No. 2. P. 20.
5. LEACHOX — процесс переработки упорных золотосодержащих руд и концентратов. Обзор // ЗОЛОТОДОБЫЧА. Добыча золота, технологии, оборудование. — URL: https://zolotodb.ru/article/12208 (дата обращения: 07.06.2023).
6. Johnson G., Corrans I., Angove J. The Activox process for refractory gold ores // Randol Gold Forum – Beaver Creek‘93. 7–9 September, 1993. Proceedings. P. 183–189.
7. Рогожников Д. А., Дизер О. А., Каримов К. А., Шопперт А. А., Кузас Е. А. Азотно кислотная переработка сульфидного сырья цветных металлов : монография / под ред. С. С. Набойченко. — Екатеринбург : Изд-во УМЦ УПИ, 2020. — 242 с.
8. Moon D. H., Dermatas D., Menounou N. Arsenic immobilization by calcium – arsenic precipitates in lime treated soils // Science of The Total Environment. 2004. Vol. 330, No. 1. P. 171–185.
9. Zhu Y. N., Zhang X. H., Xie Q. L., Wang D. Q., Cheng G. W. Solubility and Stability of Calcium Arsenates at 25 ^oC // Water Air Soil Pollut. 2006. Vol. 169, No. 1. P. 221–238.
10. Riveros P. A., Dutrizac J. E., Spencer P. Arsenic disposal practices in the metallurgical industry // Canadian Metallurgical Quarterly. 2001. Vol. 40, No. 4. P. 395–420.
11. Grebneva A. A., Subbotina I. L., Timofeev K. L., Maltsev G. I. Development of technology of arsenic removal from acidic waste solutions in the form of arsenic trisulfide // KnE Materials Science. 2020. P. 209–213.
12. Xu H., Min X., Wang Y., Ke Y., Yao L. et al. Stabilization of arsenic sulfide sludge by hydrothermal treatment // Hydrometallurgy. 2020. Vol. 191. 105229.
13. Ostermeyer P., Bonin L., Folens K., Verbruggen F., García-Timermans C. et al. Effect of speciation and composition on the kinetics and precipitation of arsenic sulfide from industrial metallurgical wastewater // Journal of Hazardous Materials. 2021. Vol. 409. 124418.
14. Hu B., Yang T.-Z., Liu W.-F., Zhang D.-C., Chen L. Removal of arsenic from acid wastewater via sulfide precipitation and its hydrothermal mineralization stabilization // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019. Vol. 29. P. 2411–2421.
15. Рогожников Д. А., Захарьян С. В., Дизер О. А., Каримов К. А. Азотнокислотное выщелачивание Акжальского сульфидного мышьяковистого медьсодержащего концентрата // Цветные металлы. 2020. № 8. С. 11–17.
16. Rogozhnikov D. A., Shoppert A. A., Dizer O. A., Karimov K. A., Rusalev R. E. Leaching kinetics of sulfides from refractory gold concentrates by nitric acid // Metals. 2019. No. 4. 465.
17. Stephen H., Stephen T. Solubilities of inorganic and organic compounds. Volume 1: Binary Systems. Part. 1. — Pergamon Press : Oxford. NY. USA. 1963. — 975 p.
18. Swash P. M., Monhemius A. J. Synthesis, characterization and solubility testing of solids in the Ca – Fe – AsO₄ system // Proceedings of the Sudbury’95 on Mining and the Environment CANMET, Sudbury, May 28 – 1 June 1995, Canada, P. 17–28.
19. Karimov K. A., Rogozhnikov D. A., Kuzas E. A., Shoppert A. A. Leaching kinetics of arsenic sulfide-containing materials by copper sulfate solution // Metals. 2020. Vol 10, Iss. 7. DOI: 10.3390/met10010007
20. Floroiu R. M., Davis A. P., Torrents A. Kinetics and Mechanism of As2S3(am) Dissolution under N2 // Environ. Sci. Technol. 2004. Vol. 38, No. 4. P. 1031–1037.
21. Zhang G., Chao X., Guo P., Cao J., Yang C. Catalytic effect of Ag⁺ on arsenic bioleaching from orpiment (As₂S₃) in batch tests with Acidithiobacillus ferrooxidans and Sulfobacillus sibiricus // Journal of Hazardous Materials. 2015. Vol. 283. P. 117–122.
22. Rochette E. A., Bostick B. C., Li G., Fendorf S. Kinetics of arsenate reduction by dissolved sulfide // Environ. Sci. Technol. 2000. Vol. 34, No. 22. P. 4714–4720.