|
Uot 69. 334. TƏRKİBİNDƏ kobalt olan əlvan metalli kekin sulfatlaşmasinin
262 KİMYA PROBLEMLƏRİ № 3 2015
KİMYA PROBLEMLƏRİ № 3 2015
UOT 669.334.6
TƏRKİBİNDƏ KOBALT OLAN ƏLVAN METALLI KEKİN SULFATLAŞMASININ
TƏDQİQİ
A.Ə.Heydərov, N.V.Yusifova, M.M.Əhmədov, A.A.Quliyeva
AMEA-nın akad. M.Nağıyev adına Kataliz və Qeyri-üzvi Kimya İnstitutu
AZ 1143 Bakı, H.Cavid pr., 113; e-mail
naile.yusifova@inbox.ru
Məqalədə əlvan metallarla zəngin kobalt tərkibli sulfidli kekin sulfat turşusu ilə sulfatlaşması
tədqiq edilmişdir. Bu məqsədlə kobalt tərkibli sulfidli kekin sulfatlaşmasına müxtəlif kinetik
amillərin (temperatur, dənəvərdə sulfat turşusunun qatılığı, sulfatlaşma müddəti) təsiri
öyrənilmiş, mis, sink və kobaltın məhlula maksimum, dəmirin isə minimum çıxımını əldə
etməyə imkan verən optimal şərait müəyyənləşdirilmişdir.
Açar sözlər: kobalt tərkibli kek, sulfat turşusu, sulfatlaşma, kobalt sulfat, həllolma.
Son illər mineral ehtiyyatlarının
keyfiyyət tərkibinin aşağı düşməsi və ətraf
mühitin qorunmasına verilən tələblərin
artması
səbəbindən, kobalt tərkibli
materiallara olan təlabat daima artır.
Kobaltın təkrar emala uğrayan
materiallardan - kəsici polad markalı
tullantı və qırıntılardan, super ərintilərdən,
maqnitli birləşmələrdən, işlənmiş
akkumulyator və batareyalardan, tullantı
katalizatorlardan və şlaklardan alınması
haqqında məlumatlar ədəbiyyatda çoxluq
təşkil edir. Kobalt çıxarılan materiallar öz
kimyəvi və mineroloji tərkibinə görə
müxtəlif olub, kobaltın miqdarı 0.04 %-dən
1%-ə kimi dəyişə bilir [1]. Bu xammal
növləri tərkibinə görə kasıb olmasına
baxmayaraq, zənginləşə bildikləri üçün
sənaye əhəmiyyətli sayılırlar. Əvvəllər bizim
tərəfimizdən kobalt üçün qeyri-ənənəvi
xammal sayılan polimetal sulfid filizinin
inert mühitdə (N
2
) pirrotinləşdirici yanması
zamanı alınmış pirrotinin SO
2
iştirakı ilə
avtoklav həll olması məhsullarında kobaltın
paylanması və qatılaşma yerləri tədqiq
edilmişdir [2]. Müəyyən edilmişdir ki,
kobaltın əsas hissəsi əlvan metallarla zəngin
olan kekdə ilkin xammalla müqayisədə
dörd dəfədən çox qatılaşmış olur və qatılığı
0.062 %-ə çatır. Yuxarıda qeyd etdiyimiz
kimi bu xammal növü mineroloji və kimyəvi
tərkibinə görə mürəkkəb olmasına
baxmayaraq əlvan metalların (Cu, Zn, Co)
alınması üçün əlavə xammal mənbəyi ola
bilər. Sulfidli
kekin
kimyəvi tərkibi
aşağıdakı kimi olmuşdur (%-lə): Fe-30.02-
35.32; S
üm
-16.22-17.79; Cu-3.05-4.51;
Pb 10.86-15.52; Zn-21.28-28.9; SiO
2
-0.32-
5.91; Co-0.060-0.062.
Sulfidli
xam-
malların birbaşa emalının səmərəli və
məqsədyönlü emalı üsullarından biri
sulfatlaşdırıcı yanma və alınan yanığın
hidrometallurgiya üsulu ilə həll olması
hesab edilir [3,4]. Sulfatlaşdırıcı yanmada
məqsəd misi, sinki və kobaltı birlikdə suda
həll olan sulfatlı duzlara, dəmiri, qurğuşunu
və silisiumlu birləşmələri (boş süxuru) isə
suda həll olmayan birləşmələrə
çevirməkdir. Təqdim olunan işdə kimyəvi
tərkibi yuxarıda göstərilən
komponentlərdən ibarət kobaltlı kekin
sulfat turşusu ilə sulfatlaşmasına müxtəlif
kinetik amillərin (temperatur, turşunun
qatılığı, yanma müddəti) təsiri
öyrənilmişdir. Müxtəlif temperaturlarda
aparılmış sulfatlaşmada elə
şərait
seçilmişdir ki, kobalt əlvan metallarla (Cu,
Zn) birlikdə məhlula maksimum, dəmir isə
minimum miqdarda məhlula keçə bilsin.
TƏCRÜBİ HİSSƏ
Tərkibində 0.062% kobalt olan
sulfidli kek (2-10 qr) müxtəlif qatılıqlı sulfat
turşusu ilə qarışdırılıb dənənvərləşdirilir.
Sulfat turşunun kütlə payı 30% olan
A.Ə.HEYDƏROV və b.
263
KİMYA PROBLEMLƏRİ № 3 2015
dənəvərlər quruducu şkafda bərk hala
düşənə kimi 100°C-də qızdırılır. Qızma
zamanı kütlədəki su tədricən buxarlanır,
turşu isə sulfidli və oksidli birləşmələrlə
aşağıdakı reaksiyalar üzrə əlvan metalların
və dəmirin sulfatlı duzlarını əmələ gətitrir.
MeS+4H
2
SO
4
―›3MeSO
4
+4S+4H
2
O
MeO + H
2
SO
4
―› MeSO
4
+ H
2
O
Me = Zn, Cu, Pb, Co və Fe
Qurumuş kütlə mufel sobasında
müxtəlif temperatur (100-800°C) və
zamanlarda (15-120 dəq.) termoemal
olunur. Proses başa çatdıqdan sonra alınan
sulfatlaşmış kütlənin çəkisi qeyd edilərək,
90°C temperaturda 1 saat müddətində suda
həll edilir. Metalların məhlula çıxımına və
kekdə qalan miqdarına görə sulfatlaşma
dərəcəsi müəyyənləşdirilir. Sulfatlaşdırıcı
yanma həmçinin termiki metodla da tədqiq
edilmişdir.
NƏTİCƏLƏR VƏ ONLARIN MÜZAKİRƏSİ
Sulfidlərin qatı sulfat turşusu ilə
sulfatlaşması həmçinin onların kimyəvi
tərkibi ilə əlaqədar olub, müəyyən edilmiş
qanunauyğunluğa da tabe olur. Sulfidlərin
həllolma əmsalının qiyməti nə qədər
yüksəkdirsə, onlar sulfat turşusu ilə bir o
qədər asan və sürətlə aşağı temperaturda
reaksiyaya girirlər (cədvəl 1).
Cədvəl 1. Bəzi sulfidlərin həllolma
hasilinin qiymətləri [5].
Mineral
Həllolma hasili
FeS 5·10
-18
ZnS 1.6·10
-24
CoS 2·10
-27
PbS 2.5·10
-27
FeS
2
6.3·10
-31
CuS 6.3·10
-36
Cu
2
S 2.5·10
-58
Sulfatlaşma prosesinin xarakterini
daha ətraflı izah etmək, sulfatlaşmasının
optimal rejimini seçmək və mexanizmi
haqqında fikir söyləmək üçün qeyri-
izotermik rejimdə qatı sulfat turşusu ilə
sulfatlaşdırılmış sulfidli kekin
derivatoqramması
çəkilmişdir (şəkil1).
Sulfat turşunun kütlə payı 30% olan sulfidli
kek nümunəsi quruducu sobada 100°C-də
qurudulduqdan sonra, termoqravimetrik
analizə verilmişdir. Çəkiliş 20-500°C
temperatur intervalında qızma sürəti 5
dərəcə/dəq olmaqla aparılmışdır. DTA
əyrisində ən böyük ekzoeffekt 382-480°C-də
müşahidə olunur. Bu həmin hissədə MeS-in
MeSO
4
-a sulfatlaşmasını göstərir.
3MeS + 4H
2
SO
4
―›3MeSO
4
+ 4S + 4H
2
O
Burada Me = Fe, Zn, Cu, Co nəzərdə
tutulur. 400°C temperaturda işlənmiş
nümunə çəkisinin rentgenoqramında dəmir
(II) sulfata (d/n=4.78; 3.57; 3.25; 2.40; 198;
1.89; 1.70; 1.63 A
0
), sink sulfata (d/n=4.16;
3.53; 2.61; 2.43:1.976; 1.803; 1.761; 1.559
A
0
) və qurğuşun (II) sulfata (d/n=4.206;
3.779; 3.20; 2.984; 2.098 A
0
) xas olan
intensivliklər müşahidə olunur.
Derivatoqrammadan
göründüyü
kimi 300-480°C temperatur rejimində
tərkibində sink, mis, qurğuşun, kobalt və
dəmir olan kekdə sulfatlaşma tam
getmişdir. Bu özünü TG əyrisində çəki
artması ilə də göstərir.
Kobalt tərkibli sulfidli materialın
qatı sulfat turşusu ilə sulfatlaşma prosesinə
temperaturun təsiri tədqiq edilmişdir (şəkil
2). Təcrübələrin aparıldığı ilk temperaturda
(100°C-də) Fe – 80.2; Cu- 43.2; Zn – 48.06;
Co - 36.0 %-i sulfatlaşmış olur.
Temperaturun sonrakı artımı dəmirin
məhlula çıxımının daha çox artmasına
səbəb olur və 350-400°C-də daha da
intensivləşərək maksimum qiymət alır (95.4
%). Bu zaman dəmirin həll olmadan
sonrakı qalıqda miqdarı 1.8 %-ə düşmüş
olur. Bu şəraitdə kobaltın sulfatlaşma
dərəcəsi dəmirin sulfatlaşması ilə
müqayisədə kiçikdir, təqribən 52%-dir.
450°C-dən sonra Cu, Zn, Co-ın suda
həllolma dərəcəsi artdıqca, dəmirin
həllolması azalır.
264 TƏRKİBİNDƏ KOBALT OLAN ƏLVAN METALLI
KİMYA PROBLEMLƏRİ № 3 2015
Şəkil 1. Kobalt tərkibli sulfidli materialın qatı sulfat turşusu ilə sulfatlaşmasının
derivatoqramı.
Cu, Zn və Co-ın sulfatlaşması sürətlənir,
yəni əlvan metalların məhlula çıxımı
intensivləşir. Kobaltın sulfat turşusu ilə
sulfatlaşması şəkildən göründüyü kimi
intensiv olaraq 500-680°C-də baş verir.
680°C-dən sonra isə temperatur artdıqca
kobaltın çıxımı azalmağa başlayır. 450°C-
dən yuxarıda dəmirin məhlula
çıxımı tədricən azalır və bu azalma 500°C-
dən sonra daha kəskin müşahidə olunur.
700°C-də dəmirin yalnız 10.2%-i məhlula
keçir. Temperatur artdıqca dəmirin
məhluldakı miqdarının azalması, əmələ
gəlmiş dəmir sulfatlarının parçalanması ilə
izah etmək olar.
Şəkil 2. Sulfatlaşma prosesinə temperaturun təsiri
(dənəvərdə H
2
SO
4
-ün kütlə payı 30%, vaxt-1 saat).
A.Ə.HEYDƏROV və b.
265
KİMYA PROBLEMLƏRİ № 3 2015
Kobaltın məhlula çıxımı digər əlvan
metallar (Cu, Zn) kimi temperaturdan asılı
olaraq artmağa başlayır. Bu artım mis və
sinkdə özünü daha parlaq göstərir. 100°C-
də kobalt uyğun olaraq 32% sulfat halında
məhlula keçdiyi halda, 350°C-də 50%-i,
680°C-də isə 80%-i məhlula keçir. 700°C-
dən yuxarıda bu metalların sulfatlı
duzlarının parçalanması ilə əlaqədar
məhluldakı miqdarı kəskin olaraq azalmağa
başlayır.
Komponentlərin sulfatlaşmasının
sulfat turşusunun qatılığından asılılığı
öyrənilmişdir (Cədvəl 2). Təcrübələr
müxtəlif temperatur-larda 1 saat
müddətində dənəvərlərdə H
2
SO
4
-ün kütlə
payı 15, 22 və 30% olmaqla aparılmışdır.
Cədvəl 2. Dənəvərdə sulfat turşusunun qatılığının kobalt və dəmirin sulfatlaşmasına
təsiri.
Dənəvərdə
H
2
SO
4
-ün
kütlə payı,
%
Dəmir və kobaltın sulfatlaşma dərəcəsi, %
20
400 500 600 700
800
Co Fe
C
o
Fe
C
o
Fe
C
o
Fe
C
o
Fe Co
Fe
15.0
34 6.8 50 72 60 70 81 28 88 8.9 40.3
1.0
22
41 12.6 52 84 64 85 86 29 89 9.0 41
1.1
30
45 13.5 55 96 69 94 90 30 91 10 45
11.2
Cədvəldən göründüyü kimi otaq
temperatunda Co-ın sulfatlaşması dəmirdən
yüksəkdir. 400-500°C temperaturlarda
dəmirin sulfatlaşma dərəcəsi kobaltdan
yüksək olur. 500°C-dən yüksək
temperaturda kobaltın suda həll olan
forması dəmirdən nəzərə çarpacaq
dərəcədə yüksək olur. 700°C-də dənəvərdə
turşunun kütlə payı 30% olduqda Co-ın
suda həll olan forması 91% olduğu halda,
dəmirin 10 %-ni təşkil edir. Şəkil 2-dən və
cədvəl 2-dən göründüyü kimi 600-
700°C tempera- turlarda Co-ın
sulfatlaşması maksimal qiymət alır.
Sulfatlaşma prosesinə təcrübə müddətinin
təsiri seçilmiş optimal temperaturda (650-
700°C) 10-60 dəq. intervalında
öyrənilmişdir. Təcrübələrlə
məlum
olmuşdur ki, kobaltın sulfat turşusu ilə
sulfatlaşması intensiv olaraq ilk 10-15 dəq.
müddətində baş verir. 700°C temperaturda
10 dəq. müddətində Co-ın sulfatlaşma
dərəcəsi 85% təşkil etdiyi halda, 60 dəq.
müddətində isə sulfatlaşma dərəcəsi 81,5 %-
ə düşmüş olur. Bu onu göstərir ki, vaxt
artdıqca prosesin sürəti aşağı düşür.
Təcrübə müddətinin artması sulfatlaşmış
kütlədən dəmirin məhlula çıxımına
əhəmiyyətli təsir göstərir. Belə ki, 60 dəq.
müddətində dəmirin məhlula çıxımı 10%-
dən aşağı olur. Bu həmin müddət ərzində
dəmir sulfatlarının parçalanmasının başa
çatması ilə əlaqədardır.
Aparılan
tədqiqatlar nəticəsində sulfidli kobalt
tərkibli kekin sulfat turşusu ilə sulfatlaşma
prosesinin optimal şəraiti
müəyyənləşdirilmişdir. Temperatur: 650-
700°C, vaxt-1 saat, sulfat turşusunun
dənəvərdə kütlə payı 20-30%. Turşunun
qatılığının 98%-dən 49%-ə qədər düşməsi
kobaltın sulfatlaşmasına o dərəcədə də
maneçilik törətmir. Seçilmiş şərait kobaltlı
sulfidli kekdən Cu, Zn və Co-ın məhlula
yüksək çıxımını təmin edir. Vaxtın 2 saata
qədər artırılması dəmirin məhlula çıxımını
minimal edir (1.5%).
ƏDƏBİYYAT
1.
Коврижных
Е.Е.,
Орлова
Е.И.
Совершенствование
технологии
переработки вторичного сырья на
предприятиях никель-кобальтовой
промышленности. //Научные труды
“Гипроникель”. Л: 1986. с. 116-121.
266 TƏRKİBİNDƏ KOBALT OLAN ƏLVAN METALLI
KİMYA PROBLEMLƏRİ № 3 2015
Kovrizhnyh E.E., Orlova E.I.
Sovershenstvovanie tehnologii pererabotki
vtorichnogo syr'ja na predprijatijah nikel-
kobaltovoj promyshlennosti. //Nauchnye
trudy “Gipronikel'”. L: 1986. s. 116-121.
2.
Heydərov A.Ə., Əhmədov M.M., Yusifova
N.V və b. Kobalt tərkibli qeyri-ənənəvi
xammalın kompleks emalı prosesində
kobaltın çıxarılması. // Kimya problemləri,
2015, №1, səh. 69-73.
3.
Zubryckyj N., Evans D.J.I., Mackiw V.N.
Preferential sulfation of nikel and cobalt in
lateritic ores. // Journal of metals. 1965,
May, p. 478-486.
4.
Резник
И.Д.,
Ермаков
Г.П.,
Шнеерсон Я.М. Никель. М. ООО“
Наука и технология “Окисленные
никелевые руды, 2001. т.2. стр. 385-
388.
5.
Перельман В.И. Краткий справоч-
ник химика. М.: Химия , 1964, с.384
ИССЛЕДОВАНИЕ СУЛЬФАТИЗАЦИИ КОБАЛЬТСОДЕРЖАЩЕГО КЕКА,
БОГАТОГО ЦВЕТНЫМИ МЕТАЛЛАМИ
А.А.Гейдаров, Н.В.Юсифова, М.М.Ахмедов, А.А.Гулиева
Институт катализа и неорганической химии им.акад.М.Нагиева
Национальной АН Азербайджана
AZ 1143 Баку, пр.Г.Джавида, 113;e-mail:
naile.yusifova@inbox.ru
Исследована сульфатизация серной кислотой кобальтсодержащего сульфидного кека,
богатого цветными металлами. С этой целью изучено влияние различных
кинетических факторов: температуры, размера гранул, концентрации серной
кислоты, продолжительности процесса на сульфатизацию кобальтсодержащего
кека, установлены оптимальные условия, обеспечивающие максимальный переход в
раствор меди, цинка и кобальта, и минимальный - железа.
Ключевые слова: кобальтсодержащий кек, серная кислота, сульфатизация, сульфат
кобальта, растворение.
RESEARCH INTO SULFATISATION OF COBALT CONTAINING NON-FERROUS CAKE
A.A.Heydarov, N.V.Yusifova,M.M.Ahmadov, A.A.Guliyeva
Institute of Catalysis and Inorganic Chemistry named after academician M.Nagiyev of ANAS
H.Javid ave., 113, Baku AZ 1143 ; e-mail: naile.yusifova@inbox.ru
The paper examines sulfatisation of cobalt-containing sulfide cake by sulfuric acid rich in
non-ferrous metals. The influence of different kinetic factors (temperature, sulfuric acid
concentration, size of granules, sulfatisation time) on sulfatisation of cobalt containing sulfide
cake has been studied, as well as there have been established optimal conditions for maximum
transition of Cu, Zn, Co and minimum transition of Fe into solution.
Keywords: cobalt containing cake, sulfuric acid, sulfatisation, cobalt sulfate, dissolution.
Redaksiyaya daxil olub 15.05.2015.
Document Outline - Документ в обложка
- Титул-аз
- Титул-рус
- MÜNDƏRİCAT
- СОДЕРЖАНИЕ
- CONTENTS
- Шахназарли-9
- Залов-9
- Мамедова-Аббасов-5
- Гаджиев-6
- Рзаева-6
- Ganja State University
- e-mail: e-mail:info@qsu.az
- Гейдаров-5
- Шахбазов-5
- Мамедов-Сафарова-6
- Копия Алиева-Багиев-4
- Кулиев-Гусейнов-5
- Рзаева(ИНХП)-4
- Алиева, Джафаров-7
- Сафаров-8
- Йолчуева-7
- Мамедов-Алосманов-6
- Сардарова-4
- Ягубов-4
- Правила
Dostları ilə paylaş: |
|
|