Введение к работе
Актуальность теш. В странах СНГ кобальт получали в небольших масштабах попутно при производстве никеля и автоклавным выщелачиванием кобальтсодержащих мышьяковистых руд месторождения Хо-ву-Аксу.На территории республики Казахстан известны.золотосодержащее кобальтмышьяковистые месторождения Саяк-4 и медьсодержащее Итауз (Центральный Казахстан).
Учитывая высокую стоимость кобальта и то, что спутниками его в мышьяковистых рудах наряду с благородными металлами являются висмут,селен, теллур, вовлечение в сферу производства сульфоар-сенида кобальта (кобальтина, глаукодота) является одной и: важных народнохозяйственных проблем.
При флотационном обогащении полиметаллических руд месторождения Саяк-4 получен золото-кобальтмышьяковистый концентрат, содержащий до 40 % мышьяка, 1,1 % кобальта, 0,4 % висмута и 25 г/т золота, 30 г/т серебра. По данным минералогического анализа концентрат на 67 % представлен кобальтовой разновидностью арсенопи-рита (даиаитом) с неравномерной изоморфной примесью в нем кобальта и незначительным количеством глау. лдота. Из-за комплексного характера флотоконцентрата, значительного количества в нем мышьяка, наличия тонковкрапленного золота и кобальта в виде изоморфной примеси, обуславливающего упорный характер данного продукта, стандартные схемы переработки мышьяковистых кобальтсодер-жащих руд использовать нерентабельно. С ужесточением требований охраны окружающей среды допустимое содержание мышьяка в концентратах, направляемых на металлургическое производство, снижено до 0,6 %. Для переработки высокомьшьяковистого золото-кобальтового концентрата месторождения Саяк-4 необходима разработка специальной экологически безопасной технологии,позволяющей комплексно и рационально извлечь ценные компоненты.
Цель работы состояла в изучении термической устойчивости кобальтина в нейтральной атмосфере, выяснении схемы, исследовании кинетики его диссоциации, измерении теплоемкости и определении термодинамических характеристик сульфоарсенида кобальта и продуктов его разложения, а также изучении физико-химических основ сульфидироьания кобальтина пиритом для обоснования технологической схемы переработки кобальтовых мышьяксодержаших концентратов. Связь темы с планом основных научных работ. Работе является частью исследований, выполненных в соответствии с госбюджетной
- 4 -темой :"Изучение поведения мышьяка при переработке сырья цветных и благородных металлов (N гос. регистрации 81013943)", "Разработка научных основ прогрессивной технологии переработки мышьяк-содержащего сырья цветной металлургии, исключающей загрязнение окружающей среды и внедрение ее в производство (1989-1993 г.г, N гос. регистрации 00796Є7).
Методы исследования. Разложение и сульфидирование кобальтина пиритом в нейтральной атмосфере исследовалось с помощью термического анализа, изучалась кинетика процессов. При химическом и физико-химическом исследовании образцов использованы рентгенофа-зовый, дифференциальный термический, электронномикроскспический, химический и фотокалориметрический методы анализа. Объектом исследования служили синтетические кобальтин, арсениды СоАзг, CoAs, сульфиды CoSii, CoS, C03S4.
Научная новизна. Впервые для кобальтина изучены химические превращения, кинетика термического разложения в нейтральной атмосфере. Впервые измерена теплоемкость кобальтина и моноарсенида кобальта в интервале температур 298-623К. Оценено значение стандартной энтропии кобальтина, равное 89,75 Дж.моль-1.К-1. Рассчитаны термодинамическиэ функции указанных соединений з интервале температур 298-900 К.
Приближенным расчетным методом оценены термодинамические характеристики ряда арсенидов кобальта, некоторых промежуточных фаз системы кобальт-мышьяк-сера (C03AS2, CoS, C04S3) и пирротина Fe7Se. Комплекс выполненных физико-химических исследований позволил провести термодинамический анализ наиболее характерных реакций, протекающих при взаимодействии кобальтина с пиритом.
Впервые изучено сульфидирование кобальтина пиритом, пирротином в интервале температур соответственно 650-950 С и 800-900 С. Получены авторские свидетельства на синтез сульфида кобальта C03S4 и на способы извлечения кобальта из кобальтина и данаита.
Практическая ценность работы. Полученные данные по термохимическим, термодинамическим характеристикам кобальтина, моноарсенида кобальта служат теоретической основой для оптимизации технологических процессов переработки кобальтмышьяковистого сырья, что показано на примере разработанной технологии золото-кобаль-тмьшьякоьистого концентрата Саяк-4, а также использованы при подготовке справочных изданий, банков данных, для проведения направленного синтеза.
- 5 -Основные положения, выносимые на защиту.
данные по термической устойчивости кобальтина в нейтральной атмосфере;
исследование теплоемкости кобальтина, моноарсенида кобальта методом динамической калориметрии в интервале температур 298-623 К, на основе которого получены уравнения температурной зависимости теплоемкости и рассчитаны термодинамические функции указанных соединений;
исследование взаимодействия кобальтина с пиритом, в результате которого установлены основные реакции процесса сульфидиро-вания, показаны условия протекания обратных реакций.
Апробация работы. _Материалы диссертационной работы изложены на 3 Всесоюзном совещании по химии и технологии халькогеноЕ и халькогенидов (Караганда, 1986 г.), на 7 Всесоюзной конференции по химии, физике и техническому применению халькогенидов (Ужгород, 1988 г.), на 4 Всесоюзной конференции по термодинамике и материаловедению полупроводников (Москва, 1989 г.),на 10 Всесоюзном совещании по термическому анализу (Л нинград, 1989 г.), на 9 Теплофизической конференции СНГ (Махачкала, 1992 г.).
Публикации. По основным результатам проведенных исследований опубликовано 5 статей и 8 тезисов докладон на Всесоюзных конференциях, получено 3 авторских свидетельства на изобретения.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы из 134 наименования, приложения. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу, 29 рисунков.