cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2018-2-28-33cvmet-745Research ArticleМеталлургия цветных металловMetallurgy of Non-Ferrous MetalsПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СУРЬМЫ С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ МЫШЬЯКА ИЗ АНТИМОНАТНОГО КОНЦЕНТРАТАPRODUCING METALLIC ANTIMONY WITH THE LOW ARSENIC CONTENT FROM ANTIMONY CONCENTRATEТерликбаеваА. Ж.TerlikbayevaA. Zh.

докт. техн. наук, 1-й зам. генерального директора 

050036, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Жандосова, 67

Dr. Sci. (Tech.), First deputy of general director

050036, Almaty, Zhandosov str., 67

alma_terlikbaeva@mail.ruСыдыковА. О.SydykovA. O.

докт. техн. наук, директор

департамент научных исследований 

Dr. Sci. (Tech.), Director of Department of scientific research

depart-science@mail.ruБердикуловаФ. А.BerdikulovaF. A.

канд. техн. наук, вед. науч. сотрудник

отдел НИОКР 

Cand. Sci. (Tech.), Leading researcher

pheruza_b@mail.ruМазулевскийЕ. А.MazulevskyE. A.

канд. хим. наук, зав. лабораторией

лаборатория чистых химических веществ 

Cand. Sci. (Chem.), Head of Laboratory of pure chemicals

depart-science@mail.ruРГП «Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан» (РГП «НЦ КПМС РК»)КазахстанNational Center for Complex Processing of Mineral Raw Materials of the Republic of Kazakhstan (NC CPMRM RK)Kazakhstan201818042018022833Copyright © Терликбаева А.Ж., Сыдыков А.О., Бердикулова Ф.А., Мазулевский Е.А., 20182018Терликбаева А.Ж., Сыдыков А.О., Бердикулова Ф.А., Мазулевский Е.А.Terlikbayeva A.Z., Sydykov A.O., Berdikulova F.A., Mazulevsky E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/745

Представлен разработанный авторами способ получения черновой сурьмы с низким содержанием мышьяка из антимонатного концентрата, содержащего 47,77 % Sb и 0,17 % As. Основу концентрата составляет гексагидроксоантимонат натрия, или минерал мопунгит. При восстановлении концентрата коксом по традиционной технологии получена черновая сурьма с повышенным содержанием мышьяка – 0,34 %. Для его снижения в черновом металле до 0,1 % и исключения отдельной стадии рафинирования сурьмы от мышьяка предложена восстановительная плавка в присутствии плюмбита натрия или оксида свинца, в результате которой получена черновая сурьма с содержанием мышьяка 0,07–0,1 %. Процесс восстановительной плавки антимонатного концентрата на черновую сурьму проводился в печи с силитовыми нагревателями в алундовых тиглях с навесками шихты 100–150 г. Содержание основного металла и примесей в черновой сурьме определялось химическим и атомно-абсорбционным способами. Форма нахождения мышьяка в концентрате оценивалась рентгенофазовым анализом с использованием автоматизированного дифрактометра ДРОН-3 (CuKα-излучение, β-фильтр). Показано концентрирование мышьяка в шлаковой фазе в виде диарсената свинца Pb2As2O7. Проведены термогравиметрические исследования процесса восстановительной плавки шихты, состоящей из антимонатного концентрата, оксида свинца и кокса, в результате которых установлено, что процесс образования металлической сурьмы протекает в интервале температур 445–950 °С.

The paper provides the method developed by the authors to produce low-arsenic crude antimony from the antimony concentrate containing 47,77 of Sb and 0,17 % of As. The basis of the concentrate is sodium hexahydroxoantimonate or mopungite mineral. Concentrate reduction with coke according to the traditional technology produced crude antimony with a high arsenic content – 0,34 %. To reduce arsenic content in crude metal to 0,1 % and eliminate a separate stage of antimony refining from arsenic, reduction melting is proposed in the presence of sodium plumbite or lead oxide. This allows obtaining crude antimony with an arsenic content of 0,07–0,1 %. The process of antimony concentrate reduction melting on crude antimony was carried out in an oven with silicon carbide heaters in alundum crucibles with charge batches 100–150 g each. The content of base metal and impurities in crude antimony was determined by chemical and atomic absorption methods. The form of arsenic in the concentrate was determined by X-ray phase analysis using the DRON-3 automated diffractometer (CuKα radiation, β filter). Arsenic concentration in the slag phase in the form of Pb2As2O7 lead diarsenate is shown. Thermal gravimetric analysis was performed for reduction melting of charge consisting of antimony concentrate, lead oxide and coke and it was found that metal antimony formation occurs in a temperatures range of 445–950 °C.

антимонатный концентратвосстановительная плавкаоксид свинцаплюмбит натриячерновой металлшлаксодержание мышьякаantimony concentratereduction meltinglead oxidesodium plumbitecrude metalslagarsenic contentРабота выполнена в рамках научного проекта грантового финансирования Министерства образования и науки Республики Казахстан на 2015–2017 гг.: 0831/ГФ4 «Создание опытно-промышленного участка по получению металлической сурьмы».ReferencesGorby G. Anderson. The metallurgy of antimony. Chemie der Erde. 2012. Vol. 72. No. 4. P. 3—8.Gorby G. Anderson. The metallurgy of antimony. Chemie der Erde. 2012. Vol. 72. No. 4. P. 3—8.Yang Jian-guang, Tang Chao-bo, Chen Yong-ming, Tang Motang. Separation of antimony from a stibnite concentrate through a low-temperature smelting process to eliminate SO2 emission. Metal. Mater. Trans. B. 2011. No. 42(2). Р. 30—36.Yang Jian-guang, Tang Chao-bo, Chen Yong-ming, Tang Motang. Separation of antimony from a stibnite concentrate through a low-temperature smelting process to eliminate SO2 emission. Metal. Mater. Trans. B. 2011. No. 42(2). Р. 30—36.Lager T, Forssberg K.S.E. Current processing technology for antimony-bearing ores: A review. Pt. 2. Miner. Eng. 1989. No. 2. Р. 543—556.Lager T, Forssberg K.S.E. Current processing technology for antimony-bearing ores: A review. Pt. 2. Miner. Eng. 1989. No. 2. Р. 543—556.Qin Wen-qing Luo Hong-lin, Liu Wei, Zheng Yong-xing, Yang Kang, Han Jun-wei. Mechanism of stibnite volatilization at high temperature. J. Central South Univ. Technol. 2015. No. 22. Р. 868—873.Qin Wen-qing Luo Hong-lin, Liu Wei, Zheng Yong-xing, Yang Kang, Han Jun-wei. Mechanism of stibnite volatilization at high temperature. J. Central South Univ. Technol. 2015. No. 22. Р. 868—873.Yang Tian Zu, Jiang Ming Xi, Lai Qiong lin, Chen Jin Zhong. Sodium sulfide leaching of low-grade jamesonite concentrate in production of sodium pyroantimoniate. J. Cent. South Univ. Technol. 2005. Vol. 12. No. 3. Р. 290— 294.Yang Tian Zu, Jiang Ming Xi, Lai Qiong lin, Chen Jin Zhong. Sodium sulfide leaching of low-grade jamesonite concentrate in production of sodium pyroantimoniate. J. Cent. South Univ. Technol. 2005. Vol. 12. No. 3. Р. 290— 294.Yang Tian Zu, Lai Qiong lin, Tong Jian-Jun, Chu Guang. Precipitation of antimony from the solution of sodium thioantimonate by air oxidation in the presence of catalytic agents. J. Cent. South Univ. Technol. 2002. Vol. 9. No. 2. Р. 107—111.Yang Tian Zu, Lai Qiong lin, Tong Jian-Jun, Chu Guang. Precipitation of antimony from the solution of sodium thioantimonate by air oxidation in the presence of catalytic agents. J. Cent. South Univ. Technol. 2002. Vol. 9. No. 2. Р. 107—111.Kanarskii A.V., Adamov E.V. Development of a low waste technology for processing sulfide gold-antimony concentrates. Metallurgist. 2012. Vol. 56. No. 1-2. Р. 3—12.Kanarskii A.V., Adamov E.V. Development of a low waste technology for processing sulfide gold-antimony concentrates. Metallurgist. 2012. Vol. 56. No. 1-2. Р. 3—12.Zhang Bao, Li Qian, Shen Wenqian, Min Xiaobo. Recovery of bismuth and antimony metals from pressure — leaching slag. Rare metals. 2012. Vol. 31. No. 1. Р. 102—106.Zhang Bao, Li Qian, Shen Wenqian, Min Xiaobo. Recovery of bismuth and antimony metals from pressure — leaching slag. Rare metals. 2012. Vol. 31. No. 1. Р. 102—106.Ayowelle S., Khoshkho M., Kruger P., Sandstrom A. Modelling and process optimization of antimony removal from a complex copper concentrate. Trans. Nonferr. Met. Soc. Chine. 2012. No. 22. Р. 675—685.Ayowelle S., Khoshkho M., Kruger P., Sandstrom A. Modelling and process optimization of antimony removal from a complex copper concentrate. Trans. Nonferr. Met. Soc. Chine. 2012. No. 22. Р. 675—685.Королев А.А., Мастюгин С.А., Финеев Д.С., Воинков Р.С., Лобанов В.Г., Топоркова Ю.И. Извлечение сурьмы и свинца: Пат. 2590781 (РФ). 2015; Korolev A.A., Mastugin S.A., Fineev D.S., Voinkov R.S., Lobanov V.G., Toporkova Yu.I. Izvlechenie surmy i svintsa [Antimonium and lead extraction]: Pat. 2590781 (RF). 2015.Королев А.А., Мастюгин С.А., Финеев Д.С., Воинков Р.С., Лобанов В.Г., Топоркова Ю.И. Извлечение сурьмы и свинца: Пат. 2590781 (РФ). 2015; Korolev A.A., Mastugin S.A., Fineev D.S., Voinkov R.S., Lobanov V.G., Toporkova Yu.I. Izvlechenie surmy i svintsa [Antimonium and lead extraction]: Pat. 2590781 (RF). 2015.Ивановский Л.Е., Казанцев Г.Ф., Барбин Н.М., Филин Б.П., Калашников В.А., Федоров И.М. Способ переработки отходов, содержащих свинец, сурьму и олово: Пат. 1818849 (РФ). 1999; Ivanovskii L.E., Kazantsev G.F., Barbin H.M., Filin B.P., Kalashnikov V.A, Fedorov I.M. Sposob pererabotki othodov, soderzhashich svinets, surmu i olovo [The way for recycling of wastes is containing lead, antimony and tin]: Pat. 1818849 (RF). 1999.Ивановский Л.Е., Казанцев Г.Ф., Барбин Н.М., Филин Б.П., Калашников В.А., Федоров И.М. Способ переработки отходов, содержащих свинец, сурьму и олово: Пат. 1818849 (РФ). 1999; Ivanovskii L.E., Kazantsev G.F., Barbin H.M., Filin B.P., Kalashnikov V.A, Fedorov I.M. Sposob pererabotki othodov, soderzhashich svinets, surmu i olovo [The way for recycling of wastes is containing lead, antimony and tin]: Pat. 1818849 (RF). 1999.Гудима Н.В., Шейн Я.П. Краткий справочник по металлургии цветных металлов. М.: Металлургия, 1975; Gudima N.V., Shein Ya.P. Kratki spravochnik po metallugii tsvetnych metallov [A brief guide on metallurgy of non-ferrous metals]. Мoscow: Metallurgia, 1975.Гудима Н.В., Шейн Я.П. Краткий справочник по металлургии цветных металлов. М.: Металлургия, 1975; Gudima N.V., Shein Ya.P. Kratki spravochnik po metallugii tsvetnych metallov [A brief guide on metallurgy of non-ferrous metals]. Мoscow: Metallurgia, 1975.Sadegh Firoozi. Termodynamics and mehanisms of lead softening. Montreal (Canada): Sadegh Firoozi, 2005.Sadegh Firoozi. Termodynamics and mehanisms of lead softening. Montreal (Canada): Sadegh Firoozi, 2005.Сыдыков А., Мазулевский Е., Бердикулова Ф., Ковзаленко Т., Чукманова М., Сейтханов Б. Получение металлической сурьмы из антимонатного сырья свинцо- воцинкового производства РК. Промышленность Казахстана. 2013. No. 1-2. С. 50—54; Sydykov А., Mazulevsky Е., Berdikulova F., Kovzalenko T., Chukmanova M., Seithanov B. Poluchenie metallicheskoi surmy iz antimonatnogo syrya svintsovo-tsinkovogo proizvodstva RK [Recovery of metallic antimony from antimonium raw of lead-zinc production of RK]. Promyshlennost Kazakhstana. 2013. No. 1-2. P. 50—54.Сыдыков А., Мазулевский Е., Бердикулова Ф., Ковзаленко Т., Чукманова М., Сейтханов Б. Получение металлической сурьмы из антимонатного сырья свинцо- воцинкового производства РК. Промышленность Казахстана. 2013. No. 1-2. С. 50—54; Sydykov А., Mazulevsky Е., Berdikulova F., Kovzalenko T., Chukmanova M., Seithanov B. Poluchenie metallicheskoi surmy iz antimonatnogo syrya svintsovo-tsinkovogo proizvodstva RK [Recovery of metallic antimony from antimonium raw of lead-zinc production of RK]. Promyshlennost Kazakhstana. 2013. No. 1-2. P. 50—54.Терликбаева А.Ж., Сыдыков А.О., Мазулевский Е.А., Бердикулова Ф.А. Восстановительная плавка антимонатного концентрата свинцового производства. Промышленность Казахстана. 2016. No. 4. С. 47—50; Terlikbayeva А.Zh., Sydykov А.О., Mazulevsky Е.А., Berdikulova F.A. Vosstanovitelnaya plavka antimonatnogo concentrata svintsovogo proizvodstva [Reduse melting of antimony concentrate of lead manufacture]. Promyshlennost Kazakhstana. 2016. No. 4. P. 47—50.Терликбаева А.Ж., Сыдыков А.О., Мазулевский Е.А., Бердикулова Ф.А. Восстановительная плавка антимонатного концентрата свинцового производства. Промышленность Казахстана. 2016. No. 4. С. 47—50; Terlikbayeva А.Zh., Sydykov А.О., Mazulevsky Е.А., Berdikulova F.A. Vosstanovitelnaya plavka antimonatnogo concentrata svintsovogo proizvodstva [Reduse melting of antimony concentrate of lead manufacture]. Promyshlennost Kazakhstana. 2016. No. 4. P. 47—50.Жарменов А.А., Терликбаева А.Ж., Сыдыков А.О., Ма- зулевский Е.А. Способ переработки антимоната натрия: Пат. 27811 (РK). 2013; Zharmenov A.A., Terlikbayeva A.Zh., Sydykov A.O., Mazulevsky E.A. Sposob pererabotki antimonata natria [The way for recycling of sodium antimonate]: Pat. 27811 (RK). 2013.Жарменов А.А., Терликбаева А.Ж., Сыдыков А.О., Ма- зулевский Е.А. Способ переработки антимоната натрия: Пат. 27811 (РK). 2013; Zharmenov A.A., Terlikbayeva A.Zh., Sydykov A.O., Mazulevsky E.A. Sposob pererabotki antimonata natria [The way for recycling of sodium antimonate]: Pat. 27811 (RK). 2013.Wang Ying, Chen Shao-chun. Research on removal of lead from rough antimony during fire refining. J. Guangdong Non-Ferr. Met. 2004. Vol. 14. No. 2. P. 111—113.Wang Ying, Chen Shao-chun. Research on removal of lead from rough antimony during fire refining. J. Guangdong Non-Ferr. Met. 2004. Vol. 14. No. 2. P. 111—113.Wu Wen-wei, Wu Xue-hang, Fan Yan-jin, Hou Sheng-yi, Liao Sen, Lai Shui-bin. Investigation with XRD on reaction of BPO4 with PbO and Sb2O3 at high temperature. J. Guangdong Non-Ferr. Met. 2009. No. 1. P. 90.Wu Wen-wei, Wu Xue-hang, Fan Yan-jin, Hou Sheng-yi, Liao Sen, Lai Shui-bin. Investigation with XRD on reaction of BPO4 with PbO and Sb2O3 at high temperature. J. Guangdong Non-Ferr. Met. 2009. No. 1. P. 90.Yang J., Tang C., Tang M., Chen Y., He J., Yang S., Ye L. Method for deep deleading and lead regeneration by fire refining of crude antimony and applications of metaphosphate: Pat. 103290236 (CN). 2014.Yang J., Tang C., Tang M., Chen Y., He J., Yang S., Ye L. Method for deep deleading and lead regeneration by fire refining of crude antimony and applications of metaphosphate: Pat. 103290236 (CN). 2014.Ye L.G., Tang C.B., Yang S.H., Chen Y.M., Zhang W.H. Removal of lead from crude antimony by using NaPO3 as lead elimination reagent. J. Mining and Metal, Sec. B: Metallurgy .2015. No. 51(1). P. 97—103.Ye L.G., Tang C.B., Yang S.H., Chen Y.M., Zhang W.H. Removal of lead from crude antimony by using NaPO3 as lead elimination reagent. J. Mining and Metal, Sec. B: Metallurgy .2015. No. 51(1). P. 97—103.Shugarov S.M., Lopatin S.I. Thermochemical study of gaseous salts of oxiden containing acids: XXVII Antimonates of alkali metals. Russ. J. Gen. Chem. 2011. Vol. 81. No. 7. P. 1411—1416.Shugarov S.M., Lopatin S.I. Thermochemical study of gaseous salts of oxiden containing acids: XXVII Antimonates of alkali metals. Russ. J. Gen. Chem. 2011. Vol. 81. No. 7. P. 1411—1416.Dratovsky M., Karilicek J. Lithium and sodium antimonates. Chem. Zvesti. 1981. No. 35(5). P. 629—640.Dratovsky M., Karilicek J. Lithium and sodium antimonates. Chem. Zvesti. 1981. No. 35(5). P. 629—640.Magalhaes M.C.F., Silva M.C.M. Stability of lead (II) arsenate. Monatshefte fur Chemie Chemical Monthly. 2003. Vol. 134. No. 5. P. 735—743.Magalhaes M.C.F., Silva M.C.M. Stability of lead (II) arsenate. Monatshefte fur Chemie Chemical Monthly. 2003. Vol. 134. No. 5. P. 735—743.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.