kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2024-2(14)-64kaz44-1213Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)CHEMICAL TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)ТОКСИЧНОСТЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ ЖЕЛЕЗО-МЫШЬЯКОВОГО СПЛАВАTOXICITY AND STABILITY OF IRON-ARSENIC ALLOYhttps://orcid.org/0000-0001-9309-500XСейтканА. С.SeitkanA. S.

Айнур Сейтканкызы Сейткан – кандидат технических наук, доцент Высшей школы естественных наук

010000, Республика Казахстан, Астана, пр. Кабанбай батыра, 8 

Ainur Seitkan – сandidate of technical sciences, associated professor of the Higher School of Natural Sciences

010000, Republic of Kazakhstan, Astana, 8 Kabanbay batyr avenue 

 

seitkanainur.77@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9513-0147РедфернС. Э.Т.RedfrenS. A.T.

Саймон Энтони Тернер Редферн – PhD, профессор, декан колледжа науки

639798, Сингапур, пр. Наньян, 50 

Simon Anthony Turner Redfern – professor, PhD, Dean of the College of Science

639798, Singapore, 50 Nanyang Avenue 

simon.redfern@ntu.edu.sgМеждународный университет АстанаКазахстанAstana International UniversityKazakhstanНаньянский технологический университет СингапурNanyang Technological UniversitySingapore20242906202412(14)536542Copyright © Сейткан А.С., Редферн С.Э., 20242024Сейткан А.С., Редферн С.Э.Seitkan A.S., Redfren S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1213

Железо-мышьяковый сплав является отходом новой технологии извлечения золота из упорных золото-мышьяковых концентратов – прямой восстановительной плавки. В данной статье представлены результаты исследования токсичности и стабильности Fe-As сплава в водных растворах. «Процедура определения характеристик токсичности выщелачиваним» (ПХТВ) была использована для оценки потенциальной токсичности твердого Fe-As сплава. Результаты ПХТВподобного теста позволяют предположить, что сплав нестабилен в кислотной среде (pH 2,88) и выделяет As в концентрациях, превышающих пороговый уровень токсичности более чем в четыре раза. Для сравнения, также, была оценена токсичность пыли арсената кальция. Было обнаружено, что пыль выделяет в 40 раз больше мышьяка, чем железо-мышьяковый сплав. Для оценки стабильности твердого Fe-As сплава была применена «Процедура выщелачивания искусственными (атмосферными) осадками» (ПВИО). Концентрация As в фильтратах ПВИО-подобного теста находились в пределах нормы, что свидетельствует об относительной стабильности Fe-As сплава в растворах с pH 5, подобных атмосферным осадкам. Длительные испытания на выщелачивание в экологически безопасном диапазоне pH от 5 до 9 при температуре 22°С показывают, что Fe-As сплава характеризуется высокой чувствительностью к кислым условиям среды. Растворимость мышьяка была высокой при pH5 и pH6, что позволяет предположить, что в долгосрочной перспективе сплав может проявлять подвижность в окружающей среде при воздействии атмосферных осадков и, конечно же, кислотных дождей. Однако в нейтральных и щелочных условиях pH, типичных для монополигонов, сплав сохраняет стабильность в течение длительного времени.

Iron-arsenic alloy is a waste-form of a novel gold recovery technology from gold-arsenicbearing concentrates. This study investigates toxicity and solubility of Fe-As alloy in aqueous solutions. Results of the TCLP-like test, to evaluate the potential toxicity of a solid Fe-As alloy, suggest that the alloy is not stable in acidic conditions (pH 2.88), and releases As in concentrations exceeding the TC threshold level by more than four times. Calcium arsenate dust toxicity has been also evaluated for comparison. It was found to release 40 times more As than iron-arsenic alloy. Concentrations of As in the SPLP-like test leachates were well within the regulatory limit, thus demonstrating the relative stability of the Fe-As alloy in normal meteoric waters (pH 5). Long-term leaching tests in the environmentally-relevant pH range of 5 to 9 at 22°С demonstrate that FeAs alloy is very susceptible to acidic pH conditions. Arsenic solubilization was high under acidic conditions (at pH5 and pH6), which suggests that in the long term it can be mobilized within the environment if exposed to meteoric waters, and certainly to acid rain. However, at the neutral and alkaline pH conditions typical of monofills it appears to be stable over the long term.

извлечение золотаFe-As сплавмышьяктоксичностьстабильностьgold recoveryFe-As alloyarsenictoxicitystabilityReferencesMagalhaes M. Arsenic. An environmental problem limited by solubility / M. Magalhaes // Pure and Applied Chemistry. – 2002. –10. – P. 1843-1850.Magalhaes M. Arsenic. An environmental problem limited by solubility / M. Magalhaes // Pure and Applied Chemistry. – 2002. –10. – P. 1843-1850.WHO. Guedelines for drinking-water quality. Second edition. Volume 1: Recommendations. World Health Organization, Geneva, 1998.WHO. Guedelines for drinking-water quality. Second edition. Volume 1: Recommendations. World Health Organization, Geneva, 1998.Seitkan A. Processing double refractory gold-arsenic-bearing concentrates by direct reductive melting / A. Seitkan, S.A.T. Redfern // Minerals Engineering. – 2016. – Vol. 98. – P. 286-302. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2016.08.017.Seitkan A. Processing double refractory gold-arsenic-bearing concentrates by direct reductive melting / A. Seitkan, S.A.T. Redfern // Minerals Engineering. – 2016. – Vol. 98. – P. 286-302. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2016.08.017.Patent KZ N 2015/0394.1 Method of processing gold arsenic-bearing sulfide concentrates / Seitkan A., Redfern S.A.T., March 2016.Patent KZ N 2015/0394.1 Method of processing gold arsenic-bearing sulfide concentrates / Seitkan A., Redfern S.A.T., March 2016.Thermal Behavior of Iron Arsenides Under Non-Oxidizing Conditions / А. Seitkan et al // ACS Omega. – 2020. – 5(12). – P. 6423-6428. DOI: 10.1021/acsomega.9b03928.Thermal Behavior of Iron Arsenides Under Non-Oxidizing Conditions / А. Seitkan et al // ACS Omega. – 2020. – 5(12). – P. 6423-6428. DOI: 10.1021/acsomega.9b03928.Kozmin Yu.A. Sposob pererabotki mysh’yaksoderzhashchikh materialov (in rus) / Yu.A. Kozmin, N.G. Serba, A.S. Kulenov – IC N1082849, 1984.Kozmin Yu.A. Sposob pererabotki mysh’yaksoderzhashchikh materialov (in rus) / Yu.A. Kozmin, N.G. Serba, A.S. Kulenov – IC N1082849, 1984.Mehta A.K. Investigation of new techniques for control of smelter arsenic bearing wastes. EPA-600/S2-81-049. U.S. Environmental Protection Agency, Industrial Environmental Research Laboratory, 1981.Mehta A.K. Investigation of new techniques for control of smelter arsenic bearing wastes. EPA-600/S2-81-049. U.S. Environmental Protection Agency, Industrial Environmental Research Laboratory, 1981.Izvlechenie zolota iz upornyh rud kombinirovannym sposobom / N.G. Serba et al // Sbornik nauchnyh trudov VNIITSVETmeta / VNIITSVETmet. – 2000. – P. 285-288.Izvlechenie zolota iz upornyh rud kombinirovannym sposobom / N.G. Serba et al // Sbornik nauchnyh trudov VNIITSVETmeta / VNIITSVETmet. – 2000. – P. 285-288.USEPA. Method 1311: Toxicity Characteristic Leaching Procedure, 1992. Available from: http://www.epa.gov/hw-sw846/sw-846-test-method-1311-toxicity-characteristic-leaching-procedure.USEPA. Method 1311: Toxicity Characteristic Leaching Procedure, 1992. Available from: http://www.epa.gov/hw-sw846/sw-846-test-method-1311-toxicity-characteristic-leaching-procedure.USEPA. Method 1312: Synthetic Precipitation Leaching Procedure, 1992. Available from: https://www.epa.gov/hw-sw846/sw-846-test-method-1312-synthetic-precipitation-leachingprocedure.USEPA. Method 1312: Synthetic Precipitation Leaching Procedure, 1992. Available from: https://www.epa.gov/hw-sw846/sw-846-test-method-1312-synthetic-precipitation-leachingprocedure.Department of the Environment. Arsenic-bearing wastes. Waste Management Paper, (20), 1980.Department of the Environment. Arsenic-bearing wastes. Waste Management Paper, (20), 1980.Swash P.M. Synthesis, characterisation and solubility testing of solids in the Ca-Fe-AsO4 system / P.M. Swash, A.J. Monhemius // In Sudbury 95 – Mining and the environment / CANMET. – Ottawa, Canada, 1995. – P.17-28.Swash P.M. Synthesis, characterisation and solubility testing of solids in the Ca-Fe-AsO4 system / P.M. Swash, A.J. Monhemius // In Sudbury 95 – Mining and the environment / CANMET. – Ottawa, Canada, 1995. – P.17-28.Leist M. Evaluation of leaching tests for cement-based immobilization of hazardous compounds / M. Leist, R.J. Casey, D. Caridi // Journal of Environmental Engineering Asce. – 2003. – P. 129:637-641.Leist M. Evaluation of leaching tests for cement-based immobilization of hazardous compounds / M. Leist, R.J. Casey, D. Caridi // Journal of Environmental Engineering Asce. – 2003. – P. 129:637-641.Hopkin W. The problem of arsenic disposal in non-ferrous metals production / W. Hopkin // Environmental Geochemistry and Health. – 1989. – № 3-4. – P. 101-112.Hopkin W. The problem of arsenic disposal in non-ferrous metals production / W. Hopkin // Environmental Geochemistry and Health. – 1989. – № 3-4. – P. 101-112.USEPA. 40 CFR Part 261. Federal Register, March 29, 1990.USEPA. 40 CFR Part 261. Federal Register, March 29, 1990.Wusaty A. Bakyrchik mining venture. Kyzyl Gold Project. Environmental Feasibility Study / A. Wusaty, D. Douglas // Sustainability Pty Ltd., 2011.Wusaty A. Bakyrchik mining venture. Kyzyl Gold Project. Environmental Feasibility Study / A. Wusaty, D. Douglas // Sustainability Pty Ltd., 2011.Harris G.B. The disposal of arsenical solid residues / G.B. Harris, S. Monette // Productivity and Technology in the Metallurgical Industries / TMS-AIME/GDMB Joint Symposium. Cologne, Germany. –1989. – P. 545-559.Harris G.B. The disposal of arsenical solid residues / G.B. Harris, S. Monette // Productivity and Technology in the Metallurgical Industries / TMS-AIME/GDMB Joint Symposium. Cologne, Germany. –1989. – P. 545-559.Schwertmann U. Iron oxides in the laboratory: Preparation and characterization / U. Schwertmann, R.M. Cornell // Weiheim, New York, Basel and Cambridge, 1991.Schwertmann U. Iron oxides in the laboratory: Preparation and characterization / U. Schwertmann, R.M. Cornell // Weiheim, New York, Basel and Cambridge, 1991.Emmet M. Environmental stability of As-iron hydroxides / M. Emmet, G. Khoe // Proceeding EPD Congress. – 1994. – P. 153-166.Emmet M. Environmental stability of As-iron hydroxides / M. Emmet, G. Khoe // Proceeding EPD Congress. – 1994. – P. 153-166.Swash P.M. Hydrothermal precipitation from aqueous solutions containing iron (III), arsenate and sulphate / P.M. Swash, A.J. Monhemius // Hydrometallurgy. – 1994. – 94. – P. 177-190.Swash P.M. Hydrothermal precipitation from aqueous solutions containing iron (III), arsenate and sulphate / P.M. Swash, A.J. Monhemius // Hydrometallurgy. – 1994. – 94. – P. 177-190.NEN 7345, 1995. Leaching characteristics of solid earthy and stony building and waste materials.NEN 7345, 1995. Leaching characteristics of solid earthy and stony building and waste materials.

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