Недорогое и нетоксичное вещество поможет извлекать ценные металлы

11:22, 12 мая 2023

Ученые придумали, как использовать отходы производства для переработки руды

Новая технология поможет извлекать ценные компоненты из сложного сырья. Фото: Родион Нарудинов.

Ученые Уральского федерального университета подобрали «растворитель» — поверхностно-активное вещество (ПАВ), в частности лигносульфанат — который способствует переводу в раствор ценных металлов. Лигносульфанат является отходом целлюлозно-бумажного производства, он дешевый и нетоксичный. Таким образом ученые решили сразу две серьезные задачи: утилизация отхода и переработка руд и концентратов. Описание механизма действия ПАВ в условиях, моделирующих процессы автоклавного выщелачивания, исследователи опубликовали в журнале Langmuir. Работу поддержал Российский научный фонд (проект № 22-79-10290).

«Мы исследовали механизм действия очень сложного по структуре поверхностно-активного вещества, которое одновременно является смачивателем, диспергатором и стабилизатором по отношению к поверхности рудного концентрата. В автоклавных технологиях извлечения металлов этот ПАВ — лигносульфонат — используют с 1970-х. Однако его эффективность все еще недостаточно изучена, предметно не изучался и механизм действия. А учитывая, что на сегодня в переработку вовлекаются бедные руды, руды двойной и тройной упорности, использование ПАВ для переработки таких руд становится еще более актуальным», — говорит соавтор разработки, старший научный сотрудник лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов УрФУ Татьяна Луговицкая.

Ученые исследовали все стадии действия ПАВ при выщелачивании концентратов в автоклавных условиях. Это важно для понимания и поможет, с одной стороны, управлять процессом извлечения ценных металлов — цинка, меди, свинца и других. А с другой — регулировать эффективность действия ПАВ и расширить их номенклатуру.

«Технология извлечения ценных металлов из руд многостадийна. На разных этапах переработки происходят разные процессы, и где-то ПАВ эффективен, а где-то — нет, и приходится увеличивать его дозировку, что плохо сказывается на конечном товарном продукте. Кроме того, в процессе выщелачивания выделяется элементная сера, которая замедляет процесс и образует диффузионные пленки. Нам же удалось выяснить, почему этот ПАВ на разных стадиях действует по-разному. Это позволяет регулировать процесс извлечения в раствор металлов, делать его более эффективным и менее затратным. Кроме того, знание механизма открывает новые возможности разработки более сложных композиций, состоящих из нескольких ПАВ, тем самым позволит еще больше повышать эффективность извлечения металлов», — поясняет Татьяна Луговицкая.

Отметим, технологии извлечения цветных металлов из сложных руд развивают сегодня во всем мире. Если раньше добывали руду, богатую металлами, то на сегодня запасы таких руд истощаются. И перед промышленными компаниями встает вопрос переработки бедных труднообогатимых руд. И одно из направлений, которое развивают в мире — использование различных ПАВ. Так, технологии выщелачивания с помощью ПАВ активно развивают в Канаде, Китае, Южной Африке. В России это направление только разрабатывается. Уральская технология переработки минерального сырья с использованием ПАВ поможет переработать руды России, Казахстана, Монголии и Узбекистана с высокой степенью извлечения цветных, благородных и редких металлов.

Справка

Лингин — сложное полимерное соединение, содержится во всех видах наземных растений. Лигносульфонат — производное лингина, продукт технологической переработки растительного древесного сырья на целлюлозно-бумажных предприятиях. Лигносульфонат нетоксичен, не обладает раздражающим и аллергическим действием, по российской классификации относится к самому низкому классу опасности.

Поверхностно-активные вещества — химические соединения, адсорбирующиеся на поверхности раздела фаз (тел) и образующие на ней слой повышенной концентрации (адсорбционный слой). ПАВ ис­поль­зу­ют­ся или при­сут­ст­ву­ют почти во всех областях производственной деятельности и сферах потреб­ле­ния. Тор­го­вые на­зва­ния и мар­ки промышленных ПАВ и ком­по­зи­ций на их ос­но­ве ис­чис­ля­ют­ся ты­ся­ча­ми. К примеру, синтетические ПАВ являются основным действующим компонентом моющих средств, шампуней, косметики. Пищевые ПАВ используют для улучшения потребительских свойств кон­ди­тер­ских, хле­бо­бу­лоч­ных, молочных про­дук­тов.