Ученые Уральского федерального университета (УрФУ) подобрали «растворитель» — поверхностно-активное вещество (ПАВ), в частности лигносульфонат, — который переводит в раствор ценные металлы. Лигносульфонат является отходом целлюлозно-бумажного производства, он дешевый и нетоксичный. Таким образом ученые решили сразу две серьезные задачи: утилизация отходов и переработка руд и концентратов. Описание механизма действия ПАВ исследователи опубликовали в журнале Langmuir. Работу поддержал Российский научный фонд (проект № 22-79-10290).
Образцы руды, с которой работают специалисты лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов УрФУ. Фото: Родион Нарудинов / УрФУ
«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 нужно, чтобы, с одной стороны, понимать, как 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
Лигнин — сложное полимерное соединение, содержится во всех видах наземных растений. Лигносульфонат — производное лигнина, 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. Так, к примеру, синтетические ПАВ являются основным действующим компонентом моющих средств, шампуней, косметики. Пищевые ПАВ используют для улучшения потребительских свойств кондитерских, хлебобулочных, молочных продуктов.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Уральского федерального университета