ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ СОРБЦИИ И ИЗОТЕРМЫ СОРБЦИИ ЗОЛОТА И СЕРЕБРА ИЗ ПРОДУКТА «ПИТАНИЕ СОРБЦИИ ОГАРКА» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕЛЕКТИВНЫХ СОРБЕНТОВ ПО ЗОЛОТУ И СЕРЕБРУ

АННОТАЦИЯ

В данном статьи исследовано кинетика сорбции и изотерма сорбции золота и серебро из продуктов «питание сорбции огарка» с использованием селективных сорбентов по золоту и серебру, а также активированного угля используемый на ГМЗ-3. На основание проведенных опытов для определения кинетики сорбции определена зависимость количества веществ, поглощенного ионитом от времени а также для изотермы сорбции характеризует состояние ионообменного равновесия при постоянной температуре, показывает зависимость количества вещества поглощенного ионитом от концентрации вещества в растворе и позволяет судить о селективности ионита.

ABSTRACT

In this article, the sorption kinetics and sorption isotherms of gold and silver from «sorption food of cinder» products using selective sorbents for gold and silver, as well as activated carbon used at GMZ-3, were investigated. Based on the conducted experiments, to determine the sorption kinetics, the dependence of the amount of substances absorbed by the ion exchanger on time was determined, and for the sorption isotherm, it characterizes the state of ion exchange equilibrium at constant temperature, shows the dependence of the amount of substance absorbed by the ion exchanger on the concentration of the substance in the solution, and allows us to judge the selectivity of the ion exchanger.

Ключевые слова: кинетика сорбции, изотерма сорбции, пульпа, упорная руда, сорбция Кемих, смола, отрегенерированный уголь.

Keywords: sorption kinetics, sorption isotherm, pulp, hard ore, Kemix sorption, resin, regenerated coal.

Введение

Сорбция золота и серебра из технологических растворов в промышленных условиях осуществляется в динамике пропускания растворов через слой сорбента с определенной скоростью в сорбционных колоннах. Процесс динамического насыщения сорбента состоит из двух стадий, отличающихся друг от друга законами распределения сорбируемого элемента как во времени сорбции, так и по высоте слоя сорбента. [1, с 16; 2, с 12].

Поскольку в растворе золото и серебро содержится в виде анионных цианидных комплексов, сорбент должен обладать свойствами анионита. В качестве сорбентов, используется ионообменные анионные смолы или активированный уголь [3, с 431].

Определение скорости достижения равновесия при сорбции, что важно для понимания процессов, в которых нужно контролировать время или эффективность сорбции [4, с 135]. Анализ кинетических кривых позволяет определить лимитирующую стадию сорбции и понять, как сорбат взаимодействует с сорбентом. Кинетика сорбции помогает оценить скорость и эффективность использования нового сорбента в реальных условиях. Понимание кинетики сорбции позволяет оптимизировать условия сорбции, такие как температура, концентрация и время контакта [5, с 101].

Изотермы сорбции позволяют вычислить удельную поверхность материала, то есть площадь поверхности, доступную для сорбции сорбата [6, с 9].

Материалы и методы исследования

Кинетика сорбции показывает зависимость количества вещества, поглощенного ионитом от времени, определение кинетики сорбции проводят при соотношении V_{сорбента}: V_{пульпы (раствора)} = 1:10÷50 (в зависимости от содержания металла в жидком фазе пульпы). Соотношение V_{сорбента}: V_пульпы=1:50 выбирается для пульпы, приготовленной из продуктов «питание сорбции огарка» ГМЗ-3, где предполагаемое содержание металла в жидком фазе пульпы будет более 0,8-0,9 мг/л, в остальных случаях определение кинетики сорбции проводится при соотношении V_{сорбента}: V_пульпы=1:50 для активированного угля и смолы. Кинетику сорбции снимают при воздушном перемешивании пульпы (раствора) со сорбентом в течение 6, 12, 18, 24, 36, 48, 72, 96 часов, минимальное количество  активированного угля и смолы для анализа (соответственно загрузки в один лабораторный пачук) составляет 200 мл.

Изотерма сорбции характеризует состояние ионообменного равновесия при постоянной температуре, показывает зависимость количества вещества поглощенного ионитом от концентрации вещества в растворе и позволяет судить о селективности ионита, определение изотермы сорбции проводят при соотношениях для активированного угля и смолы V_{сорбента} :V_пульпы = 1:10; 1:20; 1:25; 1:33; 1:50. Минимальное количество активированного угля и смолы для анализа составляет 200  мл, объем пачука-10000мл.

Для нормального ведения процесса сорбционного цианирования количество пульпы в одном пачуке должно быть не менее 10000 мл. Заранее рассчитанные объемы исходной пульпы (раствора) и ионита (выше приведенные соотношения) контактировали при воздушном перемешивании в течение заданного времени (время задается после определения кинетики сорбции).

Результаты и обсуждения

Для определения кинетику сорбции первоначально готовили пульпу с заданной плотностью и в равных объемах (по 10 литров) загрузили в восемь лабораторных пачуках. Далее определяли исходный рН пульпы и в каждом пачуке, используя предварительно взвешенную навеску СаО, доводят рН до 10,5-10,8 (СаО добавляли небольшими порциями, после 2 минут агитации определяли изменение значения рН по рН-метру). После доведения рН до 10,5-11,0, в пульпу одновременно подавали заранее рассчитанное количество NaCN (в зависимости от характеристики пульпы концентрация NaCN составляет 0,25=1г/л) и активированного угля и смолы в количестве по 200 мл в каждый пачук.

Во время опыта ввели непрерывный контроль за процессом, следили за тем, чтобы пульпа не выплёскивалась из пачуков, проводили корректировку pH и NaCN каждые 2 часа в течение первых 6 часов, далее 1 раз в 12 часов (для определения кинетики из цианистых пульп и растворов).

Далее по истечении заданного времени (первый пачук через 6 часов, второй через 12 часов и т.д.) отключали воздух, пульпу из пачука переносили на сито с размерами ячеек 0,4 мм для отделения смолы от пульпы, пачук тщательно промывали от остатков твердой фазы и смолы. Всю смолу собирали на сите, промывали водопроводной водой, сушили при температуре 80⁰ С, взвесили и сдали на определение содержания золота и серебро (примеси по необходимости). Пульпу (раствор), промывную воду с использования NaCN обезвреживали 1% раствором KMnO₄ и отправили в сброс. Показатели и результаты опыта показано в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты опыта по определению кинетике сорбции золота и серебро с применением смолы и активированного угля

По результатам определения содержания золота и серебро в смоле построены графики кинетики сорбции, на оси ординат которого откладывали емкость ионита, а на оси абсцисс время сорбции (рис.1.)

Рисунок 1. Кинетика сорбции золота и серебро с применением смолы

По результатам определения содержания золото и серебро в активированном угле построены графики кинетики сорбции, на оси ординат которого откладывают ёмкость ионита, а на оси абсцисс время сорбции (рис.2.).

Рисунок 2. Кинетика сорбции золота и серебро с применением активированного угля

После определения кинетику сорбции проведены опыты по опреледению изотермы сорбции. Результаты опыта по определению изотермы сорбции золота и серебро с применением смолыи активированного угля указаны в таблицах 2-3.

Таблица 2.

Результаты опыта по определению изотермы сорбции золота и серебро с применением смолы

По результатам определения содержания золота и серебро построен график изотермы сорбции, по оси абсцисс откладывали содержание золота в жидкой фазе, а по оси ординат содержание в смоле соответственно при каждом соотношении объема смолы к объему пульпы (рис.3.).

Рисунок 3. Изотермы сорбции золота и серебро с применением смолы

Таблица 3.

Результаты опыта по определению изотермы сорбции золота и серебро с применением активированного угля

По результатам определения содержания золота и серебро построен график изотермы сорбции, по оси абсцисс откладывали содержание золота в жидкой фазе, а по оси ординат содержание в угле соответственно при каждом соотношении объема угля к объему пульпы (рис.4.).

Рисунок 4. Изотермы сорбции золота и серебро с применением активированного угля

Заключение

По определение кинетики сорбции «продукта питание сорбции огарка» полученным результатом видно, что растворимость золота и серебро дал наилучшие результаты в течение 48 часов.

Через 48 часов растворимости металлов не наблюдается. Содержание золота в смоле составляет 0,377 г/кг, содержание серебра 1,041 г/кг, а также в отрегенерированном угле содержание золота 0,371 г/кг и для серебра 1,382 г/кг соответственно. На основании полученных результатов определено оптимальное время проведения процесса сорбции – 48 часов.

По результатам определения изотермы сорбции золота и серебра установлено, что наилучшие результаты получены при использовании смолы, при соотношении объема смолы к объему пульпы 1:20.

Список литературы:

1. Барченков В.В.  Сорбция золота из технологических растворов. // Золотодобыча. – 2016. Январь. – №206. – С.
2. А.У. Самадов, Н.Б. Хужакулов, У.У. Хужамов, Ф.М. Махмудова. Изучение возможности усовершенствования технологии переработки руд месторождений «Аджибугут». Academy. 5 (68). С. 11-14.
3. К.С. Санакулов, Ф.И.Саломов, А.С.Хасанов. Всё о золоте. // Ташкент: Турон замин зиё. – 2017. – 456 с.
4. К.Л. Тимофеев, Г.И. Мальцев, А.В. Свиридов. Кинетика сорбции ионов индия, железа и цинка на модифицированном монтмориллоните. // ВЕСТН. МОСК. УН-ТА. СЕР. 2. ХИМИЯ. – 2017. Т. 58. – № 3. С. 135-143.
5. A.B. Семенович, С.Р. Лоскутов. Кинетика сорбции катионных красителей модифицированной корой хвойных древесных пород сибири. // Химия растительного сырья. – 2015. – №4. С. 101-109.
6. Л.В. Адамова, А.П. Сафронов. Сорбционный метод исследования пористой структуры наноматериалов и удельной поверхности наноразмерных систем. Учебное пособие. // Екатеринбург. – 2008. – 62 с.