Доктор технических наук, проф., заведующий кафедрой металлургии цветных металлов (МЦМ)
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
Dr. Sci. (Eng.), Prof., Head of the Department of metallurgy non-ferrous metals (MNFM)
620002, Ekaterinburg, Mira str., 19
Кандидат технических наук, вед. инженер кафедры МЦМ
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
Cand. Sci. (Eng.), Senior engineer, Department of MNFM
620002, Ekaterinburg, Mira str., 19
Инженер-исследователь кафедры МЦМ
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
Research engineer, Department of MNFM
620002, Ekaterinburg, Mira str., 19
Кандидат технических наук, доцент кафедры МЦМ
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
Cand. Sci. (Eng.), Associated prof., Department of MNFM
620002, Ekaterinburg, Mira str., 19
Процесс очистки сульфатных цинковых растворов определяет технологические, экономические и экологические результаты производства. Поскольку в последнее время наблюдается постоянный рост содержания галогенидов в продуктивных растворах цинкового производства вследствие переработки техногенного цинксодержащего сырья, то становится особо актуален поиск способов очистки цинковых растворов от галогенидов, в частности от фтора, с помощью разнообразных методов. Цель данной работы состояла в исследовании эффективности акаганеита в качестве сорбента для очистки сульфатных растворов цинкового производства от фторид-ионов. При этом особенно важно выбрать носитель для сорбента, поскольку из-за наноразмерности частиц акаганеита фильтрация раствора от сорбента проблематична. По поверхностным характеристикам и физико-химическим свойствам наиболее подходящими носителями для этих целей являются гипс и красный шлам глиноземного производства. В экспериментах использовали сульфатный цинковый раствор (100 г/дм3 Zn2+, рН = 4,5), содержащий 26,8–111,4 мг/дм3 F–. Максимальное значение емкости по фторид-иону показал красный шлам вследствие образования F–Al-комплексов. Наибольшее извлечение фтора продемонстрировал красный шлам с импрегнированным акаганеитом при повышенной температуре, позволяющей проявить свойства сорбента и ускорить поверхностный процесс обмена ОН– ↔ F–. Сорбент на основе гипса успешно удалял фтор за счет высвобождения активных ионов кальция и образования фторида кальция. Количество удаленного фтора зависит от материала сорбента, его расхода, продолжительности и температуры сорбции. Определены оптимальные условия обработки (при рН = = 5,5): температура – 60 °С, продолжительность процесса – 120 мин, расход композитного сорбента – 20÷30 г/дм3. Показано, что для очистки цинковых растворов от галогенидов наиболее подходящими являются композитные сорбенты на основе красного шлама или гипса с импрегнированным акаганеитом (β-FeOOH). Их применение позволяет достичь в реальном диапазоне рН технологических растворов высоких значений емкости и глубины очистки от ионов фтора (до 98– 99 %). Указанные сорбенты могут быть подвергнуты регенерации в растворе щелочи, после чего использованы повторно (до 3–4 циклов).
The process of zinc sulfate solution purification determines process, economic and environmental production results. Since recently there has been a constant increase in the content of halides in pregnant solutions of zinc production due to the processing of technogenic zinc-containing raw materials, it is relevant to search for methods for removing halides, in particular fluorine, from zinc solutions using a variety of materials. The purpose of this paper was to investigate the effectiveness of akaganeite as an sorbent for fluoride ion removal from zinc sulfate solutions. When using akaganeite, it is especially important to choose a carrier for the sorbent since the nanosized particles of akaganeite make it difficult to clean the solution from the sorbent. Most suitable carriers for this purpose in terms of surface characteristics and physicochemical properties are gypsum and red mud of alumina production. Experiments used a zinc sulfate solution (100 g/dm3 Zn2+, pH = 4.5) containing 26.8–111.4 mg/dm3 F–. The maximum fluoride ion capacity was shown by red mud due to the formation of F–Al complexes. The highest fluorine recovery was demonstrated by red mud with impregnated akaganeite at elevated temperature that facilitates showing akaganeite properties and accelerates the surface ОН– ↔ F– exchange process. The gypsum-based adsorbent successfully removed fluorine due to calcium ions released and calcium fluoride formed. The amount of fluorine removed depends on the sorbent material, its consumption, sorption duration and temperature. The optimal processing conditions were (at pH = 5.5): temperature – 60 °C, process duration – 120 min, composite sorbent consumption – 20÷30 g/dm3. It was shown that composite sorbents based on red mud or gypsum with impregnated akaganeite (β-FeOOH) are most suitable for cleaning zinc solutions from halides. These adsorbents make it possible to achieve the greatest capacity and degree of fluoride ion removal (up to 98–99 %) in the actual pH range of process solutions. The abovementioned sorbents can be regenerated in an alkali solution, and then reused (up to 3–4 cycles).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.