Изучение влияния лигносульфоната натрия, анионных поверхностно-активных веществ и их смесей на показатели цементации ионов меди цинком

Изучено влияние лигносульфоната натрия (ЛСН), анионных поверхностно-активных веществ (ПАВ) (додецилсульфата натрия (ДСН), додецилбензолсульфоната натрия (ДДБСН)) и их смесей на показатели цементации меди цинком. Полученные результаты свидетельствуют о снижении скорости цементации меди при увеличении концентраций ЛСН и ДДБСН. Также был зафиксирован избыточный расход цинка на цементацию ионов меди в связи с адсорбцией отрицательно заряженных ионов ЛСН и ДДБСН на положительно заряженных катодных участках цементатора и цементата. Это привело к уменьшению скорости роста зародышей частиц меди, расходованию энергии на формирование новых центров зародышеобразования и созданию условий для снижения перенапряжения выделения водорода. При этом увеличение температуры приводило к снижению расходования цементатора в присутствии ЛСН. Исследуемые ПАВ можно разместить по степени возрастания негативного влияния на цементацию ионов меди в следующий ряд: ДСН < ДДБСН < ЛСН. Испытание смеси ЛСН + ДСН показало ее неоднородное влияние на скорость цементации при исследуемых температурах. В случае использования смеси ЛСН + ДДБСН было зафиксировано линейное снижение скорости цементации ионов меди при повышении концентрации ДДБСН с одновременным ростом расхода цементатора. В связи с обнаруженным негативным влиянием исследуемых реагентов предложен способ очистки растворов от органических примесей с помощью высокослоистого алюмосиликата, модифицированного катионным ПАВ. Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности удаления органических примесей из растворов, что позволило повысить скорость цементации в присутствии смеси ЛСН + ДДБСН на 50 %, одновременно сократив расход цементатора.

1. Alfantazi A.M., Dreisinger D.B. Foaming behavior of surfactants for acid mist control in zinc electrolysis processes. Hydrometallurgy. 2003. Vol. 69. No. 1-3. P. 57—72. DOI: 10.1016/S0304-386X(03)00002-1.

2. Freire N.H.J., Majuste D., Angora, M.A., Ciminelli V.S.T. The effect of organic impurities and additive on nickel electrowinning and product quality. Hydrometallurgy. 2017. Vol. 169. P. 112—123. DOI: 10.1016/j.hydromet.2016.12.009.

3. Dang D.M.T., Dang C.M., Fribourg-Blanc E. Investigation of the influence of different surfactants on controlling the size of silver nanoparticles. Int. J. Nanotechnol. 2015. Vol. 12. No. 5-7. P. 505—514. DOI: 10.1504/IJNT.2015.067908.

4. Yue S.X., Su Y.C., Luo Z.B., Yu Q.S., Tursun R., Zhang J. Influence of surfactant interaction on ultrafine copper powder electrodeposition. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2019. Vol. 50. No. 7. P. 856—863. DOI: 10.1002/mawe.201800103.

5. Demeev B.B., Dauletbay A., Nauryzbaiev M.K. The effect of organic surface-active additives upon the kinetics of electrodeposition of ultrafine copper powder. Chem. Eng. Trans. 2016. Vol. 47. P. 211—216. DOI: 10.3303/CET1647036.

6. Li Q., Zhao Y., Zhang C. Influence of cetyltrimethylammonium bromide and sodium lauryl sulfate on production of zinc powders by alkaline electrowinning. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2014. Vol. 55. No. 1. P. 65—72. DOI: 10.3103/S1067821214010131.

7. Salem J.K., Hammad T.M., Almoqayyed S., Hejazy N.K. Influence of cationic surfactant and temperature on the growth of ZnO nanoparticles. Tenside, Surfactants, Detergents. 2018. Vol. 55. No. 3. P. 188—195. DOI: 10.3139/113.110563.

8. Owusu G., Dreisinger D.B., Peters E. Interfacial effects of surface-active agents under zinc pressure leach conditions. Metal. Mater. Trans. B. 1995. Vol. 26. No. 1. P. 5—12. DOI: 10.1007/BF02648972.

9. Owusu G., Dreisinger D.B. Interfacial properties determinations in liquid sulfur, aqueous zinc sulfate and zinc sulfide systems. Hydrometallurgy. 1996. Vol. 43. No. 1-3. P. 207—218.

10. Owusu G., Peters E., Dreisinger D.B. Surface tensions and contact angles due to lignin sulphonates in the system: Liquid sulphur, aqueous zinc sulphate and zinc sulphide. Canad. J. Chem. Eng. 1992. Vol. 70. No. 1. P. 173—180. DOI: 10.1002/cjce.5450700125.

11. Karavasteva M. The effect of certain surfactants on the cementation of copper by suspended zinc particles. Hydrometallurgy. 1996. Vol. 43. No. 1—3. P. 379—385.

12. Karavasteva M. The influence of copper on the effect of certain surfactants during the cementation of cadmium by suspended zinc particles. Hydrometallurgy. 1998. Vol. 48. No. 3. P. 361—366.

13. Karavasteva M. The effect of certain surfactants on the cementation of nickel from zinc sulphate solutions by suspended zinc particles in the presence of copper. Canadian Metallurgical Quarterly. 1999. Vol. 38. No. 3. P. 207—210. DOI: 10.1016/S0008-4433(99)00008-7.

14. Karavasteva M. The effect of certain surfactants on the cementation of cobalt from zinc sulphate solutions by suspended zinc particles in the presence of copper or antimony. Canadian Metallurgical Quarterly. 2001. Vol. 40. No. 2. P. 179—184. DOI: 10.1179/000844301794388416.

15. Granata G., Tsendorj U., Liu W., Tokoro C. Direct recovery of copper nanoparticles from leach pad drainage by surfactant-assisted cementation with iron powder. Colloids and Surface. A. 2019. Vol. 580. 123719. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2019.123719.

16. Begletsova N., Selifonova E., Chumakov A., Al-Alwani A., Zakharevich A., Chernova R., Glukhovskoy E. Chemical synthesis of copper nanoparticles in aqueous solutions in the presence of anionic surfactant sodium dodecyl sulfate. Colloids and Surface. A. 2018. Vol. 552. P. 75—80. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2018.05.023.

17. Cheng X., Zhang X., Yin H., Wang A., Xu Y. Modifier effects on chemical reduction synthesis of nanostructured copper. Applied Surface Science. 2006. Vol. 253. P. 2727— 2732. DOI: 10.1016/j.apsusc.2006.05.125.

18. Zaabar A., Aitout R., Amoura D., Maizia R., Makhloufi L., Saidani B. Effect of nettle plant extract on the overconsumption diminution of zinc as sacrificial metal during cementation of copper. Miner. Eng. 2019. Vol. 142. No. 105933. DOI: 10.1016/j.mineng.2019.105933.

19. Zaabar A., Aitout R., Makhloufi L., Alilat K., Maziz S., Saidani B. Effect of nettle plant extract on the cementation of copper onto zinc in acidic sulfate solutions. Hydrometallurgy. 2013. Vol. 136. P. 58—64. DOI: 10.1016/j.hydromet.2013.03.004.

20. El-Saharty A.A., El-Nammamy N.H., El-Araby H.A. Sodium diethyldithiocarbamate as accelerator of the rate of copper cementation. Egypt. J. Aquatic Res. 2015. Vol. 41. P. 289—293. DOI: 10.1016/j.ejar.2015.08.002.

21. Kolmachikhina E.B., Ryzhkova E.A., Dmitrieva D.V., Sviridov V.V., Naboichenko S.S. Lignosulfonate, anionic surfactants and their mixtures influence on water solutions surface tension and zinc concentrate pressure leaching. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2019. Vol. 525. No. 1. 012023. DOI: 10.1088/1757-899X/525/1/012023.

22. Хазиева Э.Б., Свиридов В.В., Меньщиков В.А., Набойченко С.С. Влияние поверхностно-активных веществ на состояние серы при автоклавном выщелачивании цинковых концентратов. Цвет. металлы. 2017. No. 2. С. 46—50. DOI: 10.17580/tsm.2017.02.07.

23. Ординарцев Д.П., Свиридов А.В., Свиридов В.В. Адсорбционное извлечение ванадия, молибдена и вольфрама из кислых растворов на модифицированном монтмориллоните. Журн. физ. химии. 2018. Т. 92. No. 10. С. 1648—1652. DOI: 10.1134/S0036024418100229.