ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ОЗОНА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

Обобщены результаты исследований применения озона для извлечения цветных, редких и благородных металлов из руд, концентратов обогащения и техногенного сырья, выявленные из мировых научных публикаций и в патентной литературе с начала XX века. Озон является сильным окислителем, окислительный потенциал которого в 1,5 раза превышает потенциал хлора в кислой среде. С участием озона растворяются даже упорные металлы и минералы. Его использование для извлечения металлов из минерального сырья не сопровождается загрязнением продуктов переработки и образованием вредных отходов. Представлено значительное количество исследований применения озона для растворения золота и других благородных металлов в минеральных кислотах, показывающих повышение извлечения металлов в раствор. Исследованы цианидное и тиокарбамидное выщелачивание золота из минерального сырья при замене кислорода озоном. Приведены результаты чанового и кучного выщелачивания цветных и благородных металлов с применением озона, полученного облучением воздуха или кислорода ультрафиолетом, в частности с использованием фотоэлектрохимической обработки, по результатам которых запатентованы новые технологии. Дана оценка эффективности применения озона для флотационного обогащения минерального сырья, очистки и обезвреживания растворов и твердых продуктов металлургической переработки, регенерации других окислителей, извлечения металлов из технологических растворов. Обобщены результаты исследований применения озона для чанового выщелачивания металлов из упорных сульфидных руд и сульфидных концентратов обогащения в растворе кислоты, а также изучения кинетики окисления с участием озона сульфидных минералов меди, железа, цинка и молибдена. Приведены и проанализированы результаты использования сочетания озона с другими окислителями – пероксидом водорода и ионами железа (III) – для извлечения металлов из сульфидного минерального сырья в растворе серной кислоты. По результатам большинства проведенных исследований можно заключить, что применение озона эффективно для извлечения металлов из минерального сырья: повышаются технологические показатели процессов (извлечение металлов в раствор, селективность извлечения металлов из комплексного сырья) и снижается продолжительность переработки.

1. Филиппов А.П., Нестеров Ю.В. Редокс-процессы и интенсификация выщелачивания металлов. М.: Изд. дом «Руда и металлы», 2009.

2. Лунин В.В., Самойлович В.Г., Ткаченко С.Н., Ткаченко И.С. Теория и практика получения и применения озона: Монография. М.: МГУ, 2016.

3. Чкония Т.К., Пурцеладзе Х.Г. Масленцова Т.А., Шишоашвили Э.Н., Чхаидзе И.В., Сванидзе М.И., Сванидзе Л.К., Авалиани М.А., Лежава Т.Т., Барнова Н.В. Применение озона для флотации полиметаллических сульфидных руд. Неорганическая химия. 2008. Т. 34. No. 2. С. 133—138.

4. Сыса А.Б., Афанасенко Е.Н., Афанасенко А.И. Способ флотационного обогащения: Пат. No. 2149689 (РФ). 2000.

5. Секисов А.Г., Кондратьев С.А., Тапсиев А.П., Лавров А.Ю., Шкатов В.Ю., Хакулов В.А., Федоров А.С. Способ флотационного обогащения руд, содержащих суль фидные минералы и золото: Пат. No. 2426598 (РФ). 2011.

6. Чантурия В.А., Иванова Т.А., Хабарова И.А., Рязанцева М.В. Влияние озона при воздействии наносекундными электромагнитными импульсами на физико-химические и флотационные свойства поверхности пирротина. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2007. No. 1. С. 91—99.

7. Александрова Т.Н., Ромашев А.О., Павлова У.М. Способ флотационного извлечения редких металлов: Пат. No. 2612162 (РФ). 2017.

8. Чижиков Д.М., Френц Г.С. К вопросу осаждения железа при очистке сульфатных растворов цинка. В сб.: Юб. сб. трудов 1930—1940 Моск. ин-та «Цветметзолото» им. М.И. Калинина. Вып. 9. М.—Л.: Госметаллургиздат, 1940. С. 462—467.

9. Шатунов И.С. Способ выщелачивания цинка из сырых сульфидных цинковых и свинцово-цинковых концентратов: А.с. No. 63627 (СССР). 1944.

10. Qian Kun Jing,Xing Yu Liu, Jian Kang Wen. A novel iron oxidation process in zinc leaching solution by ozone. Advanced Materials Research. 2014. Vol. 900. P. 35—38. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.900.35.

11. Rendall J.S. Process for production of alumina from ore bodies containing aluminum: Pat. No. 5997828 (USA). 1999.

12. Bolton G.L., Sefton V.B., Zubryckyj N. Removal of manganese ions from zinc and manganese containing solutions: Pat. No. 0013098 (EP). 1980.

13. Зинченко И.М., Яншина М.В., Беляев П.Г. Исследование процесса выделения селена из селенидных растворов с помощью озона. В сб.: Озон. Получение и применение: Тез. докл. 2-й Всесоюзн. конф. М.: МГУ, 1991. С. 132—134.

14. Крылова Л.Н., Панин В.В., Воронин Д.Ю., Самосий Д.А. Озон в гидрометаллургии. В сб.: Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии: Матер. 26-го Всероссийск. семинара (18 декабря 2003 г.). М.: Университет и школа, 2003. С. 58—66.

15. Чкония Т.К. Получение диоксида марганца озонированием марганецсодержащих растворов. В сб.: Озон. Получение и применение: Тез. докл. 2-й всесоюзн. конф. М.: МГУ, 1991. С. 136—137.

16. Данилов Н.Ф., Кудряшов В.П., Седых А.М., Каменских А.А., Шашин А.К., Митянин Л.М., Зеленов В.Н., Конышев А.А., Красавин А.П. Способ переработки ванадийсодержащих конверторных шлаков: Пат. No. 2157420 (РФ). 2000.

17. Давыдов И.В., Оленин А.Г., Чижиков С.Н., Насыров Н.Э. Использование озона для очистки производственных алюминатных растворов от примесей органического происхождения. В сб.: Озон. Получение и применение: Тез. докл. 2-й Всесоюзн. конф. М.: МГУ, 1991. С. 95—96.

18. Lee H.W., Park K.S., Park S.K. Method of recovering effective metal material from positive electrode scrab: Pat. No. 20150075253 (KR). 2015.

19. Rosalt H. Improvements in or relating to the treatment of ores for the extraction of metals therefrom: Pat. No. 190725357 (GB). 1908.

20. Караффа-Корбутт В.В. Oзонъ и его применение въ промышленности и санитарии. СПб.: Образование, 1912.

21. Scheiner B.J, Lindstrom R.E. Recovery of gold from ores: Pat. No. 3764650 (USА). 1973.

22. Van Antwerp W.P., Lincoln P.A. Precious metal recovery using ozone: Pat. No. 4752412 (USА). 1988.

23. Лунин В.В., Самойлович В.Г., Ткаченко С.Н, Ткаченко И.С. Озон в очистке сточных вод, удалении цианидов, гидрометаллургии: Монография. М.: МАКС пресс, 2019.

24. Vinyals O.J., Roca V.A., Cruells C.M., Juan M.E., Casado G.J. Selective metal leaching process: Pat. No. 1281779 (EP). 2003.

25. Viñals J., Juan E., Ruiz M., Ferrando E., Cruells M., Roca A., Casado J. Leaching of gold and palladium with aqueous ozone in dilute chloride media. Hydrometallurgy. 2006. Vol. 81. No. 2. Р. 142—151.

26. Pavlovich P.M., Hughes C.R., Woodley B.A. Recovery of metals from ores. Pat. No. 2017073794 (USА). 2017.

27. Torres R., Lapidus G.T. Platinum, palladium and gold leaching from magnetite ore, with concentrated chloride solutions and ozone. Hydrometallurgy. 2016. Vol. 166. Р. 185—194. DOI:10.1016/j.hydromet.2016.06.009.

28. Менькин Л.И., Скурида Д.А., Зазимко В.А., Григорович М.М., Сухих В.А. Способ комплексной переработки пиритсодержащего сырья: Пат. No. 2627835 (РФ). 2017.

29. Gomez R.J.T., Lavine G.T.L. Selective extraction of platinum-group metals using chlorine and ozone concentrated solutions: Pat. No. 2015009846 (MX). 2016.

30. Меркулов И.А., Тихомиров Д.В., Жабин А.Ю., Апальков Г.А., Смирнов С.И., Дьяченко А.С., Малышева В.А., Кудрина Ю.В. Способ извлечения золота из упорных серебросодержащих сульфидных руд, концентратов и вторичного сырья: Пат. No. 2657254 (РФ) 2018.

31. Андреев Н.И. К вопросу о растворении золота в цианистом калии. Известия СПб политехнического института. 1908. Т. 9. No. 19. С. 447—483.

32. Carrillo-Pedroza F.R., Soria-Aguilar M.J., Salinas-Rodríguez E., Martínez-Luevanos A., Pecina-Treviño T.E., Dávalos-Sánchez A. Oxidative hydrometallurgy of sulphide minerals. Recent Researches in Metallurgical Engineering — From Extraction to Forming. 2012. P. 25—42. DOI: 10.5772/36107.

33. Salinas E., Rivera I., Carrillo R., Patiño F., Hernández J., Hernández L.E. Mejora del proceso de cianuración de oro y plata, mediante la preoxidación de minerales sulfurosos con ozono. Rev. Soc. Quím. Méx. 2004. Vol. 48. Р. 225—356.

34. Elorza-Rodríguez E., Nava-Alonso F., Jara J., LaraValenzuela C. Treatment of pyritic matrix gold—silver refractory ores by ozonization—cyanidation. Miner. Eng. 2006. Vol. 19. No. 1. Р. 56—61.

35. Чтян Г.С., Вартаньянц С.А., Аджемян O.A., Андреасян Д.Р., Бабаян Г.Г. О возможности перевода золота в кислый раствор тиокарбамида под действием озона. Арм. хим. журнал. 1976. Т. 29. No. 3. С. 225—228.

36. Шумилова Л.В. Комбинированные методы кюветного и кучного выщелачивания упорного золотосодержащего сырья на основе направленных фотоэлектрохимических воздействий: Автореф. дис. … докт. техн. наук. Чита: ЗабГУ, 2010.

37. Секисов А.Г., Мязин В.П., Лавров В.Ю., Попова Г.Ю. Перспективы кучного выщелачивания золота из упорных руд и техногенного минерального сырья с использованием фотоэлектрохимического синтеза активных реагентных комплексов в рабочих растворах. ГИАБ. 2015. No. 5. С. 155—159.

38. Меркулова В.П. Исследование взаимодействия сульфидных минералов тяжелых цветных металлов с озонированными сернокислыми растворами: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. М.: МИСиС, 1969.

39. Егоян С.Х. Интенсификация процессов окисления меди, цинка и медьсодержащих соединений в кислой среде озоном: Автореф. дис. … канд. хим. наук. Eреван: ЕГУ, 1984.

40. Havlik T., Skrobian M. Acid Leaching of chalcopyrite in the presence of ozone. Canadian Metallurgical Quarterly. 1990. Vol. 29. Р. 133—139. DOI:10.1179/000844390795576102.

41. Havlik T., Dvorscikova J., Ivanova Z., Kammel R. Sulphuric acid chalcopyrite leaching using ozone as oxidant. Metall. 1999. Vol.53. No. 1-2. Р. 57—60.

42. Акопян С.З. Исследование процессов окисления озоном сульфидов молибдена, вольфрама, рения, меди в водной среде: Автореф. дис. … канд. хим. наук. Ереван: ЕГУ, 1979.

43. Медведев A.C., Сократова Н.Б., Литман И.В., Зеликман А.Н. Кинетика окислительного выщелачивания молибденита в щелочной среде с использованием озона. Изв. вузов. Цветная металлургия. 1985. No. 5. С. 50—56.

44. Смирнов И.И. Селективное выщелачивание меди и никеля из смеси сульфидов в присутствии озона. В сб.: Озон. Получение и применение: Тез. докл. 2-й Всесоюзн. конф. М.: МГУ, 1991. С. 133—134.

45. Tian Q.H., Wang H., Xin Y.T., Li D. Ozonation leaching of a complex sulfidic antimony ore in hydrochloric acid solution. Hydrometallurgy. 2016. Vol. 159. P. 126—131. DOI: 10.1016/j.hydromet.2015.11.011.

46. Бабаян Г.Г. Обезмеживание электролитных шлаков меднохимического производства с помощью озона. В сб.: Матер. 2-й Mежвуз. конф. по озону. М.: МГУ, 1977. С. 153—156.

47. Merwe W., Beukes J. Cr(VI) formation during ozonation of Cr-containing materials in aqueous suspension — implications for water treatment. (Ed. Water S.A.). 2012. Vol. 38. No. 4. P. 505—510.

48. Колесова О.В., Островский С.В., Басов В.Н., Циппер А.А. Поисковые исследования по извлечению хрома из шламов хроматного производства. Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. 2014. No. 4. С. 76—90.

49. Fonrobert E. Das Ozone. Stuttgart: Verlag von Ferdinand Enke, 1916.

50. Крылова Л.Н., Рябцев Д.А. Способ переработки минерального сырья, содержащего сульфиды металлов: Пат. No. 2739492 (РФ). 2020.