Деструктивные превращения лигносульфонатов при автоклавном выщелачивании цинковых концентратов

Представлены результаты влияния предварительной окислительной обработки молекулярным кислородом в автоклавных условиях (Т = 423 К, Р_О₂ = 0,6 МПа, τ = 2 ч) образцов лигносульфонатов, отличающихся химическим составом и молекулярно-массовым распределением. Показано, что их окисление сопровождается уменьшением гидроксогрупп и увеличением в продуктах окисления карбонильных групп, а также изменением физико-химических свойств растворов – окислительно-восстановительного потенциала, рН, удельной электропроводности, поверхностного натяжения на границе жидкость/газ. Приведена сравнительная оценка функциональной активности исходных и окисленных образцов лигносульфонатов в части удаления с поверхности cфалерита пленок элементной серы непосредственно в условиях высокотемпературного окислительного выщелачивания. Установлено, что окислительная автоклавная обработка лигносульфонатов ухудшает их функциональный эффект (поверхностную активность).

1. Jorjani E., Ghahreman A. Challenges with elemental sulfur removal during the leaching of copper and zinc sulfides, and from the residues: A review. Hydrometallurgy. 2017;(171):333—343. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2017.06.011

2. Kolmachikhina E.B., Lugovitskaya T.N., Tretiak M.A., Rogozhnikov D.A. Surfactants and their mixtures under conditions of autoclave sulfuric acid leaching of zinc concentrate: Surfactant selection and laboratory tests. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2023;33(11):3529—3543. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66352-6

3. Wang Y., Wang H., Li X., Zheng C. Study on the improvement of the zinc pressure leaching process. Hydrometallurgy. 2020;(195):105400. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2020.105400

4. Qiang L., Cun-xiong L., Zhi-hui G., Chang-wen L., Qi-liang W. Study on pre-oxidation of silver concentrate and leaching behaviour of Zn, Cu and In during oxygenpressure leaching. Hydrometallurgy. 2024;(228):106358. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2024.106358

5. Collins M. J. Autoclave leaching. Treatise on Process Metallurgy. 2025;(2B): 373—388. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-40294-4.00030-X

6. Tong L., Dreisinger D. Interfacial properties of liquid sulfur in the pressure leaching of nickel concentrate. Minerals Engineering. 2009;22(5):456—461. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2008.12.003

7. Dizer O., Rogozhnikov D., Karimov K., Kuzas E., Suntsov A. Nitric acid dissolution of tennantite, chalcopyrite and sphalerite in the presence of Fe (III) ions and FeS2. Materials. 2022;15(4):1545. https://doi.org/10.3390/ma15041545

8. Xi J., Liao Y., Ji G., Liu Q., Wu Y. Mineralogical characteristics and oxygen pressure acid leaching of low-grade polymetallic complex chalcopyrite. Journal of Sustainable Metallurgy. 2022;8(4):1628—1638. https://doi.org/10.1007/s40831-022-00594-w

9. Ai C., Wang S., Liu C., Li T. Experimental study on the influence of surfactants on ore surface wettability. ACS Omega. 2023;9(1):1056—1068. https://doi.org/10.1021/acsomega.3c07218

10. Lugovitskaya T., Rogozhnikov D. Surface phenomena with the participation of sulfite lignin under pressure leaching of sulfide materials. Langmuir. 2023;39(16):5738—5751. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c03481

11. Jiang T., Jiao G., Wang P., Zhu D., Liu Z., Liu Z. Lignosulphonates in zinc pressure leaching: Decomposition behaviour and effect of lignosulphonates’ characteristics on leaching performance. Journal of Cleaner Production. 2024;(435):140355. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.140355

12. Yang S., Li Y., Yang Y., Liu R., Zhao Y. Behavior of calcium lignosulfonate under oxygen pressure acid leaching condition. Hydrometallurgy. 2024;(227):106317. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2024.106317

13. Lugovitskaya T.N., Rogozhnikov D.A. Construction of lignosulphonate-containing polymersomes and prospects for their use for elemental sulfur encapsulation. Journal of Molecular Liquids. 2024;(400):124612. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2024.124612

14. Yang D., Qiu X., Pang Y., Zhou M. Physicochemical properties of calcium lignosulfonate with different molecular weights as dispersant in aqueous suspension. Journal of Dispersion Science and Technology. 2008;(29(9)): 1296—1303. https://doi.org/10.1080/01932690701866534

15. Fink F., Emmerling F., Falkenhagen J. Identification and classification of technical lignins by means of principle component analysis and k-Nearest neighbor algorithm. Chemistry-Methods. 2021;(1(8)):354—361. https://doi.org/10.1002/cmtd.202100028

16. Shen W., Zhu H., Cheng X., Li X. Synthesis of mesoporous niobium phosphosilicate with high catalytic activity in the conversion of glucose to 5-hydroxymethylfurfural in water solvent. Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2024;(18(6)):1994—2004. http://dx.doi.org/10.1002/bbb.2677

17. Ge Y., Li D., Li Z. Effects of lignosulfonate structure on the surface activity and wettability to a hydrophobic powder. BioResources. 2014;(9(4)):7119—7127.

18. Rana D., Neale G., Hornof V. Surface tension of mixed surfactant systems: lignosulfonate and sodium dodecyl sulfate. Colloid and Polymer Science. 2002;(280):775—778. https://doi.org/10.1007/s00396-002-0687-y

19. Chong A.S., Manan M.A., Idris A.K. Readiness of lignosulfonate adsorption onto montmorillonite. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2021;(628):127318. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2021.127318

20. Болатбаев К.Н., Луговицкая Т.Н., Колосов А.В., Набойченко С.С. Закономерности поведения различных лигносульфонатов в растворах. Журнал прикладной химии. 2010;83(9):1453—1457.

21. Shi Z., Xu G., Deng J., Dong M., Murugadoss V., Liu C., Guo Z. Structural characterization of lignin from D. sinicus by FTIR and NMR techniques. Green Chemistry Letters and Reviews. 2019;(12(3)):235—243. https://doi.org/10.1080/17518253.2019.1627428

22. Karpukhina E.A., Volkov D.S., Proskurnin M.A. Quantification of lignosulfonates and humic components in mixtures by ATR FTIR spectroscopy. Agronomy. 2023; 13(4):1141. https://doi.org/10.3390/agronomy13041141

23. Xu F., Yu J., Tesso T., Dowell F., Wang D. Qualitative and quantitative analysis of lignocellulosic biomass using infrared techniques: a mini-review. Applid Energy. 2013; (104):801—809. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.12.019