Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия:

Э. Б. Колмачихина, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: e.b.khazieva@urfu.ru
Т. Н. Луговицкая, доцент, канд. техн. наук
К. Д. Наумов, преподаватель, канд. техн. наук

Исследовано влияние сорбционного модифицирования поверхности сверхчистого монокристалла сульфида цинка рядом поверхностно-активных веществ (ПАВ) и их композиций (лигносульфонатом натрия (ЛСН), додецилсульфатом натрия (ДСН), додецилбензолсульфонатом натрия (ДДБСН) и смесями ЛСН + ДСН и ЛСН + ДДБСН) на краевой угол смачивания поверхности водой и расплавленной элементной серой. Установлено, что с увеличением концентрации индивидуальных ПАВ в растворе гидрофильность поверхности минерала повышается, краевой угол смачивания водой при содержании ПАВ 0,8 г/дм³ достигает для ЛСН 48,4^o, для ДСН — 22,5^o, для ДДБСН — 10,3^o; угол смачивания элементной серой при использовании ЛСН составляет 71,3^o, ДСН — 76,9^o, ДДБСН — 67,9^o. Работа адгезии в системе ZnS – ПАВ – Н₂О увеличивается на 9–11 %, в системе ZnS – ПАВ – S⁰ — на 5–8 %. При использовании композиций ЛСН + ДСН (С_ЛСН = 0,2–0,8 г/дм³), ЛСН + ДДБСН (С_ЛСН = 0,2 г/дм³) наблюдается инверсия смачивания поверхности сульфида цинка расплавленной элементной серой. Наибольшее значение краевого угла смачивания составляет 93^o и 85^o соответственно. Работа адгезии и коэффициент растекания закономерно уменьшаются. Оценено влияние индивидуальных ПАВ и их композиций на автоклавное выщелачивание цинкового сульфидного концентрата. При этом использование индивидуальных ПАВ интенсифицирует переход ценных компонентов в раствор. Наибольший прирост извлечения был зафиксирован при добавке ЛСН: 27–32 % для цинка, 11–16 % для меди. В присутствии композиций ЛСН + ДСН извлечение цинка увеличивалось на 31–41 %, ЛСН + ДДБСН — на 27–34 %.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, номер гранта 18-19-00186.

1. Xu B., Zhong H., Jiang T. An investigation of oxygen pressure acid leaching of Gacun complex Cu–Pb bulk concentrate // Rare Metals. 2012. Vol. 31, No. 1. P. 96–101.
2. Елфимова Л. Г., Каримов К. А., Крицкий А. В., Набойченко С. С. Автоклавная переработка медно-никелевого файнштейна в сернокислых средах // Цветные металлы. 2018. № 10. С. 24–28. DOI: 10.17580/tsm.2018.10.04.
3. Karimov K. A., Rogozhnikov D. A., Naboichenko S. S., Karimova L. M., Zakhar’yan S. V. Autoclave ammonia leaching of silver from low-grade copper concentrates // Metallurgist. 2018. Vol. 62, No. 7-8. P. 783–789.
4. Петров Г. В., Бодуэн А. Я., Иванов Б. С., Серебряков М. А. Исследование аммиачного автоклавного выщелачивания некондиционного медного концентрата, содержащего серебро и рений // Цветные металлы. 2016. № 10. С. 23–28. DOI: 10.17580/tsm.2016.10.03.
5. Zhukov V. V., Laari A., Lampinen M., Koiranen T. A mechanistic kinetic model for direct pressure leaching of iron containing sphalerite concentrate // Chemical Engineering Research and Design. 2017. Vol. 118. P. 131–141.
6. Owusu G., Dreisinger D. B., Peters E. Effect of surfactants on zinc and iron dissolution rates during oxidative leaching of sphalerite // Hydrometallurgy. 1995. Vol. 38, No. 3. P. 315–324.
7. Halfyard J. E., Hawboldt K. Separation of elemental sulfur from hydrometallurgical residue: A review // Hydrometallurgy. 2011. Vol. 109. P. 80–89.
8. Suárez-Gómez S. L., Sánchez M. L., Blanco F., Ayala J., de Cos Juez F. J. Successful sulfur recovery in low sulfurate compounds obtained fromthe zinc industry: Evaporationcondensation method // Journal of Hazardous Materials. 2017. Vol. 336. P. 168–173.
9. 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. Vol. 171. P. 333–343.
10. Пискунов В. М., Резниченко В. В. О влиянии лигно-сульфонатов на показатели цементационной очистки цинковых растворов от примесей // Сборник научных трудов ВНИИцветмета. — Усть-Каменогорск : ВНИИцветмет, 2006. C. 56–58.
11. Колесников А. В., Семенов К. В. Исследования кинетических параметров электрохимической системы раствора сульфата цинка в присутствии лигносульфоната // Бутлеровские сообщения. 2016. Т. 47, № 7. С. 70–73.
12. Луговицкая Т. Н., Набойченко С. С. Физико-химические свойства водных растворов бинарных смесей производных лигнина и додецилсульфата натрия // Журнал прикладной химии. 2018. Т. 91, № 1. С. 90–97.
13. Lugovitskaya T. N., Bolatbaev K. N., Naboichenko S. S. Study of surface phenomena at phase boundaries in the presence of lignosulfonates // Russian Journal of Applied Chemistry. 2012. Vol. 85, No. 8. P. 1192–1196.
14. Колмачихина Э. Б., Рыжкова Е. А., Дмитриева Д. В., Вакула К. А., Мокрецов М. А. Исследование влияния лигносульфоната, анионных поверхностно-активных веществ и их смесей на показатели автоклавного выщелачивания цинкового концентрата // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22, № 8. С. 143–150.
15. Шнеерсон Я. М., Лапин А. Ю., Шпаер В. М. Особенности автоклавной переработки некондиционных сфалеритовых концентратов // Цветные металлы. 2004. № 12. С. 82–87.
16. Нафталь М. Н., Ерцева Л. Н., Набойченко С. С. Строение и состав серосульфидных фаз автоклавно-окислительного выщелачивания никель-пирротинового концентрата с применением комбинированных ПАВ // Цветные металлы. 2012. № 2. С. 40–46.
17. Owusu G., Dreisinger D. B. Interfacial properties determinations in liquid sulfur, aqueous zinc sulfate and zinc sulfide systems // Hydrometallurgy. 1996. Vol. 43. P. 207–218.
18. Ono K., Matsushima T. The surface tension of liquid sulfur // Journal of the American Chemical Society. 1957. Vol. 9. P. 309–318.