Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАССОЛОВ

Зелинская Е.В, Овсянникова О.П., Воронина Е.Ю.
С целью наиболее эффективного решения вопросов охраны окружающей среды и рационального использования сырьевых ресурсов необходимо вовлечение в переработку природных высокоминерализованных вод и рассолов, вскрывающихся в процессе эксплуатации кимберлитовой трубки "Удачная". При этом необходимо решение двух взаимосвязанных задач: снижения общей минерализации рассолов перед обратной их закачкой в подземные горизонты для уменьшения их негативного воздействия на подземную гидросферу и ландшафт, и извлечение промышленно-ценных компонентов с получением товарных продуктов, имеющих спрос на рынке сырьевых ресурсов.

В задачу исследования входила разработка принципиальной технологической схемы извлечения стронция и рубидия как непосредственно из рассолов, обводняющих месторождение и вскрывающихся разведочными и эксплуатационными скважинами, так и из дренажных вод, поступающих в карьер в процессе добычи кимберлитовой руды.

Технологические пробы высокоминерализованных вод были отобраны из скважины № 322 на глубине 550 м и на карьере трубки "Удачная" с горизонта - 155 (западное рудное тело) из емкости ЦНС, расположенной на горизонте - 65 (проба №2 - "карьер"). Результаты анализа вод, выполненные аналитическим путем, а также расчетные содержания представлены в таблице 1.

Данные, приведенные в таблице 1, показывают, что все микрокомпоненты относятся к промышленно-ценным компонентам, превышение по сравнению с минимально-промышленными концентрациями составляет для стронция в 3,5-5,3 раза; для лития в 13-22,5 раза; для рубидия в 2,9-4,3 раза.

Содержание ионов в форме простых катионов зависит от природы, концентрации компонентов и минерализации рассолов. Стронций в рассолах преимущественно находится в виде простого иона, в то время как кальций - в виде различных соединений.

Необходимо добавить, что существует значительная разница между содержанием макро- и микрокомпонентов и формой нахождения ионов в рассолах. Концентрации натрия, кальция, калия, магния в десятки раз превышают концентрации стронция, лития, рубидия. Это обстоятельство создает дополнительные трудности их разделения в технологических процессах, близость свойств ионов данных металлов и взаимное влияние значительно снижает возможности их селективного выделения в индивидуальные продукты.

Данная особенность природных рассолов является основным ограничением для вовлечения в промышленную переработку, так как необходимость разделения микро- и макрокомпонентов значительно усложняет технологические схемы, что ведет к их удорожанию и снижению рентабельности производства, вплоть до отрицательного значения.

Таблица 1. Результаты определения характеристик изучаемых рассолов расчетным и аналитическим методами

Показатель

Скважина № 322 (район трубки «Удачная»)

Карьер

«Удачный»

1

2

3

Минерализация, г/дм3

350,232

283,500

Концентра-ция солей, моль/ 1000г Н2О

Аналитические данные

8,948

6,128

Расчетные данные

6,489

6,672

Ионная сила

Аналитические данные

7,195

4,826

Расчетные данные

7,837

6,295

Компоненты, мг/дм3

Натрий

Аналитические данные

20000

16000

Расчетные данные

(в форме Na+)

11733

27196

Коэффициент активности

0,5492

0,5972

Магний

Аналитические данные

13200

6000

Расчетные данные

(в форме Mg2+)

4011,79

2563,33

Коэффициент активности

0,0322

0,0498

Кальций

Аналитические данные

62300

44000

 

Расчетные данные

(в форме Ca2+)

22637,1

20289,4

Коэффициент активности

0,0542

0,0902

Хлор

Аналитические данные

208918

151832

Расчетные данные

(в форме Cl-)

85611,8

92134,6

Коэффициент активности

0,7106

0,7643

Стронций

Аналитические данные

1500

1060

Расчетные данные

(в форме Sr2+)

1389,68

944,39

Коэффициент активности

0,01496

0,02469

Литий

Аналитические данные

250

125

Расчетные данные

(в форме Li+)

188,45

104,972

Коэффициент активности

0,8276

0,9439

Рубидий

Аналитические данные

20

13

Расчетные данные

(в форме Rb+)

17,36

11,70

Коэффициент активности

0,3862

0,4129

         

Тем не менее, получение максимально возможного числа продуктов при одновременном снижении энергоемкости и уменьшении разветвленности технологических схем - единственный реальный путь для возможности эффективной промышленной реализации процессов получения товарной продукции из данного сырья.

При изучении рассолов Сибирской платформы с позиции теории водных растворов электролитов установлено значительное влияние состава рассолов на их структурно-химические характеристики, которые, в свою очередь, отражаются на технологических свойствах рассолов и способности отдельных компонентов к выделению в индивидуальные продукты в технологических процессах извлечения. Это подтверждено, в том числе, расчетами структурного коэффициента, позволяющего учитывать наряду с соотношением находящихся в рассоле ионов их способность к гидратации.

Наиболее важной задачей при извлечении металлов из рассолов является селективность процесса. Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что в системе рассолов в связи с их высоким солесодержанием и значительной разницей в содержаниях макро- и микрокомпонентов изначально создаются условия для селективного выделения микрокомпонентов. Селективность обусловлена свойствами ионов и их способностью выделяться в составе более или менее индивидуальных продуктов; а также свойствами среды, в которой они находятся, то есть растворителя. В свою очередь в рассолах эти свойства оказывают друг на друга взаимное влияние.

Нами проведены исследования по селективному извлечению стронция и рубидия из рассолов и дренажных вод карьера на основе применения ионообменной технологии с применением ряда синтетических ионитов, а также ионной флотации и вымораживания

Основной задачей при разработке технологии является необходимость наиболее полного разделения извлекаемых компонентов. С этой целью разработан способ отделения микрокомпонентов от макрокомпонентов рассола на основе применения метода градиентного элюирования и установлены основные параметры процесса селективной десорбции микрокомпонентов из фазы ионита.

Для рассолов Удачнинского ГОКа разработано и испытано на укрупненных пробах рассолов, изливающихся из скважины № 322, расположенной вблизи карьера, и на дренажных водах карьера, несколько вариантов технологической схемы. В результате их применения достигается по одной из схем извлечение стронция с использованием ионита КБ-4П*2 на 70,5 %, извлечение рубидия с использованием ионита КУ-2*8 - 97,9 %; по второй схеме - извлечение стронция с использованием ионита КУ-2*8 составляет 76,8 %, рубидия - с использованием ионита КБ-4П*2 98,5 %.

На основании проведенных исследований по флотации были разработаны принципиальные схемы извлечения стронция из рассолов хлоридно-кальциевого типа Удачнинского ГОКа. Отработка стадии извлечения металлов из пенного продукта проводилась на основе исследований регенерации ПАВ методом осаждения либо пирометаллургической переработки сублатов с изучением продуктов обжига методами термогравиметрии и дифференциально-термического анализа. Применение разработанной технологической схемы ионной флотации микрокомпонентов из хлоридно-кальциевых рассолов позволит извлекать в селективные продукты стронций до 96%, рубидий до 86%.


Библиографическая ссылка

Зелинская Е.В, Овсянникова О.П., Воронина Е.Ю. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАССОЛОВ // Фундаментальные исследования. – 2004. – № 5. – С. 94-96;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=5810 (дата обращения: 20.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252