Труды КНЦ вып.4(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 3/2020(11)

используются и поступают в хвостохранилища. В связи с этим возникает проблема селективного извлечения металлов из загрязненных водных объектов с возможностью их дальнейшего использования. Известен способ раздельного осаждения металлов с использованием кальцинированной соды. Однако большой расход дорогого реагента приводит к необходимости искать, подбирать и разрабатывать более дешёвые аналоги. Ранее установлено, что термоактивированные серпентиновые минералы обладают способностью осаждать металлы из высококонцентрированных растворов [3, 4]. Термосерпентин, благодаря наличию активного оксида магния в своем составе, обладает кислотонейтрализующей способностью. В рамках проводимого исследования изучена химия процесса осаждения металлов, в первую очередь цинка, алюминия и железа, с использованием оксида магния в качестве реагента-осадителя. Объекты и методы исследования В настоящей работе изучен процесс осаждения металлов на примере модельного раствора подотвальных вод Гайского ГОКа, характеризующихся высокой минерализацией. Содержание в растворе цинка составило величину порядка 0,4 г/л, алюминия 2,0 г/л и железа 2,5 г/л. Изучены системы следующего состава: ZnSO 4 — MgO — H 2 O, ZnSO 4 — Fe 2 (SO 4 ) 3 — MgO - H 2 O, ZnSO 4 — Al 2 (SO 4 ) 3 — MgO — H 2 O. В качестве реагента-осадителя использовали оксид магния. Эксперименты выполнены в реакционных сосудах из инертного материала (полипропилена). Навеску оксида магния помещали в раствор объемом 500 мл. Полученную суспензию периодически перемешивали. Отбор проб осуществляли через 24 ч и 30 сут взаимодействия. При отборе проб каждый раз контролировали рН суспензии. Аликвоту (1 мл) брали из надосадочной части предварительно отстоянного раствора. Остаточное содержание катионов металлов в растворе определяли на масс-спектрометре с индукционно-связанной плазмой ELAN-9000 DRC -е (Perkin Elmer, США). Термодинамическое моделирование осаждения цинка из сульфатного раствора проводилось с помощью пакета программ HCh [5]. В качестве индивидуальных цинксодержащих фаз при расчетах учтены цинкозит ZnSO 4 , цинкит ZnO, смитсонит ZnCO 3 , гидроксид цинка Zn(OH) 2 . Результаты и обсуждение На первом этапе исследования получены данные, описывающие взаимодействие раствора сульфата цинка с компонентом магнезиально-силикатного реагента — оксидом магния. На рис. 1 представлены зависимости концентрации цинка в растворе от рН при различной продолжительности взаимодействия. В системе ZnSO 4 — MgO — H 2 O через одни сутки взаимодействия в интервале значений рН от 6 до 7 наблюдается снижение концентрации цинка в растворе примерно с 350 до 150 мг/л, дальнейшее увеличение рН не приводит к уменьшению содержания этого компонента (рис. 1). Через 30 сут взаимодействия остаточное содержание цинка в растворе составляет от 0,5 до 3 мг/л. Сравнение результатов экспериментального и термодинамического моделирования показало, что через сутки взаимодействия в системе осаждается фаза, близкая к оксиду цинка. Через 30 сут осадок состоит из смеси ZnO, ZnCO 3 и Zn(OH) 2 . Рис. 1. Зависимости концентрации цинка в растворе от рН, построенные по результатам термодинамического моделирования (осажденные фазы ZnO ( 1 ), ZnCO 3 ( 2 ), Zn(OH) 2 ( 3 )) и по экспериментальным данным при продолжительности взаимодействия 24 ч ( 4 ) и 30 сут ( 5 ) 82