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

Наличие в исходном растворе макроколичеств железа и алюминия может оказать существенное влияние на осаждение цинка в результате образования сорбционно-активных осадков на основе данных компонентов. Коагулянты на основе сульфатов железа и алюминия широко применяются для выведения примесей различной природы из растворов. На рис. 2 представлены экспериментальные данные по осаждению цинка (II) для систем 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. а б Рис. 2. Зависимость концентрации цинка в растворе от рН осаждения при продолжительности взаимодействия 24 ч ( а ) и 30 сут ( б ) Необходимость нейтрализации сильнокислого смешанного раствора сульфатов цинка и железа приводит к расширению диапазона рН реагирующей системы по сравнению с раствором, в котором присутствует только сульфат цинка. При сопоставимых рН концентрации цинка в двойной системе существенно ниже, что свидетельствует о протекании процессов соосаждения цинка и железа. Следует отметить также тот факт, что форма и положение экспериментальной зависимости, полученной для двойной железоцинковой системы, претерпевает незначительные изменения в течение тридцати суток; можно лишь отметить, что минимальная остаточная концентрация снизилась с 1,0 до 0,2 мг/л. В то же время для моноцинковой системы через 30 сут «старения» наблюдается как увеличение рН, так и снижение концентрации цинка, причем при большом расходе реагента — на один-два порядка. Влияние алюминия на процесс осаждения цинка является еще более выраженным по сравнению с воздействием железа (рис. 2). В отличие от системы с железом, для которой наблюдается полная нейтрализация раствора в течение суток, в системе с алюминием значение рН в тех же условиях не поднялось выше пяти. Данная особенность может быть обусловлена медленным гидролизом алюминия. Согласно результатам термодинамического моделирования, в указанных условиях индивидуальные фазы цинка не образуются. Таким образом, можно сделать вывод, что в двойных алюминий-цинковых системах наблюдается либо процесс сорбции, поскольку при высоких значениях pH коллоидные частицы гидроокиси алюминия имеют отрицательный заряд, либо формирование новых фаз, например смешанных основных сульфатов цинка и алюминия. Последнее предположение подтверждено данными рентренофазового анализа осадка, полученного после 30 сут взаимодействия при максимальном расходе оксида магния. В осадке наряду с небольшим содержанием брусита обнаружена плохо раскристаллизованная фаза, которую можно отнести к цинковудвардиту Zn i_ x Al x (OH) 2 [SO 4 ] x /2 ^ « H 2 O. В течение 30 сут происходит полная нейтрализация исходного смешанного раствора и постепенное снижение концентрации цинка во всем диапазоне рН. Заключение Методами экспериментального и термодинамического моделирования изучен процесс осаждения цинка из сульфатных растворов, содержащих железо и алюминий, с применением оксида магния. Концентрации компонентов в исходных растворах соответствуют содержанию их в подотвальных водах Гайского ГОКа. Установлено, что присутствие железа (III) в системе благоприятно сказывается на осаждении цинка, остаточная концентрация ионов Zn 2+ составила 0,2 мг/л. В системе ZnSO 4 — Al 2 (SO 4 ) 3 — MgO — H 2 O сульфат алюминия выступает в качестве коагулянта, наблюдается эффект соосаждения металлов. 83