Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2023(14))

скорость выщелачивания не зависит от скорости перемешивании суспензии, не наблюдается осаждения твердой фазы и разбрызгивания МЭ. Удельная электропроводность и гидродинамический диаметр капель МЭ за 5 ч выщелачивания изменялись незначительно. Для МЭ с начальным содержанием Д2ЭГФК в органической фазе 0,3 моль/л и соотношением молярных концентраций воды и Д2ЭГФ№ W = 25 гидродинамический диаметр капель до выщелачивания составил 8,9 ± 0,8 нм, после выщелачивания — 9,0 ± 0,8 нм. Была изучена зависимость концентрации меди в МЭ от температуры выщелачивания в диапазоне T от 40 до 80 °С. По полученным данным было рассчитано значение эффективной энергии активации, оно составило 35,4 кДж/моль. На основании величины эффективной энергии активации можно полагать, что процесс протекает в смешанном режиме и его общая скорость зависит как от скорости химической реакции, так и от скорости диффузионных процессов. Скорость микроэмульсионного выщелачивания существенно возрастает при повышении концентрации Д2ЭГФК в МЭ от 0,1 до 0,3 моль/л (в органической фазе); в отсутствие экстрагента скорость извлечения крайне низкая. Можно предположить, что вклад реакции оксида меди с Д2ЭГФ№ в общий процесс извлечения меди является несущественным, CuO реагирует с Д2ЭГФК. В системе, содержащей избыток CuO и МЭ с начальной концентрацией Д2ЭГФК, равной 0,070 моль/л, равновесная концентрация меди в МЭ была 0,349 моль/л, равновесие достигалось за 32 ч. Это соответствует соотношению ^ДОЭГФК = 1 : 2, то есть образованию средней соли Cu(DEHP) 2 ; извлечение меди будет происходить согласно уравнению: CuO,» + 2 Д2ЭГФК(мэ) = ^ (Д О Э ^ ^ ^ ) + H 2 O. Было проведено сравнение кривых извлечения меди с помощью МЭ, содержащих Д2ЭГФК и трибутилфосфат (ТБФ) [11]. Для проведения выщелачивания металлов из оксидного сырья в состав МЭ, содержащей нейтральный экстрагент ТБФ, нужно дополнительно ввести кислоту, которая будет образовывать соли с извлекаемым металлом, например уксусную. Для МЭ, содержавшей ТБФ без уксусной кислоты, показана низкая скорость извлечения; концентрация меди в микроэмульсии через 5 ч составила примерно 2,5 -10"3 моль/л, что на порядок ниже, чем для МЭ с Д2ЭГФК и с ТБФ + CH 3 COOH. Извлечения меди в растворы экстрагентов (Д2ЭГФК или ТБФ + CH 3 COOH) в керосине не наблюдалось, концентрация меди через 5 ч не превышала 0,1 •10-3моль/л [11]. Преимущество выщелачивания с помощью наноструктурированной среды (экстрагентсодержащей МЭ) по сравнению с молекулярным раствором экстрагента можно объяснить наличием в МЭ водной фазы. Образующаяся при реакции вода солюбилизируется в капляхМЭ. Экстрагируемое соединение располагается на межфазной границе так, что полярная «голова» молекулы оказывается в водном окружении, а неполярный «хвост» контактирует с неполярной фазой. Поэтому при переносе металла в МЭ не требуется затрат энергии на дегидратацию иона металла, в отличие от классической жидкостной экстракции. В качестве примера практического применения было изучено выщелачивание меди, кобальта, никеля и железа из окисленного кобальто-медного концентрата с помощью экстрагентсодержащих МЭ Д2ЭГФ№ [11]. Концентрат содержал следующие элементы (мас. %): Co — 8,3; Cu — 1,1; Ni — 0,7; Fe — 10,0; Si — 32,4; Al — 0,6; Mn — 0,4; Zn — 0,04; Pb — 0,03; As — 0,01; S — 0,3. Основными минеральными фазами в составе концентрата были (по данным РФА): силикат натрия-магния Na2MgSiO4, триклинный SiO 2 , тетрагональный SiO 2 , ферросилит FeSiO3, алюмосиликат натрия Na 6 Al 6 SiwO 32 , силикат железа Fe?SiO 1 0 . Выщелачивание проводили при Т = 80 °С, соотношении Т : Ж = 1 : 50 и сочетании механического перемешивания (1000 об/мин) и воздействия ультразвука (22 кГц, 26,2 Вт на объем 80 мл). Установлено, что выщелачивание металлов с помощью МЭ, содержащих Д2ЭГФК и ТБФ + CH3COOH, протекает сходным образом. По убыванию концентраций в МЭ металлы можно расположить: Co, Cu, Fe, Ni. По степеням извлечения металлы располагаются: Cu > Co > Ni > Fe для обеих исследованных МЭ. При выщелачивании с помощью МЭ, содержащей в органической фазе 0,3 моль/л Д2ЭГФК и 1,6 моль/л Д2ЭГФ№, было показано сочетание высокой степени извлечения Cu (72,1 % за 5 ч) с селективностью выщелачивания, степень извлечения Fe не превышала 0,5 %. Низкая степень извлечения железа объясняется, возможно, низкой скоростью и многостадийностью процесса его экстракции с помощью Д2ЭГФК [12], а также присутствием части железа в виде Fe(II), которое Д2ЭГФК экстрагируется хуже, чем Fe(III) [13]. Было изучено микроэмульсионное выщелачивание меди из образца гальванического шлама (содержание меди 84 г/кг шлама, влажность 30 %), полученного при обработке сточных вод гальванического производства известковым молоком Ca(OH )2 [14]. Соотношение твердой и жидкой фаз изменялось от 1 : 100 до 1 : 10. За 5 ч выщелачивания при механическом перемешивании достигаются следующие степени Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 167-171. Transactions of the Kala Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 2. P. 167-171. © Мурашова Н. М., 2023 169