Вестник МГТУ, 2021, Т. 24, № 1.

Кременецкая И. П. и др. Раздельное осаждение металлов из высококонцентрированных растворов. На графиках зависимости концентрации меди, цинка и никеля от рН осаждения в области рН = 2-4 экспериментальные точки для первого использования реагента сдвинуты в область более низких концентраций по сравнению с данными для второго и третьего использования. Растворы, полученные в опытах с первым использованием реагента, отличаются более высокой концентрацией кремния. Возможной причиной более низких концентраций Cu, Zn, Ni является образование в описанных условиях силикатов металлов (Душина и др., 1968; Сигналов и др., 1973), что способствует дополнительной очистке раствора. Характеристика осадков соединений металлов Анализ состава растворов после очистки показал, что наиболее высокие показатели разделения между металлами могут быть получены при третьем использовании реагента. Химический состав осадков для данного варианта эксперимента приведен в табл. 2. Содержание воды определено расчетным путем как дополнение к сумме оксидов до 100 %. Таблица 2. Состав осадков, полученных при третьем использовании реагента Table 2. Composition of precipitation obtained during the third use of the reagent Номер ступени рН Содержание компонентов, мас.% Fe2O3 Al2O3 CuO NiO S Оw MgO SiO 2 S оксидов H2O 1 2,4 61,5 0,9 0,1 0,03 16,8 0,6 0,7 80,6 19,4 2 2,8 62,9 1,3 0,2 0,03 17,0 1,0 0,8 83,2 16,8 3 3,7 48,6 7,2 0,5 0,03 16,8 1,4 1,2 75,7 24,3 4 4,0 5,0 29,1 0,9 0,06 16,8 4,8 7,1 63,7 36,3 5 4,2 1,7 33,8 0,6 0,04 19,0 2,7 5,6 63,4 36,6 6 4,4 2,6 28,5 4,5 0,05 17,2 2,7 2,5 58,2 41,8 7 6,2 4,1 25,9 8,5 0,08 16,0 3,2 1,7 59,5 40,5 Основным компонентом осадков на первой, второй и третьей ступенях, которым соответствует рН = 2,4-3,7, является железо. При достижении рН = 4,0 (четвертая ступень) осадок состоит преимущественно из соединений алюминия, его содержание в осадках, полученных на четвертой-седьмой ступенях, составляет величину порядка 30 мас.% в пересчете на оксид алюминия. Содержание в осадках меди и никеля увеличивается в результате как уменьшения количества макрокомпонентов (алюминия и железа), так и достижения рН осаждения малорастворимых соединений данных элементов. Цинк в осадках не обнаружен, несмотря на то, что его удаление из раствора происходит согласно тем же закономерностям, что и очистка раствора от меди. Предел обнаружения цинка составляет величину 0,0125 мас.%, при этом минимальное значение содержания меди в осадках составляет 0,1 %. Кроме того, минимально диагностированное содержание никеля в осадках - 0,02 %. Сопоставление приведенных данных показывает, что в том случае, если бы цинк переходил в осадок, он был бы обнаружен. Следовательно, удаление цинка из раствора происходит не в осадок, а на поверхность гранул. Для изучения степени ассоциации цинка с различными компонентами поверхности гранул снята карта распределения элементов (рис. 5, г ). Обработка изображения не выявила очагов преобладающей концентрации цинка. Распределение цинка по поверхности гранулы является равномерным, что свидетельствует о сорбционном механизме его извлечения продуктами гидратации термоактивированного серпентина. Микрозондовым анализом определена средняя концентрация цинка на поверхности гранул - 8,2 мас.%. Наряду с металлами в осадках обнаружена сера, которая может переходить из сульфатного раствора в осадок в виде аниона SO42- при образовании малорастворимых основных сульфатов (Жукова, 1981). Возможные варианты соединений представлены в табл. 3. Соотношение в осадках металлов (железа и алюминия) и сульфатной группы больше по сравнению с данным показателем для основных сульфатов, что свидетельствует о наличии в них оксогидроксидов. Например, комбинация ферригидрита и фиброферрита 1 : 1 соответствует составу осадка, полученному на первой ступени осаждения. Состав смеси, состоящей из байерита, алюминита и гетита в соотношении 0,15 : 0,8 : 0,05, при содержании других компонентов (помимо оксидов железа, алюминия и серы) в количестве 13,5 % приближен к составу осадка на седьмой ступени. Таблица 3. Состав малорастворимых соединений железа и алюминия Table 3. Composition of low-soluble iron and aluminum compounds Название Формула Содержание компонентов, мас.% Al2O3 Fe2O3 SO 3 H 2 O Ферригидрит Fe 3 + 1 oO 1 4(OH)2 - 94,66 - 5,34 Гетит FeO(OH) - 89,86 - 10,14 Фиброферрит Fe 3 +(SO4) (OH)5H2O - 30,83 30,91 38,26 Байерит Al (OH )3 65,36 - - 34,64 Алюминит Al 2 (SO 4 )(OH )4 •7H2O 29,63 - 23,26 47,11 126