ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЦИНКА, СВИНЦА, МЕДИ И КАДМИЯ ИЗ ВТОРИЧНЫХ ЦИНКОВЫХ РУД МЕТОДОМ (ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО) ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ

В годовом исчислении увеличивается количество переработки отходов производителями цветных металлов. Эти отходы часто содержат различные вредные примеси тяжелых металлов, представляющие значительный риск для окружающей среды. В данном исследовании на лабораторном уровне была исследована экстракция цинка и меди, а также дополнительно свинца и кадмия из остатков цинковой плавки с использованием гидрометаллургического метода. Был рассмотрен метод выщелачивания для извлечения металлов из остатка. Для оценки эффективности метода выщелачивания были исследованы такие параметры, как концентрация раствора, температура и соотношение твердая/жидкая фаза. В качестве агента выщелачивания использовался водный раствор хлорида аммония (NH₄Cl). Оптимальные условия для этого процесса были определены при температуре 80°C, концентрации раствора 5M NH₄Cl, времени выщелачивания 2 часа и соотношении жидкое/твердое 1:25. Эти параметры подтвердили высокую селективность агента выщелачивания и продемонстрировали максимальную эффективность. На практике полученный раствор обеспечил максимальное извлечение Zn и Cu в размере 93,2% и 67% соответственно. Кроме того, выходы Pb и Cd составили 80% и 55%. Эти результаты подчеркивают важность оптимизации концентрации хлорида аммония и параметров выщелачивания для повышения эффективности одновременной экстракции различных металлов. Высокая селективность и эффективность хлорида аммония усиливают его потенциал в извлечении металлов и снижают воздействие на окружающую среду, открывая новые возможности для развития методов переработки отходов.

1. Falagan C. New approaches for extracting and recovering metals from mine tailings / C. Falagan, B. Grail, D. Johnson // Minerals Engineering. – 2016. – № 106. 10.1016/j.mineng.2016.10.008.

2. Mineralogical Reconstruction of Lead Smelter Slag for Zinc Recovery / Zheng Yong-Xing et al // Separation Science and Technology. 49. 10.1080/01496395.2013.863342.

3. Song, Shaole & Sun, Wei & Wang, Li & Runqing, Liu & Han, Haisheng & Hu, Yuehua & Yang, Yue. (2018). Recovery of cobalt and zinc from the leaching solution of zinc smelting slag. Journal of Environmental Chemical Engineering. 7. 10.1016/j.jece.2018.11.022.

4. Dutra, Achilles & Paiva, P.R.P. & Tavares, Luis. (2006). Alkaline leaching of zinc from electric arc furnace steel dust. Minerals Engineering. 19. 478-485. 10.1016/j.mineng.2005.08.013.

5. Yong, Sun., Jing, ping, Zhang., Lian, Zhang. (2016). NH4Cl selective leaching of basic oxygen furnace slag: Optimization study using response surface methodology. Environmental Progress, 35(5):1387-1394. doi: 10.1002/EP.12365

6. Piatak, Nadine & II, Robert. (2010). Mineralogy and the release of trace elements from slag from the Hegeler Zinc smelter, Illinois (USA). Applied Geochemistry – APPL GEOCHEM. 25. 302-320. 10.1016/j.apgeochem.2009.12.001.

7. Yalong, Ma & Yang, Yi & Fan, Rong & Gao, Xiyu & Zheng, Lei & Chen, Miao. (2021). Chalcopyrite leaching in ammonium chloride solutions under ambient conditions: Insight into the dissolution mechanism by XANES, Raman spectroscopy and electrochemical studies. Minerals Engineering. 170. 107063. 10.1016/j.mineng.2021.107063. 3.Jha MK, Kumar V, Singh RJ. Review of hydrometallurgical recovery of zinc from industrial wastes. Resources, Conserv Recycling 2001;33(1):1-22, http://dx.doi.org/10.1016/S0921-3449(00)00095-1

8. Zhao, Duoqiang & Yang, Shenghai & Chen, Yongming & Tang, Chaobo & He, Jing & Li, Hao. (2017). Leaching Kinetics of Hemimorphite in Ammonium Chloride Solution. Metals. 7. 10.3390/met7070237.

9. Leaching kinetics of low-grade copper ore with high-alkality gangues in ammonia-ammonium sulphate solution / Liu Zx. et al // J. Cent. South Univ. Technol. – 2012. – № 19. – Р. 77-84. DOI: https://doi.org/10.1007/s11771-012-0975-8.

10. Aiyuan Ma, Libo Zhang, Jinhui Peng, Xuemei Zheng, Shiwei Li*, Kun Yang and Weiheng Chen Extraction of zinc from blast furnace dust in ammonia leaching system, January 12, 2016.

11. Freeman Ntuli., Edison Muzenda., Ishmael M., Ramatsa. Mohamed, Belaid., John, Kabuba. (2011). The effect of leaching time and ammonia concentration on the atmospheric leaching of copper. 2nd International Conference on Chemistry and Chemical Engineering IPCBEE vol.14 (2011) 79-83. IACSIT Press, Singapore

12. Ahmed, Ismail & Nayl, Abdelaziz & Daoud, Jacqueline. (2012). Leaching and recovery of zinc and copper from brass slag by sulfuric acid. Journal of Saudi Chemical Society. 55. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jscs.2012.11.003.

13. Piatak N. Mineralogy and the release of trace elements from slag from the Hegeler Zinc smelter, Illinois (USA). / Piatak Nadine & II Robert // Applied Geochemistry – APPL GEOCHEM. – 2010. – № 25. – Р. 302-320. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2009.12.001.

14. Leaching kinetics of zinc silicate in ammonium chloride solution / Yang Sheng-hai et al // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. – 2016. – № 26. – Р. 1688-1695. DOI: https://doi.org/10.1016/S1003-6326(16)64278-4.

15. Ekmekyapar A. Investigation of copper cementation kinetics by rotating aluminum disc from the leach solutions containing copper ions / A. Ekmekyapar, M.K. Tanaydın, N. Demirkıran // Physicochemical Problems of Mineral Processing. – 2012. – № 48. – Р. 355-367.

16. Dissolution kinetics of low grade complex copper ore in ammonia-ammonium chloride solution / Liu Wei et al // Transactions of Nonferrous Metals Society of China – TRANS NONFERROUS METAL SOC CH. – 2010. – № 20. – Р. 910-917. DOI: https://doi.org/10.1016/S1003-6326(09)60235-1.

17. Awe, Samuel. (2013). Antimony Recovery from Complex Copper Concentrates through Hydroand Electrometallurgical Processes.

18. Optimization study of a nigerian dolomite ore dissolution by hydrochloric acid / Baba Alafara et al // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. – 2014. – № 49. – Р. 280-287.

19. Bingol D. Dissolution Kinetics of Malachite in Sulphuric Acid / D. Bingol, М. Canbazoğlu // Hydrometallurgy. – 2004. – № 72. – Р. 159-165. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2003.10.002.