Химия и химические технологии/5.Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий.

 

Старший преподаватель Аскарова Эльмира Дулановна

К.х.н. Алтынбекова Минаш Оразбаевна

  Лауреат Гос. премии  РК, д.х.н., профессор Баешов Абдуали Баешович

Международный Казахско –турецкий  университет имени Х.А.Ясави

Республика Казахстан, ЮКО, г.Кентау

     

Разработка способа регенерации окисленного сернистого натрия применяемого в качестве  флотационного реагента электрохимическим путем

                                                                                             

Прогресс  в химических отраслях промышленности в значительной степени зависит от качества и эффективности работы систем очистки отходящих газов и сточных вод, а также переработки возникающих отходов.    При  осуществлении  процессов  окисления  или восстановления в качестве отходов производства получаются восстановленные или окисленные формы используемых реагентов.

       Одним из таких реагентов является сернистый натрий, который применяется в обогатительной практике для сульфидизации поверхности окисленных минералов цветных металлов и является наиболее эффективным средством улучшения их флотируемости[1].

Пиросульфидные ионы подвергаются  частичному окислению [1], а именно:

                                       НS- + O 2→ HSO2-                                                                     (1)

                               2 HSO2-  →S2O3 2-    +   H 2O                                                             (2)

                                   S2O3 2-    + 3/2 O 2 →2SO3 2-                                                                                        (3)

                                  SO3 2- + 1/2 O 2 → SO4 2-                                                                                              (4)

Таким образом, в результате окисления гидросульфидных ионов образуются тиосульфат, сульфит и сульфат-ионы. Аналогичным образом окисляются и сульфидные ионы, образуя те же продукты окисления. Эти процессы приводят к тому, что постепенно активная концентрация сернистого натрия в пульпе уменьшается. В то же время без процессов окисления некоторые процессы флотации были бы невзможны или, по крайней мере затруднены [2].

Особенностью сульфидных ионов по сравнению их с другими, образующими малорастворимые соединения является их легкая окисляемость. Поэтому при загрузке избыточного количества сернистого натрия не наблюдается длительной резкой депрессии, как это имеет место при загрузке других депрессоров. Благодаря этому задепрессированные минералы по истечении некоторого времени вновь приобретает флотационные свойства. Это имеет большое практическое значение при обогпщении окисленных минералов с предварительной их сульфидизацией.

          Активность этого  реагента определяют по содержанию безводного сульфида натрия  Nа2S. При хранении сульфид натрия медленно окисляется образуя ряд соединений типа  Nа2S2О3*5Н2О, Nа2SО3*5Н2О  и теряет активность, что приводит к накоплению значительных количеств окисленного сульфида натрия. В связи с этим возникает проблема регенерации   окисленного  сернистого натрия, то есть восстановление его активности. Применение электрохимических методов позволяет довольно рационально решить эту проблему. Поэтому представляет большой теоретический и практический интерес разработка способа регенерации окисленного сернистого натрия электрохимическим путем.  В этой связи целью нашей работы явилось изучение возможности регенерации окисленного сульфида натрия на никелевых электродах в щелочной  среде. Для исследований был взят сернистый натрий, который накапливался и хранится в значительных количествах в заводской упаковке на складах АО «Южполиметалл» г.Кентау более десяти лет.

Как уже было отмечено ранее, сернистый натрий легко окисляется на воздухе, образуя соединения типа тиосульфата,сульфита, серы элементарной и сульфатов.Для выяснения того, насколько глубоко прошел процесс окисления и определения количественного соотношения количественного соотношения продуктов окисления был проведен предварительный фазовый анализ [3].

 Результаты анализа показывают, что окисления до сульфатов не произошло и исследуемое вещество имеет следующий состав

Таблица 1

Состав исследуемого вещества

Na2S ×2H2O

Na2S2O3×2H2O

Na2SO3× 7H2O

Sэлемент

Na2SO3 и др

27,26%

33,24%

21,14%

8,1%

10,26%

 

Так как исследуемое вещество в основном представлено тиосульфатом, сульфитом и серой элементарной, для прогнозирования оптимальных условий и регулирования процесса необходимо изучение электрохимического поведения последних.

Таким образом исследовано влияние продолжительности электролиза на электрохимическое восстановление исследуемого вещества в интервале времени 15-120мин. Результаты показали что с увеличением продолжительности электролиза выход по току закономерно падает. По-видимому, при длительных опытах концентрация тиосульфат –и  других ионов в прикатодном пространстве заметно уменьшается. В  ходе электролиза с понижением концентрации восстанавливаемого вещества снижается и скорость его диффузии,что приводит к уменьшению скорости побочной реакции:

2H2O +2e ®H2 +2OH-                                                                      (5)

 

Изучено также влияние изменения коцентрации исследуемого вещества от 10 до 60г/л на выход по току и степень регенерации. С увеличением концентрации исследуемого вещества  пропорционально возрастает выход по току восстановления окисленного продукта. Существенное влияние концентрации исследуемого вещества и продолжительности электролиза на выход по току говoрит о том,что процесс протекает практически в прикатодном слое  и сильно зависит от диффузии реагирующих  компонентов в приэлектродное пространство. Следовательно, в концентрированных растворах при невысоких плотностях тока скорость электрохимических процессов лимитируется скоростью разряда , то есть уменьшаются диффузионные ограничения.

Влияние концентрации гидроксида натрия изучали при плотности  тока 200А/кв.м. продолжительности электролиза 30 минут, концентрации исследуемого вещества  20г/л. Сильное  влияние начальной концентрации NaOH на скорость процесса свидетельствует об участии  гидроксильных ионов в лимитирующей стадий процесса.

Таким образом изучено влияние продолжительности электролиза, концентрация исследуемого вещества и влияние концентрации гидроксида натрия на выход по току и степень регенерации окисленной формы долго хранившегося сульфида натрия в виде тиосульфата. Установлено, что все изучаемые параметры оказывают   заметное влияние на выход по току и степень восстановления.

Разрабатываемый  способ достаточно прост и  не требует дорогостоящего оборудования. Полученные данные можно использовать  для разработки  технологии электрохимической регенерации сульфида натрия, подвергшегося окисления при хранении, непосредственно в производственном цикле.

 

         Список использованных литератур:

1.Плаксин И.Н.   О влиянии процессов окисления на флотацию сульфидных минералов. М. Наука, 1993г

2.Чантурия     В. А.     Электрохимия     сульфидов:  Теория     и  практика    флотации -М. Наука, 1993г.

3. Файнберг С.Ю. «Анализ руд цветных металлов» М.,Металлургизат        1991г. 111-117с.