ООО «Институт Гипроникель» (Санкт-Петербург, Россия)
Полесская В. Е., младший научный сотрудник Сектора технологий рафинирования лаборатории готовой продукции, polesskayave@nornik.ru
Клименко И. В., заведующий Сектором технологий рафинирования лаборатории готовой продукции, KlimenkoIV@nornik.ru
ПАО «ГМК «Норильский никель» (Мончегорск, Россия)
Тарасенко Н. М., старший менеджер научно-технического управления, tarasenkoNM@kolagmk.ru
АО «Кольская ГМК» (Мончегорск, Россия)
Шевцов А. В., главный специалист научно-технического центра, ShevcovAV@kolagmk.ru
Переход АО «Кольская ГМК» на выпуск катодного никеля марки High Purity потребовал внедрения дополнительного участка сорбционной очистки растворов от микропримеси цинка. Для оптимизации этой технологии необходима детальная оценка влияния состава среды и температуры на сорбционные свойства выбранного анионита АМП-п. Исследовано влияние температурного фактора на кинетические, емкостные и селективные характеристики сильноосновного анионита АМП-п при извлечении примесных ионов цинка (II), свинца (II) и железа (III) из хлоридно-сульфатного никелевого раствора. Дополнительно изучено влияние концентрации хлорид-ионов на равновесные параметры сорбции. Эксперименты проведены в интервале температур 20–60 °C и концентраций хлорид-иона 55–80 г/дм3 при содержании никеля в растворе 65–75 г/дм3. Математическое описание равновесия сорбции цинка (II) выполнено с использованием модели Фрейндлиха. Установлено, что сорбция цинка (II) имеет экзотермический характер, что выражается в снижении констант сорбционного равновесия и емкости по цинку (II) анионита АМП-п при увеличении температуры от 20 до 60 °С. Повышение температуры от 40 до 60 °С приводит к снижению сорбционной емкости анионита по свинцу (II), тогда как извлечение железа (III) в этом диапазоне практически не зависит от температуры. Выраженный вогнутый характер полученных изотерм сорбции железа (III) и свинца (II) не позволяет рассчитывать на глубокое удаление этих примесей из раствора на стадии сорбционной очистки. Увеличение концентрации хлорид-иона от 55 до 80 г/дм3 приводит к росту сорбционной емкости анионита по цинку (II) при температуре 40 °С, однако при повышении температуры до 60 °С влияние хлоридного фона нивелируется, и значения сорбционной емкости по цинку (II) стабилизируются во всем интервале концентраций хлорид-иона.
1. Клименко И. В., Сундуров А. В., Павлов А. Ю., Тарасенко Н. М. Результаты исследований в области перспективного производства никеля высокопремиальных марок // Цветные металлы. 2024. № 11. С. 24–31.
2. Баронин Е. А., Шевцов А. В., Смирнов П. В. Исследования в области производства перспективных видов никелевой продукции // Цветные металлы. 2024. № 11. С. 18–24.
3. Арешина Н. С., Касиков А. Г., Тимощик О. А., Шевцов А. В. Применение сорбционного способа в схемах очистки никелевых растворов акционерного общества «Кольская ГМК» от цинка // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 1. С. 149–153.
4. Hubicki Z., Kolodynska D. Selective removal of heavy metal ions from waters and waste waters using ion exchange methods // Ion Exchange Technologies. – Rijeka : IntechOpen, 2012. P. 193–240.
5. Qasem N. A. A., Mohammed R. H., Lawal D. U. Removal of heavy metal ions from wastewater: a comprehensive and critical review // Nature Partner Journals Clean Water. 2021. Vol. 4, No. 1. 36. DOI: 10.1038/s41545-021-00127-0
6. Mohamed Ahmed Reda Hamed, Marwa Abdelfattah Abdallah. Applications of ion exchange in environmental remediation: removal of heavy metals from wastewater // Remediation Journal. 2024. Vol. 34, Iss. 4. e21771. DOI: 10.1002/rem.21788
7. Skorokhodov V. I., Radionov B. K., Goryaeva O. Yu. Sorption of zinc complex ions from chloride solutions with ion exchangers // Russian Journal of Applied Chemistry. 2004. Vol. 77, No. 9. P. 1144–1149.
8. Hanif Md., Bullen J., Plancherel Yv., Kirby M. et al. Significant effect of salinity on zinc adsorption on tropical coastal and floodplain soils // European Journal of Soil Science. 2024. Vol. 75, Iss. 5. e13575. DOI: 10.1111/ejss.13575
9. Barlik N. Sorption of zinc chloride complexes from acid-based solutions by using anionic resins: process optimization and modelling // International Journal of Environmental Science and Technology. 2024. Vol. 21. P. 8959–8975.
10. Wolowicz A. Zinc(II) removal from model chloride and chloride–nitrate(V) solutions using various sorbents // Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2019. Vol. 55, No. 6. P. 1517– 1534.
11. Wolowicz A., Staszak K., Hubicki Zb. Effect of anionic surfactants on the heavy metal ions removal by adsorption onto ion exchangers – batch and column studies // Journal of Water Process Engineering. 2023. Vol. 53. 103792. DOI: 10.1016/j.jwpe.2023.103792
12. Kononova O. N., Mikhaylova N. V., Melnikov A. M., Kononov Y. S. Ion exchange recovery of zinc from chloride and chloride–sulfate solutions // Desalination. 2011. Vol. 274, Iss. 1–3. P. 150–155.
13. Пат. 2514244 РФ. Сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов / Воропанова Л. А., Вильнер Н. А., Гагиева З. А. ; заявл. 28.09.2012 ; опубл. 27.04.2014. Бюл. № 12.
14. Арешина Н. С., Касиков А. Г. Глубокое извлечение свинца и серебра при переработке свинецсодержащих продуктов газоочистки акционерного общества «Кольская ГМК» // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 13–17.
15. Пат. 2393244 РФ. Способ извлечения ионов Pb2+ из кислых растворов / Воропанова Л. А., Гагиева З. А., Пухова В. П., Вильнер Н. А. ; заявл. 09.12.2008 ; опубл. 27.06.2010. Бюл. № 18.
16. ГОСТ 4245–72. Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов. – Введ. 01.01.1974.
17. ГОСТ 31940–2012. Вода питьевая. Методы определения содержания сульфатов. – Введ. 01.01.2014.
18. Gilca E., Maicaneanu A., Ilea P. Removal of zinc ions as zinc chloride complexes from strongly acidic aqueous solutions by ionic exchange // Central European Journal of Chemistry. 2014. Vol. 12, No. 8. P. 821–828.
19. Sgreccia E., Rogalska C., Gallardo Gonzalez F. S., Prosposito P. et al. Heavy metal decontamination by ion exchange polymers for water purification: counterintuitive cation removal by an anion exchange polymer // Journal of Materials Science. 2024. Vol. 59. P. 2776–2787.