`
96
ПРИМЕНЕНИЕ ИОННООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ
РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА
МОЛИБДЕНА
Вохидов Бахриддин Рахмидинович
Доктор технических наук, профессор, Навоийский государственный и
горно-технологический университет
Рустамов Исломжон Илҳомович
Университет информационных технологий и менеджмента
https://doi.org/10.5281/zenodo.16715189
Современное
производство
молибдена
сопровождается
образованием
значительных объёмов техногенных отходов, включая сбросные растворы, шламы,
пульпы и обжиговые пыли. Эти отходы, наряду с остаточным молибденом, содержат
ценные сопутствующие компоненты, такие как рений, ванадий, ниобий и селен. В
связи с ограниченностью природных ресурсов и необходимостью рационального
природопользования особую актуальность приобретает вторичное извлечение редких
металлов из техногенного сырья.
Одним из наиболее перспективных методов интенсификации извлечения ценных
компонентов из жидких техногенных потоков является применение ионнообменных
процессов. Благодаря высокой селективности современных ионитов, возможности
работы в различных гидрометаллургических режимах и адаптивности к изменениям
состава растворов, ионообменные технологии успешно применяются как в
лабораторных, так и в промышленных масштабах. Целью настоящей работы является
обоснование эффективности применения ионнообменных процессов для извлечения
редких металлов из техногенных отходов производства молибдена, анализ
сорбционных закономерностей и выбор оптимальных параметров технологического
процесса.
На сегоднящнем этапе развития гирометаллургии редких и благородных, широко
и успешно применяются ионообменные процессы извлечения молибдена из различных
молибден содержащих продуктивных растворов и промыщленных стоков. Научным
обоснованием внедрения ионообменных процессов в переработке продуктивных
растворов является образование в кислой среде различных полионов молибдена.
Известно, что полиионы избирательно сорбируется ионообменными смолами,
выбор ионита зависит от сдержания извлекаемого металла, солевого состава раствора,
условий проведения процесса, а также физико-химических и механических свойств
ионита и качества получеемого конечного продукта.
Исходя из приведенного аналитического обзора литературы можно сделать
вывод о том, что исследования по интенсификации процессов сорбционного
извлечения молибдена и рения из различных промышленных растворов является
перспективным.
Блогадаря
научно-техническому
прогрессу
в
совершенствовании
гидрометаллургических способов переработки руд и концентратов редких и
благородных металлов успешно внедряются новые современные ионообменные
процессы и аппараты в ведущих компаниях мирового бизнеса. Разработки с
применением ионообменных процессов внедрены в области извлечения редких
`
97
металлов из разбавленных, сбросных растворов, а также синтезированные иониты
имеют высокую селективность к извлекаемому металлу и емкостные характеристики.
Создана и работает целая отрасль по синтезу и производству иоонообменных смол
различной марки.
Из литературных источников известно, что глубоко изучены сорбционные
процессы, так же физико-химические свойства ионообменных смол и влияние
различных факторов на процесс сорбции извлекаемых металлов. В сорбционных
технологиях весьма, важную роль играют статические факторы процесса (параметры
ионообменного равновесия), кинетические факторы (скорость обмена) и скорость
движения раствора. Одновременный их учет дает так называемую динамику сорбции.
В динамических условиях представляется два периода сорбции: 1) периоде
формирования фронта равных концентраций,
пар
(рис.1). фронта равных
концентраций (работающего слоя)
0
;2); периоде параллельного переноса
Рис.1. Схема формирования фронта равных концентраций в неподвижном
слое ионита
Согласно рис. 1, в момент времени
1
начальный слой ионита насыщен
поглощаемым ионом до емкости a
1
, а проскок извлекаемого иона наблюдается при
высоте слоя ионита менее Н
1
, при
2
начальный слой ионита насыщен до емкости a
2
,
проскок происходит в слое ионита менее H
2
, наконец, при времени
0
начальный слой
ионита насыщен до емкости a
р
а, равновесной с исходной концентрацией раствора C
исх
,
в слое ионита высотой H
0
концентрация извлекаемого иона изменяется от C
исх
до 0.
Рабочий слой ионита (H
0
) сформирован. Далее происходит параллельный перенос
образованного фронта концентраций. К моменту времени
3
до равновесной емкости
насыщен слой ионита H
1
, проскок наблюдается при высоте слоя ионита менее H
3
.
Полное время (
) работы слоя ионита высотою Н будет равно сумме времени
формирования фронта концентраций (
0
) и времени параллельного переноса фронта
концентраций (
пар
):
U
/
)
(
0
0
0
Н
Н
пар
`
98
где, U
скорость перемещения фронта концентраций, ее величина определяется
равновесной емкостью ионита, скоростью течения раствора и исходной
концентрацией извлекаемого вещества в растворе.
Величина, обратная скорости параллельного передвижения фронта K=1/U
называется коэффициентом защитного действия и представляет собой время, в
течение которого слой ионита высотой 1 м полностью насыщается извлекаемым
веществом. Для определения времени защитного действия слоя ионита нужно найти
высоту рабочего слоя ионита H
0
.
При внешне диффузионной кинетике процесса скорость изменения
концентрации извлекаемого вещества в растворе по высоте рабочего слоя ионита
описывается уравнением:
где,
1
кинетический коэффициент внешней диффузии, C
пр
концентрация
извлекаемого вещества в растворе при проскоке, близкая к нулю.
Таким образом, время защитного действия слоя ионита находят из уравнения:
Причины появления потери времени защитного действия, следующие:
1) ионообменное равновесие устанавливается не мгновенно, часть извлекаемого
вещества, не успев насытить первый слой, поглощается в последующих;
2) наблюдается канальный проскок раствора, связанный с неравномерностями
укладки зерен ионита;
3) «стеновой» эффект
более быстрое продвижение потока у стенок .
Исследование вышеизложенных факторов, влияющих на эффективноcть
протекания ионообменых процессов, является теоретической основой при разработке
технологических процессов ионного обмена, выбора сорбента и типа конструкции
аппаратов и сорбционных колонн.
Извлечение металлов из растворов может производиться как периодически, так и
непрерывно. На рисунке 2 изображено устройство ионообменной колонны
периодического действия.
)
(
/
1
пр
C
C
d
dC
1
ln
1
пр
исх
исх
р
исх
р
С
С
С
а
Н
С
а
`
99
Рис.2 Ионообменная колонна периодического действия
1-
верхняя гребенка; 2 – нижняя гребенка; 3 – гравий; 4 – слой ионита
Когда раствор пропускается последовательно через 1, 2 и 3 колонны, 4-я колонна
находится на регенерации смолы. Перед наступлением проскока урана из 3-й колонны
исходный раствор перемещается на 2-ю колонну, за 3-й колонной подключается 4-я со
свежерегенерированной смолой, а 1-я колонна ставится на регенерацию.
Данная колонна может работать только на растворах и не годится для
переработки пульп. Основным недостатком этой системы является периодичность
процесса, необходимость проведения соответствующих переключений потоков,
которые производятся чаще, чем выше солесодержание перерабатываемых растворов.
Поэтому такие колонны остались там, где переключения потоков проводятся реже,
например, для обессоливания морской/речной воды на АЭС, для обезвреживания
сточных вод с малым солесодержанием. Далее приводим принцип работы сорбционной
колонны СНК (3).
`
100
Рис.3. Сорбционная колонна (СНК)
1 – корпус; 2 – фильтры; 3 – аэролифт; 4 – загрузочный бункер ионита
Исходный раствор под давлением подается в нижнюю часть колонны и
продвигается вверх навстречу потоку смолы. В верхней части колонны раствор
проходит фильтрующие патроны, которые задерживают смолу, направляется на
дальнейший передел переработки.
При работе колонны в ней одновременно находятся три слоя ионита. В верхней
части колонны – слой свежего ионита, который обеспечивает снижение концентрации
до установленного значения, в средней части колонны формируется фронт рабочих
концентраций, высота фронта зависит от емкости ионита, концентрации металла в
продуктивном растворе, скорости движения раствора (25–35 м/час), она составляет 5–
6 м. В нижней части колонны собирается слой насыщенного ионита. Колонна работает
в полунепрерывном режиме. Периодически при кратковременном прекращении
подачи исходного раствора в аэролифт подается воздух и из колонны перегружается
определенная порция насыщенного ионита, которая направляется на десорбцию.
После этого в колонну загружается свежая смола объемом, равным объему
перегруженной порции. После этого возобновляется подача исходного раствора в
колонну. При этих операциях фронт рабочих концентраций удерживается в средней
части колонны.
Проведённый обзор и анализ подтверждают, что ионнообменные процессы
являются одним из наиболее эффективных и экологически безопасных направлений
переработки техногенных отходов молибденового производства. За счёт высокой
селективности ионитов и возможности их регенерации достигается не только высокое
извлечение молибдена, но и полное или частичное извлечение редких и рассеянных
металлов, прежде всего рения.
Исследование параметров сорбции, динамики насыщения и структуры рабочих
слоёв ионита позволяет оптимизировать технологические схемы и повысить
`
101
ресурсную эффективность предприятий. Перспективы дальнейших разработок
связаны с внедрением непрерывных каскадных сорбционных систем, использованием
комбинированных процессов (выщелачивание + сорбция) и интеграцией с
современными методами очистки и концентрирования.
Разработка и реализация подобных технологических решений будет
способствовать формированию комплексного подхода к утилизации отходов и
обеспечению устойчивого развития металлургической отрасли.
References:
Используемая литература:
Foydalanilgan adabiyotlar:
1.
Khasanov, A. S., Eshonqulov, U. X., & Khojiev Sh, T. (2022). Technology for the Reduction
of Iron Oxides in Fluidized Bed Furnaces.
Technology
,
6
(12), 23-29.
2.
Шодиев, А. Н. У., Туробов, Ш. Н., Саидахмедов, А. А., Хакимов, К. Ж., & Эшонкулов, У.
Х. У. (2020). Исследование технологии извлечения редких и благородных металлов из
сбросных растворов шламового поля.
Universum: технические науки
, (5-1 (74)), 37-40.
3.
Эшонкулов, У. Х. У., Олимов, Ф. М. У., Саидахмедов, А. А., Туробов, Ш. Н., Шодиев, А.
Н. У., & Сирожов, Т. Т. (2018). Обоснование параметров контурного взрывания при
сооружении горных выработок большого сечения в крепких породах.
Достижения
науки и образования
, (19 (41)), 10-13.
4.
Каюмов, О. А. У., Хакимов, К. Ж., Эшонкулов, У. Х. У., Боймуродов, Н. А., & Норкулов,
Н. М. У. (2021). Изучение химического, гранулометрического, фазового состава
золотосодержащих смешанных руд.
Universum: технические науки
, (3-3 (84)), 45-49.
5.
Eshonkulov, U. K. O. G. L., Shukurov, A. Y., Kayumov, O. A. O. G. L., & Umirzoqov, A. A.
(2021). STUDY OF THE MATERIAL COMPOSITION OF TITANIUM-MAGNETIC ORE OF THE
TEBINBULAK DEPOSIT. Scientific progress, 2(7), 423-428.
6.
Эшонкулов, У. Х. У. (2022). ХАРАКТЕРИСТИКА И ТИПЫ ЖЕЛЕЗНЫХ
СЫРЁ.
BARQARORLIK VA YETAKCHI TADQIQOTLAR ONLAYN ILMIY JURNALI
,
2
(11), 303-308.
7.
Хакимов, К. Ж., Эшонқулов, У. Х., & Умирзоқов, А. (2020). Complex Processing Of
Lead-Containing Technogenic Waste From Mining And Metallurgical Industries In The
Urals.
THE AMERICAN JOURNAL OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY (TAJET) SJIF-5.32 DOI-
10.37547/tajet
,
2
(9), 2689-0984.
8.
Хасанов, А. С., Хакимов, К. Ж., Шодиев, А. Н., & Эшонкулов, У. Х. (2018). Уран и
Золото.
Мухофаза+ Ижтимиойсийосий, илмий-амалий ва бадиий журнал
, (01 (157)), 13.
9.
Хасанов, А. С., Эшонкулов, У. Х., & Каюмов, О. А. (2023). ИССЛЕДОВАНИЕ И
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ИЗ
ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩЫХ СЫРЬЁ И РУДЫ.
BARQARORLIK VA YETAKCHI TADQIQOTLAR
ONLAYN ILMIY JURNALI
,
3
(4), 291-298.
10.
Хасанов, А. С., & Эшонкулов, У. Х. (2023). ПОДГОТОВКА ИСХОДНОГО
ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ К ПЕРЕРАБОТКЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ.
ARXITEKTURA, MUHANDISLIK VA ZAMONAVIY TEXNOLOGIYALAR
JURNALI
,
2
(4), 34-46.
`
102
11.
Eshonqulov, U. K. O. G. L., Umirzoqov, A. A., Khodjakulov, A. M., & Quziyev, H. J. (2021).
DEVELOPMENT OF A TECHNOLOGICAL SCHEME OF SAMPLE ENRICHMENT TITANIUM-
MAGNETIC ORE OF THE TEBINBULAK DEPOSIT.
Scientific progress
,
2
(7), 407-413.
12.
Эшонкулов, У. Х., & Турдиев, Ж. Н. (2023). ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ
ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ
ШЛАМОВ.
ARXITEKTURA,
MUHANDISLIK
VA
ZAMONAVIY
TEXNOLOGIYALAR JURNALI
,
2
(1), 32-36.
13.
Эшонкулов, У. Х., Хасанов, А. С., & Хужакулов, А. М. (2022). НОВЫЕ СПОСОБЫ
ОБОГАЩЕНИЯ КОНЦЕНТРАТОВ И ПРОЦЕССЫ ПОДГОТОВКИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ
РУД. In
Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья
(pp. 119-
125).
14.
Abdurashid Khasanov, & Uchkun Eshonkulov. (2023). STUDY OF METHODS OF IRON
SEPARATION FROM IRON-CONTAINING RAW MATERIALS.
Best Journal of Innovation in
Science,
Research
and
Development
,
2
(11),
119–123.
Retrieved
from
https://www.bjisrd.com/index.php/bjisrd/article/view/818
15.
Каюмов, О. А. У., Хакимов, К. Ж., Эшонкулов, У. Х. У., Боймуродов, Н. А., & Норкулов,
Н. М. У. (2021). Изучение химического, гранулометрического, фазового состава
золотосодержащих смешанных руд.
Universum: технические науки
, (3-3 (84)), 45-49.
16.
Xudaynazar o‘g‘li, E. U., Kudratullayevna, K. S., Tashtemirovich, B. B., & Qodir o‘g‘li, H. D.
(2023). TIKLANGAN KUYINDI MAGNITLI FRAKSIYASINING SEMENTLOVCHI XUSUSIYATINI
TEKSHIRISH.
BARQARORLIK VA YETAKCHI TADQIQOTLAR ONLAYN ILMIY JURNALI
,
3
(11), 1-7.
17.
Xudaynazar o‘g‘li, E. U., Kudratullayevna, K. S., Tashtemirovich, B. B., & Qodir o‘g‘li, H. D.
(2023). TEMIR TARKIBLI XOM ASHYOLAR TARKIBINI VA ULARDAN TEMIR AJRATIB OLISH
USULLARINI O ‘RGANISH.
ARXITEKTURA, MUHANDISLIK VA ZAMONAVIY TEXNOLOGIYALAR
JURNALI
,
2
(10), 29-37.
18.
Турдиев, Ш. Ш., & Эшонқулов, У. Х. (2023). ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ
СОСТАВОВ ЦИНКОВЫХ ОТХОДОВ И ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКЕ.
Наука и технология в
современном мире
,
2
(18), 28-32.
19.
Shodiyev, A., Turobov, S., Abdullayev, Z., & Eshonqulov, U. (2023). AN’ANAVIY NIKEL
ERITISH JARAYONIDA PAST DARAJADAGI NIKEL SHTEYNI TEMIRNI OKSIDLASH VA UNI
SILIKATLI SHLAKLAR SIFATIDA OLIB TASHLASH UCHUN YUQORI HARORATLI ERITISH YO
‘LI BILAN YUQORI SIFATLI NIKEL SHTEYNIGA AYLANTIRISH.
Наука и технология в
современном мире
,
2
(18), 39-42.
20.
Турдиев, Ш. Ш., & Эшонқулов, У. Х. (2023). ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РУД
МЕСТОРОЖДЕНИЯ «КАЛЬМАКЫР».
Наука и технология в современном мире
,
2
(18), 33-
38.
21.
Турдиев, Ш. Ш., & Эшонқулов, У. Х. (2023). СПОСОБЫ ОЧИСТКИ КОНЦЕНТРАТОВ
ПЛАТИНОИДОВ И АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ЧИСТЫХ МЕТАЛЛОВ.
Наука и технология в
современном мире
,
2
(18), 23-27.
22.
Турдиев, Ш. Ш., & Эшонқулов, У. Х. (2023). РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЯ
ПЕРЕРАБОТКА КОНЦЕНТРАТОВ ЧЕРНЫХ И БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ
ИЗ ХВОСТОВ МОФ-1 И МОФ-2 С КОМПЛЕКСНЫМ ИЗВЛЕЧЕНИЕМ ДРАГОЦЕННЫХ
МЕТАЛЛОВ.
Наука и технология в современном мире
,
2
(18), 43-47.
23.
Eshonqulov, U. X. (2023). TEMIR TARKIBLI XOM ASHYODAN VA MA’DANLARDAN
`
103
TEMIRNI AJRATIB OLISHNING TEXNOLOGIK O‘LCHAMLARINI TADQIQ QILISH VA
ANIQLASH.
Sanoatda
raqamli
texnologiyalar/Цифровые
технологии
в
промышленности
,
1
(2), 64-69.
24.
Эшонкулов, У. Х., Каюмов, О. А., & Хакимов, К. Ж. (2022). Изучение Технологии
Прямого Восстановления Железа.
Central Asian Journal of Theoretical and Applied
Science
,
3
(11), 151-156.
25.
Eshonqulov, U. (2023). TEMIR TARKIBLI XOM ASHYODAN VA MA’DANLARDAN
TEMIRNI AJRATIB OLISHNING TEXNOLOGIK O ‘LCHAMLARINI TADQIQ QILISH VA
ANIQLASH.
Sanoatda raqamli texnologiyalar
,
2
(01).
26.
Nasirov, U., Umirzokov, A., Nosirov, N., Fatkhiddinov, A., Eshonkulov, U., & Kushnazorov,
I. (2024). Study of the Production and Efficiency of Variable and Loading Equipment in the
Mining of Minerals. In
E3S Web of Conferences
(Vol. 491, p. 02022). EDP Sciences.
27.
Хасанов, А. С., & Эшонкулов, У. Х. (2023). ПОДГОТОВКА К ОБОГАЩЕНИЮ
ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗА.
Western European Journal of
Modern Experiments and Scientific Methods
,
1
(4), 143-151.
28.
Номдоров, Р. У., Эшонқулов, У. Х., & Муродов, Д. Б. (2023). ТЕПАҚЎТОН КОНИДАГИ
ҚАЗИБ ОЛИШ ЖАРАЁНИГА ТАЪСИР ЭТУВЧИ ДОЛЗАРБ МУОММОЛАР.
Инновационные
исследования в современном мире: теория и практика
,
2
(4), 5-8.
29.
Эшонқулов, У. Х., Хакимов, К. Ж., & Олимов, Ф. М. (2020). Калий ишлаб чиқариш
корхонаси чиқиндиларини ағдармага жойлаштириш ишларини тaкомиллаштириш.
Инновацион технологиялар
, (3 (39)), 17-20.
30.
Эшонкулов, У. Х., Каюмов, О. А., & Хакимов, К. Ж. (2022). Изучение Технологии
Прямого Восстановления Железа.
31.
Хошимханова, М. А., Т. О. Камолов, Д. Х. Хамдамов, Ф. А. Нурханов, А. А. Эралиев, and
У. Х. Эшонкулов. "МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ КОМПОНЕНТОВ ЗОЛ И ШЛАКОВ
ТЭС."
Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences
2, no. 11
(2022): 684-690.
32.
Хамидуллаев, Б., Хасанов, А., Камолов, Т., Раупова, Д., & Эшонкуло, У. (2022).
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
РАЗРАБОТАННОЙ
ТЕХНОЛОГИИ
ПОПУТНОГО ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛЬФРАМОВОГО КОНЦЕНТРАТА ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ
ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ.
Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and
social sciences
,
2
(11), 582-585.
