Islom karimov nomidagi toshkent davlat texnika univyersiteti

28-Ma’ruza

Mavzu: Sorbsion jarayoni. Sorbsion tanlab eritmaga o'tkazish.
Reja

1. 
   Sorbsion jarayoni
   
2. 
   Sorbsion tanlab eritmaga o'tkazish
   

Ionitlar yordamida oltinni sorbsiyalash–oltin ishlab chiqaruvchi sanoatning yangi progressiv rivojlanuvchi yunalishlaridan.

Ionitlar deb, qattiq va erimaydigan, kup molekulyar moddalarni nomlashadi, ularning tarkibidagi ionogen guruhlarning borligi uchun elektrolit eritmalardan musbat yoki manfiy zaryadlangan ionlarni yutib, urniga oldingi zaryadlangan ion kabi, boshqa ekvivalent miqdordagi ionlarni beradi.

Ionalmashinuvchi hususiyatlari bilan kuplab tabiiy va sun’iy moddalar aniqlangan. Lekin amaliy jihatdan birinchi urinda sintetik smolalar asosida tarkib topgan ionitlar turishadi. Ionalmashinuvchi smolalarning makromolekulasi tarkibi, egiluvchan va bir biri bilan uralgan polimer iplardan iborat bulib, ularning uglevodorod zanjirlarida kundalang kuprikcha bog‘lar bulib, ular smolaning matritsasini (karkas) shakklantirishadi. Matritsa uzining tarkibida, quzg‘almaydigan zaryadlangan guruhlarni – mahkam birikkan ionlarni ushlaydi. Birikkan ionlarning zaryadi, smolaning ichida quzg‘aladigan teskari zaryadlangan ionlar bilan taqsimlanib, qarshiionlar deb nomlangan ionlar bilan neytrallanadi. Birikkan ionlar qarshiionlar bilan bog‘lanib ionogen guruhlarini tashkil etishadi. Eritmadagi qarshiionlarning quzg‘aluvchanligi tufayli, uziga uxshash zaryadli ionalar bilan almashinuv reaksiyalariga kiradi. Ionit matritsasidagi birikkan manfiy ionlar polianionni shakklantiradi, birikkan musbat ionlari bilan esa – polikationni. Agar birikkan ionlar manfiy zaryadli bulishsa, unda ionit kationlar bilan almashinuvga qodir bulib, kationit deb ataladi, agar zaryad musbat bulsa, unda ionit anionlar bilan almashinib anionit deb ataladi.

Eritmadagi elektrolitlarning kationitlari tarkibidagi qarshiion bilan aloqada bulib, masalan N⁺ kationitni eritmadagi boshqa kationning ekvivalent miqdoriga almashsa:

HR + Na⁺ +CI = NaR + H⁺ + CI^- (1)

SHunga uxshash holda, elektrolitlar eritmasidagi anionitlar, uzlarining tarkibidagi qarshiion bilan aloqada bulib, uzining tarkibidagi qarshiionni almashsa, masalan ON^- anionini boshqa anionning eritmadagi ekvivalent miqdoriga:

ROH + Na⁺ + CI^- = RCI + Na⁺ + OH^- (2)

Smolaning ionalmashinuvchi hususiyatiga birikkan ionning tabiati katta ta’sir kursatadi. Kuplab holatlarda birikkan ionlar misolida:

Kationitlarda - SO₃^-, - COO^-, - PO₃^2-,

Anionitlarda – NH₃⁺ , = NH₂⁺, ≡ NH⁺ , ≡ N⁺ bulishadi.

Ion almashinuvi shunday sharoitda kechishi mumkinki, qachonki ionogen guruh dissotsiyalangan bulsa. Ionogen guruhning dissotsiatsiyasi darajasiga qarab, uning tarkibidagi qarshion holatidagi N⁺ yoki ON^- ionlariga qarab, smolalarni kuchli yoki kuchsiz kislotali kationitlar va kuchli va kuchsiz ishqorli anionitlarga ajratishadi. -SO₃N- va -PO₃N₂- guruhiga o’xshash ionogen guruhlari kuchli kislotali bulishadi. Aksincha, tarkibida SOON- guruhli bulgan kationitlar kuchsiz kislotali bulishadi. Ular uzlarining ionalmashinuvchi hususiyatlarini faqatgina ishqorli muhitda kursatishadi. Kuchli ishqorli anionitlar ham kislotali, ham ishqorli muhitda anionlar bilan almashinuvga qodir; ionogen guruhlari sifatida, uzlarining tarkibida ammoniy asoslari va tuzlarini saqlashadi.

Kuchli va kuchsizasosli anionitlardan tashqari aralash asosli anionitlar (polifunksional) mavjud. Bunday anionitlar uzlarining tarkibida ham kuchli-, ham kuchsiz asosli guruhlar tarkibini uzlarida tashkil etishgan.

Uzlarining tarkibida aniq fizik g‘ovaklarlardan tarkib topgan ionalmashinuvchi smolalar keng tarqalgan bulib, ular makrog‘ovakli ionitlar deb nomlangan. G‘ovaklarni polimerizatsiya davridagi reaksion qorishmaga inert organik eritma kiritish yuli bilan hosil qilib, inert eritma butun hajmga qorishib, keyin fazoviy qushimcha polimerlar yordamida otgonka usuli bilan ajratib olinadi. Qorishma qotgan g‘ovak gubkaga uhshab qolib, bunday ionitlar ichgi tarkibida rivojlangan yuza paydo bulib, 1 g ionitlarda 40-60 m² maydon yuzaga ega bulishadi, oddiy ionitlarning 0,1-0,2 m² nisbatdan. Yirik g‘ovakli kanallar borligi tufayli, ionlar diffuziyasining faol markazlarga utishi yengillashib, makrog‘ovakli ionitlar yuqori kinetik hususiyatlari bilan farqlanadi.

Odatda, ionalmashinuvchi smolalarni tug‘ri dumaloq sferali granulalar shaklida ajratib olib, ularning kattaligi 0,5-3 mm tashkil etadi.

Ionitlar suvga solinganda shishib ketib, ma’lum miqdor suvni yutishadi. Ionitga suvning yutilishi, smoladagi ionlarning gidratatsiya bulish uchun intilishidan iborat. SHishish, smoladagi fazoviy turning chuzilib kengayishiga olib kelib, natijada, uning hajmi oshadi, bu esa uz navbatida ionit donasining ichiga ionlarning utishini yengillashtirib, ion almashinuvini tezlashtiradi. Ionitning bukib shishish hususiyati, uning tarkibidagi ionogen guruhlar va matritsaning tikilish me’yoriga bog‘liq. Ionogen gurug‘lar qancha kup bulib, ularning tikilish me’yori qanchalik kam bulsa, ionit shunchalik kuproq shishadi. Shishish darajasi eritmaning konsentratsiyasiga ham bog‘liq, suyultirilganlariga nisbatdan, konsentrlangan eritmalarda kamroq buladi; shishish koeffitsienti bilan ajralib turib, bunda shishgan smolaning solishtirma hajmining, smolaning havoda quritilgan shaklining solishtirma hajmi nisbatiga barobar. Ionitning eng muhim ta’riflaridan biri – uning almashinuv sig‘imi, bunda ionlar miqdorining, ionitning birlamchi vazni bilan yutilishidir. Sig‘imni tuliq, muvozanatli va ishchi sig‘imlar hillariga ajratishadi.

Tuliq almashinuv sig‘im, smola tarkibidagi barcha almashinuvga yaroqli ionogen guruhlarning, maksimal miqdorda ionlar hajmi bilan tuyintirilishi nazarda tutiladi va smolaning ionogen guruhlari konsentratsiyasi bilan belgilanadi. Buni odatda, 1 g quritilgan ionitning milligramm-ekvivalenti bilan belgilanadi. Solishtirma hajmli sig‘im – smola bilan yutulgan ionlarning ma’lum turdagi miqdori bulib, ular ma’lum tarkibdagi eritma bilan muvozanatda bulib, uning solishtirma hajm sig‘imi, uz navbatida eritmaning tarkibiga bog‘liq. Odatda uni milligramm-ekvivalentda ifodalab 1 g quruq ionit bilan belgilanadi.

Real texnologik jarayonlarda ionit va eritma orasida muvozanatga erishib bulmaydi. Bunday holatda, ishchi sig‘im iborasi bilan foydalanilib, ionitga ajratib olinadigan komponent sorbsiyaning konkret sharoitida belgilanadi. Ishchi sig‘im, solishtirma almashinuv sig‘imi qatori, yuqorida aytib utilgan birliklarda belgilanadi.

Sorbsion ishqorlash (eritish) usullari.

Pulpani an’anaviy filtrlash-dekantatsiyalash, sianlash usuli qator kamchiliklardan iborat bulib, uni qullashda qiyinchiliklar tug‘diradi. Bular misolida quyidagilarni kursatsa buladi: 1) tarkibida tabiiy sorbentlari bor sulfidli va mishyakli rudalarning ayrim tur xomashyolardan, oltin va kumushning tuliq ajratib olinmasligi; 2) qiyin quyultiriladigan va filtrlanadigan loysimon va shlamli rudalar; 3) yuqori narxlardagi va kup energiyani sarflovchi filtrlovchi uskunalarni ishlatilishidagi harajatlar; 4) kup ishlab chiqarish maydonlarini egallovchi filtrlovchi-quyultiruvchi uskunalarning besunaqay kattaligi; 5) tarkibida kup miqdorda mis, mishyak, surma va sulfid oltingugurti bor eritmalardan, oltin va kumushni, sink yordamida sementlashda kelib chiqadigan qiyinchiliklar; 6) sianli eritma keklar tarkibidan kup miqdorda erigan oltin va kumushni yuqori darajada tozalab yuvib olish qiyinchiliklari; 7) murakkab texnologiya bilan qayta ishlashni talab qiladigan, olinadigan sunngi mahsulotning (sinkli chukmalar) past sifatliligi. Ushbu kamchiliklarni bartaraf etish uchun, ishlab chiqarishga sianli jarayonning-sorbsion ishqorlash deb nomlanadigan yangi yunalishlari muvaffaqiyatli joriy qilinmoqda. Ushbu yunalish, uran gidrometallurgiyasidagi va kimyoviy sanoatning qator ishlab chiqarishlarida rivojlanib, sorbsion texnologiyaning muvaffaqiyatlari natijasida paydo bulib, shakklandi.

Pulpaning sorbsion ishqorlash usulining hususiyati, oltin va kumushning ishqorlanishida, pulpaga sorbent qushib, uni oltin va kumush bilan tuyintirib, keyinchalik ajratib, nodir metallarni desorbsiyalab, sorbentni regeneratsiyalashdan iborat. Jarayonning muhim afzalliklariga, texnologik sxemadan, keyingi qiyin filtralanidagan va quyultiriladigan loysimon va shlamli pulpalar eritmalaridan va tarkibidagi oltinli chukmalardan, qimmat narxli filtrlash va qarama qarshi dekantatsiyalash operatsiyalarini qullamasdan ajratib olish nihoyatda muhim. Jarayonning ahamiyatli afzalliklari qatoriga, ayrim rudalarning tarkibidagi tabiiy sorbentlarning faolligini pasaytirish uchun etarli miqdordagi kuchli sorbentlar qushib, natijada oltin va kumushning ajratib olinishi kupayadi.

Sorbsion ishqorlanish ikki hil sorbentlar yordamida amalga oshiriladi: 1) sintetik ionalmashinuvchi smolalar–ionitlar; 2) faollashtirilgan kumirlar bilan.

Sianli eritmalardan yogoch kumiri yordamida oltinni chuktirib olish sianli jarayonning boshlanish arafasida, ayrim OIF -lar tomonidan qullanilib kelgan. Keyinchalik u boshqa faolroq chuktiruvchi - ruh bilan ishlab chiqarishdan tuliq siqib chiqarilgan va har zamonda ushbu metallning etishmovchiligida ishlatilgan. Eritmalarni maydalangan kumir qatlamidan filtrlab chuktirish ramali vakuum-filtrlada amalga oshirilgan. Tarkibida oltin va kumush bor kumirli chukma kuydirilib, olingan kulni flyuslar bilan eritib, qora metall ajratib olingan.

Tarkibida kam miqdorli oltin ag‘darmalar va uyumdagi rudalarni sianlab ishqorlashning oddiy usullarining keng tarqalishi natijasida, tinitilgan sianli eritmalardan oltin va kumushni kumirlar yordamida sorbsiyalab olish, oxirgi vaqtlarda qiziqish uyg‘otdi, chunki yanada sifatliroq va faolroq kumirlar ishlab chiqarila boshlandi, kumirlarni qayta ishlash va regeneratsiyalashning yangi va faol usullari ixtiro qilindi.

Sintetik ionalmashinuvchi smolalar, yog‘ochdan olingan faol kumirlarga nisbatdan, yuqoriroq sorbsion sig‘imga, mexanik mustahkamlikka ega bulib, kup marotaba ishlatilishi mumkin.

Ionalmashinuvchi smolalar yordamida nodir metallarni sorbsiyalash, tinitilgan eritmalar va pulpalarda sianlash jarayonida amalga oshirish mumkin. Birinchi usulda, rudadan oltin va kumushni ajratib olish, sianlashning oddiy yuli, biroz farq bilan taklif etiladi va sianli eritmaning sementatsiyasiga metalli ruh qushilmay, ionalmashinuvchi smola bilan sorbsiya qilinadi. Standart jarayonda, ruh changi yordamida, sianli eritmalardan ionalmashinuvchi sorbsiya usuli bilan oltinni ajratib, regeneratsiya qilib olish, iqtisodiy tomondan ionitlar va reagentlar narhi qimmat bulishi uzini oqlamadi.

Ikkinchi usulning mazmuni shundan iboratki, tinitilgan oltinli eritma urniga sianlash jarayonida, ionalmashinuvchi smolalar pulpaga kiritiladi. Sianli eritmalarda nodir metallar erib, pulpaning suyuq fazasiga utishadi va bir vaqtning uzida anionitga sorbsiyalanishadi. Sianlash va sorbsiyalash operatsiyalarining birga utkazilishi sorbsion ishqorlash jarayoni deb ataladi.

Iqtisodiy tomondan, qimmat filtratsiya usulini ishlatmasdan, pulpadan ionitlar yordamida oltinni ajratib olish usulning eng muhim va afzal tomonini maqsadga muvofiq qiladi. Keyingi afzalligi shundan iboratki, kuplab hollarda bu oltinning yuqori miqdorda ajratilishini ta’minlaydi, chunki ionitni pulpaga qushganda, eritmadagi oltin miqdori keskin kamayadi va kupincha, tarkibida oltinli rudalarga hos, tabiiy sorbentlarda sorbsiya bulishining oldini oladi. SHunga qaramasdan, chet el mamlakatlarida, oltinli rudalarni sianli ionalamashinuv sorbsiyasida, hozirgi kungacha, texnologiyadagi kamchiliklar va jarayonning apparatlar tuliq emasligi uchun, amaliy qullanilmay keldi.

Sianlashning ionalmashinuv texnologiyasini ishlab chiqarishda joriy etishda, B.N.Laskorin va hodimlarining ishlanmalari katta hissa kiritdi. Kup yillik izlanishlar va amaliy ishlar davomida, samarali anionitlar turlari yaratildi, sianli eritmalardan oltin va kumushni pulpadan ajratib olishning sharoitlari urganildi, smolalarning yangi regeneratsiya usullari taklif etildi, pulpaning sorbitsion sianlashning texnologiyasi va apparatlar tizimi ishlab chiqarildi va qator, tarkibida oltinli konlarning rudalarida ushbu jarayonni qullash va ishlanish imkoniyatlari tatdiq etildi.

1968 yilda dunyoda birinchi marta sianli inoalmashinuv texnologiyasi, ulkan Muruntov konidagi OIF–da ishga tushirilib, hozirgi kungacha faol ishlayotir. Mamlakatimizdagi gidrometallurgiyadagi sorbsion texnologiya – progressiv va tez rivojlanuvchi soxa.
Nazariy savollar

1. 
   Sorbsion jarayoni
   
2. 
   Sorbsion tanlab eritmaga o'tkazish