Sianli eritmalardan oltinni sorbsiya usulida ajratish

5. Faollangan koʻmir yordamida sorbsiyalash
Faollangan koʻmirning nodir metallarni oʻziga yutish qobiliyati mavjudligi azaldan ma’lum boʻlgan. Faollangan koʻmir - g’ovakli uglerodli shimgich (adsorbent). Ularni turli xildagi organik xom-ashyolardan olish mumkin: yog’ochli burali, toshkoʻmir, antrasit, hayvon suyaklari va boshqalar. Bu mahsulotlardan faollangan koʻmir olishda dastlab koʻmir uchuvchan moddalardan (namlik) tozalanadi, bu havosiz qizdirish bilan amalga oshiriladi. Natijada xom koʻmir olinib u yirik g’ovakli tuzulish hosil qiladi va uning shimuvchanlik qobiliyati yuqori emas. Shu sababdan mayin g’ovakli tuzulish koʻmir olish uchun uni uglerod ikki oksid bilan qayta ishlov beriladi yoki suv bug’ida 800-900⁰C da ishlov beriladi. Bu bilan koʻmirning ma’lum qismi (50%gayaqini) yonibketadi,
S + SO₂ = 2SО; S+N₂O = SО + N₂
qolgan qismi esa toʻrsimon g’ovakli tuzulish hosil qiladi. Qolgan koʻmirni faollashtirish usullari har xil tuzlar va kislotalar ishtirokida (karbanat, xlorid, sulfat, nitrat kislotalari va boshqalar) yuqori haroratda boradi. Koʻmirning faollanishi oksidlovchi gazlarning ma’lum bir qismini yonishi bilan boradi. Bu usulda olingan faollangan koʻmirning solishtirma yuzasi juda rivojlangan boʻlib (400-1000 m²/g), ulardagi g’ovaklar radiusi 0,5 dan 2nm gacha boʻladi.
Rus maktabi olimlari N.A. Shilova va A.N. Frumkinlarning ta’kidlashicha, elektrolitlardan faollangan koʻmir yordamida adsorbsiya qilish almashinuv jarayon deb qaralib, bu koʻmirning havodagi kislorod bilan ta’sirlashishi bilan izohlanadi. Agarda koʻmir faollangandan keyin havodagi kislorod bilan xona haroratida ta’sirlashsa, uning yuzasida asosiy hususiyat sanaluvchi birikma(oksid) hosil qiladi. Bu birikmalarning tabiati aniq belgilanmagan, ammo ma’lumki, undagi kislorod kuchli bog’lanmagan boʻlib, koʻmirning suv yoki eritma bilan ta’siri natijasida uni musbat zaryadga zaryadlab, kislorodning oʻzi esa eritmaga gidrooksid koʻrinishida oʻtishi mumkin. Bu shakldagi «musbat» koʻmir qaytarilmas kislorod elektrod vazifasini bajaradi va oʻzining ichki ikki qatlamida OH^- ionlarini erigan anion elektrolitlariga almashtiradi va shuning bilan elektrokimyoviy anion almashinuvchiga aylanadi.
Agar koʻmir kislorod bilan yuqori (400-500⁰C) haroratda ta’sirlashsa, unda hosil boʻlgan birikma mustahkam boʻladi. Bu sharoitda hosil boʻlgan xemo yig’uvchili kislorod (20% atrofida) birikmalari karbonat kislotali, fenolli va boshqalar koʻrinishida kislotali xossani namoyon qiladi. Odatiy «musbat» koʻmirdan farqli oʻlaroq bunday «manfiy» koʻmirlar oksidlangan deb nomlanadi. Elektrolitli eritmalarda oksidli koʻmirlar koʻp amalli kation almashinuvchilik qobiliyatini namoyon qiladi. Oksidlangan koʻmirning kationalmashinuvchi hajmining ma’lum qismi H⁺ ionlari bilan bog’langan boʻlib, elektrostatik kuch ta’sirida manfiy zaryadlangan koʻmir yuzasini namoyon etadi.
Shuni inobatga olish lozimki, «musbat» faollangan koʻmirlar oʻz yuza qismida nafaqat asosli xossani, balki ma’lum miqdorda kislotali guruhni ham egallaydi. Shu sababdan faollangan koʻmirlar anion almashinuvchanlik xossasidan tashqari, kation almashinuvchanlik xossasini ham namoyon etadi.
Xuddi shu kabi «manfiy» oksidlangan koʻmirlar ham oʻz yuzalarida faqat kislotali emas, balki ma’lum miqdorda asosli guruh ham boʻlib, elektrolit eritmalarida kation almashinuv hossalari bilan birga anion almashinuv xossalarini ham namoyon etadi. Sianli eritmalardan oltin va kumushni sorbsiyalash uchun anion almashinuvchi hossaga ega boʻlgan «musbat» faollangan koʻmirlardan foydalaniladi.
Faollangan koʻmir yordamida sorbsiyalash jarayoni nafaqat tindirilgan eritmalardan nodir metallarni ajratish uchun, balki bevosita boʻtanadan ham ajratib olish mumkin.
Tindirilgan eritmalardan yog’och koʻmiri ishtirokida sorbsiyalash jarayoni bir qancha oltin ishlab chiqarish fabrikalarida sianlash jarayoni rivojlana boshlagan bir vaqtda va rux yordamida choʻktirish hali toʻliq ishlab chiqilmagan vaqtdan buyon qoʻllanilib keladi. Tez orada koʻp kamchiliklarga ega yog’och koʻmirli sorbsiya jarayoni rux yordamida choʻktirish jarayoni siqib chiqarildi. Birinchi va ikkinchi jahon urushi arafasida rux metali tanqisligi sababli bir qancha OIChF (Oltin ishlab chiqaruvchi fabrikalar) da koʻmir yordamida sorbsiyalash kengaydi. Sorbsiya jarayonini rom shaklidagi vakum-filtrlarda olib boriladi, oltin tarkibli sianlangan eritmalar yanchilgan koʻmir boʻylab filtrdan oʻtkaziladi, ular maxsus filtrlar yuzasiga oʻrnatilgan boʻladi. Koʻmirli choʻkma oʻzida oltin va kumush saqlagan boʻlib ular yoqiladi va olingan kul flyus bilan eritishga joʻnatilib xomaki metal olinadi.
Hozirgi vaqtda koʻmir yordamida sorbsiyalash uyumda tanlab eritish natijasida olingan eritmalar uchun keng qoʻllanilmoqda. Aralashtirish yoʻli bilan olingan eritmalarga qaraganda uyumda tanlab eritish natijasida olingan eritmalar tarkibida nodir metallar miqdori kam (0,5mg/l), qoʻshimchalar miqdori esa koʻp. Bunday eritmalardan rux yordamida choʻktirish va ion almashinuvchi qatronlar ishtirokida sorbsiyalash jarayonlari samarasizdir.
Faollangan koʻmirning afzalligi esa qoʻshimchalarga ta’sirchanligi kamligidir va shu sababdan u qoʻshimchalari koʻp eritmalardan oltinni sorbsiyalashda ayni muddaodir. Uyumda tanlab eritish eritmalari koʻp qo’shimchali va loyqali eritmalar boʻlgani sababli, faollangan koʻmir yordamida ulardan nodir metallarni toʻliq ajratib olish imkoni tug’iladi.
Sorbsiya jarayoni dinamik sharoitlarda olib borilib, oltin tarkibli eritmalar ketma-ket oʻrnatilgan 3-4 ta vertikal kolonnalarda amalga oshirilib, unda sorbent sifatida donalashtirilgan, yirikligi 1mm boʻlgan faollashtirilgan koʻmirdan foydalaniladi. Koʻmir davriy ravishda kolonnadan kolonnaga eritmaga qarshi oqimda oʻtkazib turiladi. Birinchi kolonnadan nodir metallar (asosan oltin va kumush) ga toʻyingan koʻmir olinadi, oxirgi kolonnadan esa regeneratsiyalangan koʻmir (faollangan boʻsh koʻmir) yuklanadi. Shu tariqa birinchi kolonnadagi oltinga boy eritma oxiriga borguncha koʻmirga shimilib kambag’allashib boradi, oxiridan yuklangan toza koʻmir birinchi kolonnaga kelgani sari oltinga toʻyinib keladi. Toʻyingan koʻmir tarkibida 2-5kg/t oltin saqlab regeneratsiyaga joʻnatiladi.
Amaliyotda koʻp metalli minerallar boʻlmish qoʻrg’oshin-ruxli rudalarni boyitish fabrikalari sianli eritmalaridan oltin va kumushni sorbsiyali ajratib olishda faollashtirilgan koʻmirdan foydalaniladi. Bunday rudalarni flotatsiyali boyitishda tarkibidagi turg’un minerallar boʻlgan sfalerit, pirit va xalko’piritni eritmaga oʻtkazish uchun natriy sianidi ishlatilib, natijada eritmaga 20% gacha oltin va koʻp miqdorda kumushning oʻtishiga olib keladi. Olingan eritma tarkibi quyidagicha, mg/l: Au-0,2-1, Ag-5, Cu-400-500, Zn-40-50 va boshqa qoʻshimchalar. Nodir metallarni sorbsiyalash jarayoni dinamik sharoitda, eritmalarni donador faollangan koʻmirda filtrlashga asoslangan boʻlib, u bosim ostida ishlaydi. Toʻyingan koʻmir oʻzida 1-2kg/t Au va 1-4kg/t Ag saqlaydi. Bundan tashqari sorbsiyaning oddiyroq, ammo rivojlangan usullari ham qoʻllanilishi mumkin, masalan, aralashtirib, koʻmir yordamida statik sharoitda sorbsiyalash.
Boʻtanadan sorbsiyalash. Faollangan koʻmir yordamida boʻtanadan oltinni sorbsiyalash huddi ion almashinuvchi qatron kabi qoʻllaniladi. Bu jarayonlar koʻrib oʻtilgan sorbsiya jarayonlari texnologiyasi bilan bir hil boʻlib, soʻnggi yillarda AQSH, Avstraliya, JAR va boshqa davlatlarda keng qoʻllanilmoqda.
Sorbentning nodir metallarga boʻlgan hajmini oshirish maqsadida sorbsiyaga keladigan boʻtana dastlabki sianlash jarayoniga beriladi. Keyingi sorbsiyali tanlab eritish jarayonlari zanjir shaklida ulangan 5-10 ta pnevmatik yoki mexanik aralashtirgichli dastgohda boʻtana va koʻmirning bir-biriga qarama-qarshi oqimida harakatlanishiga asoslangan holda olib boriladi.
Yig’uvchi sorbent sifatida, mexanik jihatdan mustahkam va donadorlikka ega boʻlgan kokos yong’og’i poʻchog’idan tayyorlangan koʻmir qoʻllaniladi.
Faollangan koʻmir yordamida sorbsiyalash jarayoni dastgohlar ketmaketligi 7.-chizmada keltirilgan. Koʻmir zarralari oʻlchami 1,2mm dan 3,4mm gacha boʻlishi mumkin. Boʻtanadan sorbentni ajratish uchun turli tuzulishga ega boʻlgan elaklar sorbsiyalash dastgohlari tashqarisi yoki ichkarisida oʻrnatilgan boʻladi. Agar elaklar dastgohdan tashqarida joylashgan boʻlsa, boʻtana ularga aeroliftlar yoki markazlashgan nasoslar yordamida yetkaziladi. Eng yaxshi mustahkamlikka ega boʻlgan koʻmirlar ham aralashtirish va elash vaqtida ma’lum miqdorda parchalanishi mumkin. Shu sababli chiqib ketayotgan boʻtana uchun ham nazoratchi elak oʻrnatilgan boʻlib u nafaqat yirik, balki mayin, siniq koʻmir boʻlaklarini ham ushlab qolishga moʻljallangan.

7.-chizma. Boʻtanadan faollashtirilgan koʻmir yordamida sorbsiyalashning apparatlar zanjiri sxemasi: 1-sianlash pachuklari; 2-sorbsiyalash kolonnalari:

3-koʻmirni boʻtanadan ajratuvchi elaklar; 4-nazoratrlagi; 5-desorbsiyalash kolonnalari; 6-kislonali qayta ishlash kolonnalar;7-eritma saqlanadigan idish;
8-elektrolizor; 9- esorbsiyalovchi eritma saqlanasigan idish; 10-koʻmirni faollashtirish uchun aylanma pech; 11-elak.
Boʻtanadan oltinni sorbsiyalash jarayoni qattiq mahsulot miqdori 40-45%, suyuq fazada sianid kislotasining 0,01-0,02% li konsentratsiyasida, pH 1010,5 da olib boriladi. Bir vaqtning oʻzida yuklanadigan sorbent miqdori 10-
30g/l ni tashkil qiladi. Koʻmining oltinga nisbatan sig’imi 2-8 kg/t ni tashkil qiladi.
Boʻtanadan yirik zarrali koʻmir yordamida sorbsiyalash jarayoni xuddi ion almashinuvchi qatronlar ishtirokida sorbsiya kabi bir hil afzalliklarga ega. Shuningdek u, ion almashinuvchi qatronga qaraganda ancha arzon va qoʻshimcha metallarga nisbatan ta’sirchanligi kamroq. Bu uning qoʻshimchalari koʻp boʻlgan eritmalardan oltinni sorbsiyalashda ion almashinuv qatronlari foyda bermaydigan joyda qoʻllanilish imkonini beradi.
Faollangan koʻmirning jiddiy kamchiligi ularning mexanik mustahkam emasligi, ya’ni sinish oqibatida 1t qayta ishlanadigan rudada 100-200g mayin fraksiya yoʻqotilishi mumkin.