MECHANISM AND KINETICS OF NEUTRALIZATION OF COPPER-CONTAINING SOLUTIONS WITH MODIFIED RED SLURRIES OF ALUMINA PRODUCTION
Authors: Пасечник Лилия Александровна , Медянкина Ирина Сергеевна , Бибанаева Светлана Александровна , Яценко Сергей Павлович 
Published: December 2020

Предложены методы модификации красных шламов (КШ) обработкой соляной кислотой и карбонизацией с получением сорбционных материалов, пригодных для извлечения металлов из кислых растворов. Модификация КШ карбонизацией способствует увеличению площади и объема пор в карбонизированном шламе (КШК), что привело к более высокой сорбционной емкости до 246 мг Cu /г, при одновременной нейтрализации сернокислого медьсодержащего раствора с 1,5 до 4,5 единиц pH . Кислотная обработка приводит к меньшим положительным эффектам по извлечению меди. Кинетика сорбции описывается уравнениями как псевдо-первого порядка ( R > 0,96 ), так и псевдо-второго ( R > 0,98), определяя равнозначные вклады в общую скорость процесса стадий массопереноса и взаимодействия ионов. При изучении механизма установлено, что поверхностные диффузионные процессы на границе «твердое - жидкое» переходят в массоперенос ионов Cu и химическое взаимодействие с функциональными группами на поверхности и внутри частиц модифицированных шламов. Для исходного шлама эти процессы практически эквивалентны. Десорбция меди водой и раствором этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА) показала, что прочность связей в структуре КШК- Cu и устойчивость поверхностных тройных комплексов Cu -ЭДТА-КШК оказывается выше, чем Cu -ЭДТА-КШ. Показана перспектива создания сорбционных материалов на основе промышленных отходов, в частности щелочных красных шламов, и их применение для поглощения токсичных металлов из кислых сточных вод с взаимной нейтрализацией и утилизацией разных видов техногенных отходов металлургических производств -твердых, газообразных и жидких.

Methods for modification red mud (RM) by treatment with hydrochloric acid and by carbonization to obtain sorption materials for extracting metals from acidic solutions are proposed. Modification of the RM by carbonation increases the area and volume of pores in the carbonized red mud (CRM), that leads to a higher sorption capacity up to 246 mg/g with simultaneously neutralization of the copper solution from 1,5 to 4,5 pH . The acid treatment leads to less positive effects on the extraction of copper. The sorption kinetics is described by both pseudo-first-order (R >0 ,96) and pseudo-second-order (R > 0,98) equations, which determine the equivalent contributions to the overall speed of the process of the mass transfer and the ion interaction stages. A mechanism was studied and it was found that surface diffusion processes at the «solid-liquid» interface turn into the mass transfer of Cu ions and chemical interaction with functional groups on the surface and inside the particles of modified muds. For the initial mud, these processes are almost equivalent. Desorption of copper with water and a solution of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) has shown that the strength of bonds in the structure of CRM- Cu and the stability of surface triple complexes Cu -EDTA-CRM are higher than for Cu -EDTA-RM. The potential have been demonstrated of creating sorption materials by used industrial waste, in particular alkaline red slurries, and their applications for the absorption of toxic metals from acidic wastewater for mutual neutralization and utilization of industrial waste from metallurgical industries - solid, gaseous and liquid.