Требование вести переработку руд экологически чистыми методами является актуальной задачей современной гидрометаллургии.

Применение кислорода (автоклавное) или расходных окислителей Н.О. и О. имеет свои технические сложности, которые в наибольшей степени мешают использовать самый универсальный окислитель О.

Решение задачи производить его на месте, применения и эффективно использовать (без потерь) позволит стать ему наиболее востребованным и дешевым.

Объектом оценки возможности применения озона выбран сульфидный концентрат флотационного обогащения после сернокислотного выщелачивания Удоканского месторождения меди (25%). для которого ранее МИСиС была предложена технология выщелачивания, где традиционными методами производства и применения озона использовали только его четвертую часть, что было дороже, чем автоклавное окисление.

В работе предложены методы его полного использования, а также определена схема его применения, в которой он проявляет окислительные возможности всеми атомами.

Это позволило не только уменьшить стоимость затрат энергии, но и с применением капиллярных озонаторов разместить оборудование на площади меньшей, чем требуется для автоклавной технологии.

Ключевые слова: озон, сульфид меди, выщелачивание

1. Введение

Рациональное использование недр Северных месторождений обязывает вести переработку руд экологически чистыми методами:

автоклавным, расходными окислителями Н.Од и Оз. Но применение автоклавов ограничивают потери тепла и стоимость оборудования, а НО, опасно транспортировать и хранить. Самый же универсальный окислитель От газ с малым временем жизни надо производить на месте, по стоимости и размерам оборудования меньше автоклавного.

2. Особенности технологии применения озона

Объектом исследования выбран сульфидный концентрат флотационного обогащения после сернокислотного выщелачивания Удоканского месторождения меди (25%), для которого МИСИС предложена технология выщелачивания [1], где для повышения использования Оз при флотации пульпы снижен расход газа через сечение реактора и повышено время контакта (числом реакторов). Это определило высокие эксплуатационные затраты и площадь участка выщелачивания Оз в 10 раз больше автоклава, для размещения на которой надо отбирать из газа весь Оз с концентрацией > 0.2г/л при расходе > Ісм³/смс.

Учитывая, что присутствие железа в руде инициирует циклический процесс (рис. 1) окисления озоном Fe(II) до Fe(III) и затем восстановление Fe(II) при окислении сульфидов меди, предложено ускорить этот процесс, повысив содержание Fe(II), чтобы выбрать весь Од из газа при расходе 2 см³/см³с, когда пузыри уже выносят из реактора конвективные течения.

Количество Fe(II), при котором О, не выходит из реактора высотой 1.5м, определялось при расходе газа 2см³/см³с через реактор и составило 6г/л.

Рисунок. 1. Основные продукты реакции лимонена с озоном

После озонирования 5 мг смеси с помощью 5 мг озона в течение 20 мин основная часть веществ окислилась. Не окисленной осталась незначительная доля п-цимена и камфоры, а также внутреннего стандарта насыщенного углеводорода додекана. В следовых количествах обнаружены уксусный и пропионовый альдегиды и два новых изомерных 1.2-лимонен эпоксида (рис. 1, вещества 3). Одним из основных компонентов по содержанию в смеси эфирных масел были лимонен (1), представленный на рисунке, оба найденных изомерных эпоксида (3) являлись следовыми продуктами его окисления. Основным продуктом была 2-ацетокси-5-формилгексановая кислота (2), которая не обнаружена ГХ.

3.2. Действие озона на летучие соединения пищевых продуктов

Аромат пищевых продуктов формируют вещества, которые содержались в исходных ингредиентах, а также те, которые образовались в процессе приготовления или хранения продуктов. Ферментирование, окисление и термические реакции типа реакции Майара это основные процессы, приводящие к синтезу ароматобразующих веществ в пищевых продуктах. Содержание таких летучих веществ невелико, чаще всего они содержатся в концентрациях на уровне 0,001 100 ррм (1 х 10 0,01%). Поэтому при исследовании состава летучих ароматобразующих веществ обязательной стадией является их выделение и концентрирование. В нашей работе мы выделили летучие соединения из основной пищевой матрицы методом дистилляции с водяным паром. Из газовой фазы над полученным дистиллятом выделили и сконцентрировали летучие вещества методом твердофазной микроэкстракции, затем проанализировали методом ГХ. Продукт являлся мясным бульоном, приготовленным из мясного фарша, черного перца, кориандра и лаврового листа. Продукт после термической обработки имел приятный интенсивный аромат мясного бульона с пряностями. Список найденных веществ и их содержание в газовой фазе над дистиллятом бульона приведены в табл. 2. Следует отметить, что содержание летучих веществ в этом продукте было близким к содержанию в реальных пищевых продуктах. Основными компонентами, найденными в газовой фазе, были 1,2-цинеол, линалоол, терпенил и геранилацетаты, все соединения являлись компонентами пряностей. Было проведено озонирование и найдено, что практически все соединения были разрушены озоном, найдены остаточные количества 1,2-цинеола и камфоры. Как оказалось, эти соединения были достаточно устойчивы к действию озона, для их полного разрушения можно использовать более высокие концентрации озона, но следует отметить, что пороговые концентрации запаха этих веществ существенно выше, чем было найдено в газовой фазе, поэтому их запах не ощущался над бульоном. В любом случае, терпены в малых концентрациях имеют приятный аромат и обладают некоторыми видами биологической активности, повышают иммунитет, улучшают настроение и присутствие этих соединений в воздухе можно считать весьма положительным фактором.

3.3. Оценка опасности продуктов окисления озоном летучих органических соединений методом биотестирования по выживаемости молоди Ceriodaphnia affinis (острая токсичность).

Согласно нормативам, контроль за безопасностью среды осуществляется путем определения содержания загрязнителей и соблюдением их соответствия предельно-допустимым концентрациям (ПДК). Известно, что токсичные дозы пищевых эфирных масел составляют от 2 до 7 г/кг массы крыс. Как следует из данных, уже приведенных, ни в одном пищевом продукте, косметическом или другом известном препарате бытовой химии не достигается подобное содержание эфирных масел. Поэтому можно заключить, что сами по себе пищевые запахи вреда для здоровья не несут. Однако оставалась невыясненной токсичность продуктов реакции изученных веществ с озоном, которые не определялись хроматографически. Для определения токсичности продуктов реакции мы использовали метод биотестирования. В отличие от физико-химических методов, которые требуют знания состава загрязнителей, биотестовые методы анализа позволяют обнаружить их физиологическую активность в интегральной форме.

Для определения острой токсичности использовали выживаемость молоди Ceriodaphnia affinis. Показателем метода служило среднее количество исходных самок-дафний, выживших в течение биотестирования. Критерием токсичности являлось

достоверное отличие показателя выживаемости в опыте от контроля.

Таблица 3. Результаты биотестирования по выживаемости молоди Ceriodaphnia affinis (острая токсичность)

Из результатов, представленных в табл. 3 следует, что и изученные летучие органические вещества, которые являлись основными компонентами запаха, и продукты их окисления озоном не были токсичными. Поэтому можно утверждать, что при озонировании летучих органических веществ, состав и содержание которых в воздухе не выходит за рамки санитарных норм, не образуется новых веществ, представляющих угрозу для жизни человека. Предлагаемый способ удаления летучих примесей из воздуха озонированием является эффективным методом дезодорирования жилых или служебных помещений.

4. Выводы

Методом твердофазной микроэкстракции определен состав летучих веществ, выделяемых из модельной смеси эфирных масел в газовое пространство над этой смесью.

Разработан метод трансформации летучих веществ в неопасные, нетоксичные и легко удаляемые производные путем смешения газовой фазы с озоном.

Методом биотестирования по выживаемости молоди Ceriodaphnia affinis доказано отсутствие токсичности продуктов окисления озоном летучих веществ.

Автор книги "Озон и другие экологически чистые окислители: Наука и технологии: сборник статей 34-й Всероссийской конференции"
В.В. Лунин, Самойлович, В.Г., С.Н. Ткаченко, И.С. Ткаченко

По вопросам и предложениям свяжитесь с нами любым удобным способом

Телефон: 8 (800) 775-28-45
E-mail: info@ozonbox.pro
Соцсети: Вконтакте | Rutube