автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Развитие теории и практики использования флотационных процессов извлечения растворенных веществ в гидрометаллургии и очистке сточных вод

Р Г Б ОД

'государственный комитет российской федерации по высшему

образованию

■ - ' ! i

Санкт-Петербургский государзтоенный горный институт им. Г.-В; Плеханова , ( технически?! университет)

На правах рукописи

Кандидат технических наук Воронин Николей Николаевич

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФЛОТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОЗ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РАСТВОРЕННЫХ ВЕЩЕСТВ 3 ГИДРОМЕТАЛЛУРГИИ И ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД

Специальность 05.16.03 "Металлургия цветных и лещсих металяоп"

I

АВТОР Е.Ф Е Р А 'Г

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург, 1904г.

Работа выполнена в проблемной лаборатории по комплексному использованию руд Санкт-Петербургского государственного горного института имени Г.В.Плеханова

Официальные оппоненты: Профессор,доктор химических наук ' Дибров Игорь Александрович

. Доктор технических наук Арсентьев Василий Александрович

Доктор технических наук Шнеерсон Яков Михайлович

Ведущее предприятие: Череповецкое акционерное общество

"Аммофос"

■ ' V г/.

Защита диссертации состоится "а < " ¿/с* л-ем 1994 го

час. мин. на заседании специолиэированного Сое Д.063.15.09 Санкт-Петербургского государственного горного и ститутг» им.Г. В.Плеханова по адресу:

199026, г.СаЯкт-Нетербург, 21 линия, дом 2, ауд.6309

С диссертацией можно ознакомиться б библиотеке института с 9 до 18 часов.

Автореферат разослан 1994г.

Учений секретарь специализированного

Совета доц..к.т.ч.Орлов А.К.

общая характеристика работа.

Акгальиооть темы. Для переработки растворов цветных металлов и очистки сточных вод применяют, главным образом,процессы оса-.адения,цементации,экстракции,сорбции и ионного обдана. Области применения этих процессов имеют' специфические ограничения,обусловленные составом ¡1 концентрацией перерабатываемых раство — ров, видом и качеством полу чао мой товарной продукт, а также современными требованиями охрела окружающей среды.Существующие тенденции в изменении характера и качества сырья, а также требования экологии приводит к необходимости вовлечения.в переработку относительно бедных растворов, часто сложного состава; очистки больших обммов сточных.вод о утилизацией помучяьних отходов и получением товарной продукции высокого качества.Современные требования экологии предусматривают доотилмнаэ в профоса очистки сточных вод остаточных сэдэр&анил вредаых ва-щоств на уровне ПМ для ра<5охоэ«**ственных водоемов, которые для лоноэ цветных металлов оостаглявт очень ниэ.чио величины» порядка 10"^* 10"эмг/дм3. Вое это ставит задачу разработки нояых процессов я универсальных технологий, удовлвтворяюдех . всему объему или большинству пере«олеинах требований, что определяет актуальность настоящей работы. '

Ланная работа является составной чаоть» исследований,про-веденных проблемной лабораторией по комплексному использованию руд Лининградского горного института по заказ-наряду }$63 ХНО Минвуза Р05СР и,координационному плану НИР АН СССР на 1986-;90гг. по задании 2.26, * также продолжающихся КИР по заказ-наряду >26 плана госбюджетных работ Ссчит-Петербургско-го горного института ва 1991-93 г.г. Цэль работы. 1Ьзуктие теории и практики иэвдотнчх мятодяе Флотации растворенных вошеств,а та;ма поись и изучение новых разновидностей исследуемого процесса о последующей разработкой универсальных комбинированных технология перо работ ч: растворов и очистки срочных вод и созданием научных основ для аибора оптимальных технологичооких схем, их ¿«роэктеревь-ни« и опти^зацик.

Научная новизна. Нсучасй аовизвой обладают ол«ду*ицис зашив»' чье результаты, которао случат теоретической и технологической основой испопьзсзачня дотационных процеосоа в практике гидрометаллургии и очистки сточных зод, их оп1И№зацил(зыбора и пъоо ТИроВЛНИн' иоотзетствую®"х тохнологичвоких схок.

г» Определены основные закономерности отдельных разновидностей пенной флотации раитво реи них веществ и предложена соответ ствуютая классификация процессов.

2. Лредложеь новый технологический процесс ''пенней флотоэк-ov рак цик1' и определены о п нова го технологические и физпко--жп-мичоохис закономерности его применения дли извлечения ионов .\,еди, цинка и и::коля г помощью раствора нертеновой кислоты л ксроспно.

% Предлижи ни характеристический ураане"яя во^х исследованию процессов и ьыражзшя для определения соответствующих конотеш" рекомендованных к использовании в качестве критериев эффективности.

-'{¿ Г&зраЗстана пэгодика кслг.чоотзениых расчетов разшчних oxsjí флотации оекпкоя, необходимых при проектировании.Првчложэ им ¡«счетнив ура вив:w к для определения объемного выхода пенного продукта и годержания в цчи сублата при флотаики осадков по рар^чьчь схемам открытого л закинутого циклов. На основе разработанной методики и предложенных уравнений проведана коли-честачаиая оценке, оэдактивлооти отдельных операций и охем флата:;:!.; осзд::са.

•3. И- ccüosa рассмотрение термодинамики образования самистс* ?акы:с>. сублига ка по-:ер::ности г&с-жмдкость в процессе eu; qc п ц,; о в к ü íi флотации прздложече выражение для колкчественноГ эцГ'И.'сй* -оглчипн "поверхностного произведении растворимости", хара"ть-о;зуг!!;<?й чсследуэиое равновесие.

о. Разработаны нсэне способа регенерации iií-фтзната к коанто-гоната, используемых в качестве собирателей при флотации ка-tíichoxí тяжелых метад^ив.

Практическая ценность. Рекомендованы опткмалышв облаен* ири-'манеьик резочных рамсвиднсстел флотации раотворья^ых ьедоот? и сформулированы основные л^нцит- их использовании в колонии- 4

рованных технологиях переработки растворов и очизтки сточных вод» Решены следующие наиболее eiawKe технологические вопроси, сд.5¡Ж!яаюпт широкое использование флотации ü практике гидрометаллургии ч очистке сточных год: снижение остаточного содержания собирателя а колерных продукуах флотации, энтниа объемного выхода пзннсго продукта и регенерация собирателя.

Разработаны,испытаны и приняты к внедрению следующие tar," нологии о исг.ольеованием флотационных процэссоп.

I. Комбинированная флотаииотю-ткстракционная технология переработ:« оборотных растворов гидроупалошя пиритного огарка сернокислотного производстве Череповецкого ПО "Аниофоо",na которой ооот&злэни исходные данниз длн рабочего проектирования. Озгидаемай экономический эффект от внедрения первой очереди планируемого производитаа (25% -.it .полкой модности) составляет

1,9 млн.руб.в год ( в цэнах 1У90 г.)

,2. Флотационная технология очистки рудничных вод Солнечного Г01(р до норм рнйохозииственких .чоадемоэ. Технолигин запроектирована институтом "Гипрониколь" для соответствующих очистных С0ор.уЖ(?НКИ ПрОИЗГОДИТ9ДЬНССТС,П 6,0 юы.м3 исходной рудничной веды з год. По данным рабочего проекта расчетный народно-хо-знИитвонний Э'.у-Х'ект, учитывающие величину предотвращенного ywptíe окружающей среде, с сн:т алла от 9?, X тис.руб.(в ценах 1990 г.)

Апробация работы. Отдельные полокенид и результаты работа доклеивались на следующих отс юптвони^х и мовдународних конференциях, симпозиумах к совещаниях:

I) П Всесоюзная конференции по комплексному использований руд и кекцв1:тратов;МоокьаЛ$32; 2) Всесоюзная конференция "Безотходная технологий переработки полезных исхопаом^х"»Челябинск,

3) Краевая научно-лткта-таская конференции "Подакенио ^ектавиоети технологий и ¡качества продукции цветной металлургии", Красноярск,is8't;'-0 Зоеаоюзнаи конференция "Современные проблемы химической технологии",Красноярск,1966; 5) Всесоюзное освэелшо по применению экстракции я технологии неорганических веществ, г.Дпатити,1980; 6) ¿/„¿ei-iatíotai'u-rcíian. en/rmíа Mti&fl, t$88.

-.9- .

Некоторые положения работы, имеющие» главным образом,практический характер, докладывались 'и обсуждались на научно-тех-иичвоких советах институтов Гипрониквль (г.Ленинград,1965 г.), ЦНШОлово (г.Новосибирск»1989), Цватметводоочистка (г„Екатеринбург, 1991), ВСЕГИНГЕО (п.Зэленый,Московская обл.,1987) и оове-саиии в ЩМ СССР (г.МоскваД98£г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано <35 печатных работ ( в т.ч. 9 авторских свидетельств на изобретения и ?4 статей). Принято к. опубликованию статьи.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит кэ введения,трех осйо^вых глав,заключения, списка литературы к приложений. Основная часть работы изложена ка 2Э>»-х страницах текста,включен бй рисунков и 28 таблиц. Приложения содержит 32 вспомогательные таблицы, а также акты испытаний и внедрений.

Гла£Ь I. Изучение основных разновидностей флотационных (ездеорбционно- и адгвзионно-пузнрьховь'х) нро»-цассов выделения-растворенных вецеитв.

1.1. Клазоификация пенных флотациои.чых процессов выделения растворенных аег.еото.

Отдельные разнотипности фпотации растворенных зёществ ©оьо-й&ны на использовании процессов осавдоник, жидкостное экстракции и сорбции частицами тв&рдего "носителя" с последующей адге-.злея соответствующая самостоятельной Фаза на пузырьке воздухе, а такаю прямой адсорбции ионов и молекул :)а поверхности гаа--жидкоеть. Наиболькае чрасткческоо значение имеют процвссы,про-/уекакщио о образованием пэны. на,.поверхности псрераоатываеногс раствора. Предложенная в наотонгой работе классификация пенных флотационных процессов приведена в таблице 1. Основным признаком, .положенным в основу предложенной классификации, является тип фаза, которой представлен фдотаруемнй сублат в объеме раствора, ( на путать о о>азой, которая аккумулирует сублат по из-.веотной классификации А.М.Гольмала). Этот признак имеет три значении и определяет характер соответстпусчих процессов,приеогк-

-е-'

Таблица Г.

Классификация пенных флотационных процессов выделения, растворенных веществ.

По типу фа;ы сублата в объема раствора:

Шгезионная флотация твердая фаза сублата)

ю характеру тзердой ,>ази сублата:

;> дотация з твердым 'носкте-яаы"

Флотация осадков

по типу осадка:

Флотация гидрофильных

(гидро-фобизи-роваь-ных)

осадков,

флота-дая гидрофобных

осадков

Адсорбционная флотация (водный раствор сублата).

п? растворимости сублата:

Ленное Фракционирование ( водораст-во римый суо'лат).

Адсорб-ционйая ионная Флотация (малорастворимый сублат)

Пенная фло •гоэкстрак-цин (органически й раствор сублата)'.

иых -к элементарном/ акту флотации, что отражено в их названа: адгезионная флотация (твзрдая фази субпата), ад^орбцлонная 'тр.ция (водный ростьор сублага) у. пенная шлотозг.стракция (ор:\ иичэский раствор гублата}.

Лдгезио'икая флотация включает воэ процессы, основанные на гезки твердых частиц сублата на повзрхчости газ-жидкость. К т. ш:*' процессам относятся флотами; с твердым "носителей"' и флот, цнк осадков. Флотация с "носителем" предполагает сорбцию колд; генда частицами твердого "носителя" ( активированный уголь, и «{¡обменные смолы, осадки и т.д.) и его Флотационноо выделение о использованием собирателя .или без наго. В зависимости от ти осадка выделяют Флотацию гигрофильных и гидрофобных осадков. Флотация гидрофильных осадков основана :;а ооахдении колли: э да в виде гидрофильного осадка, которая затем гкдрофобизируюг и ^дотирует? с применением подходящего собирателя. При длотаци гидрофобных осадков собиратель одноврэмошш является осадител ионов коллкгавда,

Адоорбцло'!^ан Флотацкя основана на адсспбши из раствора нсиоз коллагенда или молекул субдата на поверхности газ-жид-:ость. 3 соответствии с предложенной классификацией в эаякси ■ .^сти ст растворимости еубльта различай' две разновидности ад сорб'дконноа флотации. Лшшоа Фракционирование, которое обичио поникают- аак процесс извлачэиия растворенных ПАЗ'в^ является п цсрсом Фдотацязшюго шдалентт вод'орастзорммах сублатов.Адсо Ц/:оаиая иоипач флотация - црацосс извлечения яшшрастзоримых 'эуЛкатоэ,. ко ярм исходной кокцеад-грацяи ионов каллкгвнда и саб ратзлч монымй раутзоркхости оошзугеэгося соодин<зния-с/блата

/¡снятие "пнннаи флотозхстракики" и соответствующий тохне; тйчоокйк процесс, лродложены в настоящей работе. Этот процесс предполагает жидкостную экстракцию коллкгенда 'органическим ре вором з/сотритес поол&дуйаим тчолзьчох оргл.-мчвйкое фаз« ■пэййой .илстацкой.

/я./.' ^лоташ я гпдрохил ы: их о сад кс и

Ось'орнив •эаксяомбркаоти глогацми гидрзфкдьких осадков и рррбции .ими 'собирателя -исследаианы на примере ¿звлзчошя

1ДИ£ИДуа.1ЬНЫХ гидроксидов тяжела* МвТ&ЛХ.ОВ (/¿См) ^ л'; и Со ) помощью нафтоната-натрия. '

Флотируомость осадков гидрокоидсв определяете» ноли чин ой )рбции собирателя. При.разных значогаях рН и расходо собирала его сорбция гидроксидами исслодсважных металлов убивает слсдуюаэй последовательности? 1г, - Со - ~ /1/ -//: . элучемшй рад сорбции ,м отве.чавглй ему ряд флотируемазти не ютветствуот ряду произведений растворимости соответствуюглх афтератоа» что свидетельствует о болзо сложном ::аоактерэ провеса гидрофебизации. по сравнению с ^исто хими несших представ-йииям". об образовании комплекса сублат-собир&тэль. Ззличкна орбции собирателя, обоопечиваюаал практически полное извлечете флотируемых оаадков (>98©, вне зависимости от вида кетад-' и составляет примерно (0,молк н&утеяата на мрль оллкгояда. Данная велкчика сорбица отвечает прзимувзсствеяке ОЕврхноотной гидрофебизацчи осадков.

Увэличежб рН елкке определенной для каждого металла вел1/.- . . ;ины пр/.'ьодит к депрессии соответствующих гидроксчдных осадков, Зуояодленной десорбцией собирателя. В порядке увеличения зна-и ний рН, поизодягах к депрессии гидроксидов, тякелып металла эаопо;ю;хены в той хо последовательности Яг(/")-&'¿л -Со ¡¡> Л- } 5 которой возрастает рЛ их гидратообразозанкн. Это позволяет 1рсдполошть, что депрзосирующее действие гидроксильпих иочоз, ;опровоидайИ1Эооя десорбцией собирателя, связано с протеканием ротерогенноЧ обменной хчмкческои реакции типа:'

<'■/!&%■ .п *п, —- п7

где: - двухвалентный катнен металла; Я'- иафтолат-анисш.

?г 2 Флотация гидрофобных осадков. •

■Флотация гвдрофзо.шх осацкоь ксслодоврлЬ на примере извлечения- ионов Л». А» « ^ о использованием в кзчоствэ собирателей - осадягэлой этилового1 ксантогената, зтллозого и бутилового аэрофлота, дязтилдитиокарбамата и нафтеьата.

Исследованные гидрофобные осадки пси флотаили пра.кт1гчэаки

полностьо.переходят в пенный продукт, но при эксплуатации' пр. цесса существенное значение имеет липкость флотируемого оса, ' ка. С экчоН точки зрения наиболее приемлимым является иополь вание_собирателей о короткой длиной углеводородного радикала, например, этиловых ксантогенатов и аэрофлота или диэтилдитио] ■ бамата, образующих не липкие осадки, пеносъом которых не выэ! ет затруднений. Эксплуатация процесса флотации гидрофобных 01 ков, обраэрвалных с высокомолекулярнам£Гур?апример нафтенатом, сопряжена со значительными-трудностями и проблематична для р< лизадай в промышленных условиях.

Порядок флстируемости ионов исследованных металлов из ко. тивного раствора в зависимости от расхода.применяемых собира1 лей - осадителей-соответствуют рядам произведении растворимо! образующихся гидрофобных солей. Высокая селективность оульфп рильшх собирателей относительно ионоз многих тяжелых металл! определяет основную-положительную особенность метода флотацш гидрофобных осадков. Он позволяет осуществить селективное вы, ление металлов'из раствора. Например, селективное выделение ионов меди может быть осуществлено этиловым аэрофлотом, ник< ля и кобальта - ¿соитогенатом, а марганца - диэтилдитиокарб) матом.

■ Влияние рН при Флотации гидрофобных осадков хорошо объ/и нкмо с использованием расчетных диаграмм растворимостьй обра-зуащихс.я соединений.

• ' При использовании собирателей о (^дотационными свойствами аналогичными этиловому ксантогенату и аэрофлоту, и при отсутствии 'в растворе посторонних конов ( кроме гидрохоила)', спос ных к .образованию комплексных или трулнорастворимых соединен! 'о катионами извлекаемы* металлов, намбочее полное флотационн! выделение металлов имеет место при рКд< рЬ< рНКр11Т>» где: рКд ~ константа диссоциации кислой Формы собирателя; рНКрИТ - рН гицратосбразов&ния металлов г»ри наличии в растворе «нионол собирателя и для п-валентных ионов' мзталлов определяется по выражению :

■ ю-

[ПР - произволение растворимости;А рателя). ■

одновалентный анион соби-

/.¿.3. Флотация осадкеп как процеоо разделения

твердой и юдксг! Фаз. . •

При уолозии полоогэ оседания аоллкгенда флотацию осадков можно рассматривать как процесс разделения твердой и жидкой. Фаз. При ладно»» выделении осадка в пгнш.'й продукт, что обычно имеет место при арншльно выбранном расходе собирателя, эффективность разделении фаз может быть характеризована величинами объемного выхода паяного продукта (8") им содержания в нем осадка сублата • где Со - содержание осадка

сублата в исходном растворе (суспензии)»

Для количественного описания этого процесса предложено использовать соответствующую объемную характеристику з виде зависимости объемного лнхчда пенного продукта от содержания осадка сублата в каюонем продукте в данный момент времени I (3).Объемную характеристику рассчитывают по результатам опробование .процесса флотации во времени о возможно более высоким исходным содержанием сублата .

Используя объемауо характеристику можно расочитать содержание осадка сублата з пенном продукте ((¿ь-с ) и зго объемный выход (1Га ) в глбои диапазоне 'концентра:«/! ис-

ходного растсора при С* < С.*./ по -предложенным уравнениям:

- при полном выделении осадка оублата в пенный продукт

- пра неполном зуделении осадка сублата г понниП продукт

•и* * . л1'3* 1.4) •

где:• •С« ~ сбь»мния выхода пончого продукта ни

эбъоипои характеристики, отвечаякаэ содержаниям сублата В КаМирНОМ ПрОДУКТО С, С'Со У С'О , соответственно. \ Приведенное расчетные уравнения определяют практическая ; значимость осЬомкоп харо.1Тплпсгихй, поэтому ьпредем оЯ • ;

/равнение. За время dt в пенный продукт перейдет количество сублата, равное - d.CC^-OV«, -;где V/,,- объем исходного раствора. За эте громя объем л£ид>а>й Фазы пенного продукта увеличится на величину ¿¿<Г'/«-< . Тогда содержание оуйлатл в пенно, пролукто, Сделанном за время <it , будет рагно:.

. *е ЫК-V.» • " «' V . . . . ( 1.5)

Выражений (1.э) раскрывает физическил смысл объемной характеристики, заключаются в то.ч, что абсолктная величина её прои ¿одной характеризует разбавление пенного продукта камерным раствсром ( '/<*., ) в данный момент времени флотации; где:' (/«¿л - отноашьие 1:Т в печном продукте ( дм3/моль). Примем, что содержание сублатг. ¿о фракции ьенного продукти, выделенной за время cLt , прямо пропорционально ссд^ржач'/ю оублат в к&мерксм продукте в данный момент времена. Гогда к //-У -"к "¿г , где К - коэффициент пропордаональпе

Т'И . . -

После интегрирования обеих частей разонства з пределах чн торвала оремани флотации от 0 до ^ при К° Const получим урав нзние объемной характеристики:

4.... С 1.6)

Для рэгл^чрых случае! флотации гидрофильных и гидроообв^х оойдков экспериментально показана ко зависимость коэффициента г,К" от времени флотации и справедливость предложенного уравнен чин Г 1.6). Т.о. коэффициент 'Ч". названный "эффективностью обезвоживания легкого .продукта" является коьстантол и может быть ислольпоган в клчэатва .критерия е-^сгстиЕноетр процесса разделения тсордой и жидкой Фаз при флотации осадков.

Одной из .основных задан, которую прк '.одна с я решать при разработке технологий с иопользосаниом флотации осадков, яв-лйэточ СНИК0КИ5 объомногз анхода пенного'продукта за счот увеличения содержания в нем осадка оублата. Радикальным способом рекгния stow задач:: является реализация этого прочесса не в один приему по схемам, г>кл!?ча:01Ц!-1м коода облзатадьяЬч оейов-'флотации также операции- кон1рольмй'флотации и лгрэчиоткч

-/с' '

пенных продуктов в открытом и замкнутом циклах. 7.9.использование схем в основных своих 'элементах аналогичных схемам рул-пол флотации. В настоящей работе разработана методика рзсчрта схем флотации осадков в открытом и заикнугом циклах с использованием объемно;! характеристики.

0бъемннй_выход_пенного_11£огулта для схем, л:<л!Рчах;щих_о_с-новп^ю^лотацию и оперш(ИИ_пз ре чистки в открытом щш, рассчитывают по уравнение:

.....(г. 7)

¿* /

где: - объемный .яыход пенногс иоодухт.т. в операция основной флотации при концентрации исходного раствора С'с;

X: - частный ( от операции) объемный выход пенного продукта ¿-ой перочистки;

/2 - чис.чо пс речи сто к, ^ и рассчитывает по вл раке чип (1Л), а необходимые для их определения содержания с/блата в питании каадой перечистки ( С^. С", с;" и т.д.), равные содержаниям в пенном продукте преднл/цой операции флотации ( ¿л и т.д.)-по вчса-за-аию (1.2). Данный расчет .можно осуществить графическим путам ( схему расчета зм.рис.Т). Для этого пс уравнении (Г.Г) расчитиваот зависимость ^С&З , которую зат^-м ислольэу-от для графического определения С? * сС3 С0 *</■ * и т.д. с последующим нахожденьем ^ я Граумчссхоо определение содержания суолата в питании перечисток; основано к& существовании следующих тождеств:

где: и т.д. - см.рис.1.

В этом случае величины 0,', С^.и т.д. определяют в точке пересечения оси абсцисс ( ось С0) о примой, проведенной из ординаты У =1 под соответствующим углом и т.д.

По найденным значения С^, С^ и т.д. и графической зетсимсс-ти находят значения и т.д., кото-

рые затем используют для окончательного расчета по уравнение (1.7).

pao чет ntípü¡^ 0«

«ICf2MOль/дм3 С ИОПОЛ1 зованнем збзэмноя характеристики, расочитанно! по уравнении 1.6 при С«*,« «20xI0~2mojíi>Am3 и К»15 ( пояснение к рис.1).

'-■ » " " " "' 1 111 111 WIII|и ^

Bio.I. Графический расчет частиi« обьс-мних- ваходов

ленних продуктов перечпсгок в сха^а;: отбритого цикла.

. Объемный выход пенного продукта для. схем (рлотации_замкнуто го цикла_ раоочкаапакг пс уравнениям, приведенным в таблице i. Предложенный расчетные уравнения получеьы путзн соответстсующих расчетов отдельных схем флотации двумя различными спосоиа-•ми: . ,

•- первый спооой заключается в последовательном расчете схьми флотации, начиная с её головной операдаи, который сводится к определэнию расчетных виражени;; для нахождения объемных выходов конечных пеннах продуктов чороз частные (от операции) объемные выхода ■ пенних продуктов всех операций ^лота-цак, состачляхлшх данную схему; - второй способ осноьан на том,•что в завершакций операции ' любой схомы замкнутого цикла имеет изсто непелноо. выделвше

Таблица 2.

Эффективность схем флотации осадков.

Схемы о лотами

Схема открытого цикла, включавшая основную фло-таш» и ¿Д»У_п£речиотку_

уЩиПаниб для т'очёТй'"" объемного выхода пенного продукта по схеме .

1Щозатёл5 "ар фактивнести схемы флотации ( £ ),дсли од.. при С." Ю~& '

У -

^МОЛЬ/Д!!3

Ь г-¿,1

Схема открытого цикла, включающая оононную флотацию и ям пз¿очистки_ Схема замкнутого цикла, включающая основную флотация и одну_паречи(;тк^

у. .......* ^ '

5,5

6,6

Схема замкнутого цикта, включающая основную ц>ло-тацию и дзе п?£е1р1£тки

У»» • '

Схема замкнутого цикла, вклячаввдй основную и контрольную ¿лоташш__

у» к-

1,е

У-^СуГГ

:.б

Схема замкнутого цикла, включающая ооновиуи.кои-; трольную флотации л одну_перэчио?к^__^ _

£ - показывает во сколько раз обьомний »¡ход гю иного продукта, пелучонний по данной окемо флотации, мсньич объемного выхода пенного продукта при -мигании л один прием.

у' „ У'- „;„ У1,, „ап - чаотннэ(ат сяонации) ебмм-

ооон., $ кон г. ' х пер. & Г1 пер. 4

пае выхода пенных продуктов , соотиэтсилипо, основной, контрольной шдстаии:, 1~о;> и П-оа перочисток.

-К*)-

сублата в конечный пенки» продукг к содержание в нем осадрб можно определить по уравнений (Г.Ч); проводя определениие ми тематические преобразования полученного выражения с иопользе ваннам для определения входяшкх в него величин уравнений (I.

можно получить окончательное выражение для определен объемного выхода конечного пенною продукта,полностью аналог псе полуденному предыд/дем способом.

Полученные расчетные уравнении, приведенные в таблице 2, вк,л»ч.?ют г собч величины, которые можно определить по уравно ниям (1'Л) - (!.'♦) о использованием объемной характеристики, В кечозтве прчкчра в таблиае ? приведены результату рас чего аффактквностк разл-ч;и'х схем Флотации, полученные о иопользе ва;шам уравнений объомиоь характешстыси (1.6) при * 2хЮ~Ам/дм3 и К=£0,0. .Чли рассмотренного »тримэра наиболее эффективными являются схеш о лэречисткаг-л печных продуктов ь- замкнутом цикли. Проведена оценка аффективности отдельных операд.й технологических ехе;«; флотации в зьвчоимости от концентрами исходного раствора (С0) и величины константы "!{" путем соответствуют« количоот.венных расчетов о использованием для опседелоаия объемной характеристики её уравнения .(1.6). 3 результате установлено, что:

- оф$ок.тивясс"?ь схем с центральной флотацией увеличивается

с увеличением "С0" и с уменьшением величины константи''^";

- еффективность охам флотации с пвречистками пенных . продуктов в открытом шиге удедичивеатоя о уменьшением "Сэ" и увеллчрниэм "К";

•• эффективность.схем с пэреччстсал« л за^/.кутом цикле увори-

частой с увеличониэм ';С0" и 'К". Различный характер вплниин "С0" а "К" на эффективность раз' лич'.-ых учхйолсгичоскиу операций определяется различием ьрин цииов,обуславлиьесвдх достижение положительниго. Сффекта при использовании данных сперачлй в.схемах флотации. Принцип, реай1зуемыя » операм контрольной фл от дции, можно назвать " не полней флотацией" осадков, а принцип, реолкзовашн'й в операции перочистки в .открытом цикле - "норефлотацл»?«" осад лсйг.'Ири ооуиестзл^нии перочистки в ззккнугом цяхлб релизу

тоя оба этих принципа, т.к. я том случае» имеет место "перо-лотацня" осадка при не полном ого лыдолзньи в понный продукт, ■.е. при его " не полиса флотации".

На основе провэдеьного анализа эацюктишюоти различных ' пераций и 'схем флотации ооэакор и условиЛ эксплуатации фло-'ационннх машин рекомендовано для переработан л очистки от»оси-'йдьчо разбавленных растворов. использовать схемы о перэ чистками.' I ьамкнутом цикле, а для переработки относительно яснц^мтриро-¡анных растлороз - схемы с контрольной флотацией.

Адсорбционная ^лота.даа.

i. Термодинамика образования самоотонтольной фазы оублата ка поверхности газ-гкиамзотьл

Адсорбционная яокнья «рлстация катионов металлов протекает з области концентрацки ионов коллигенда и собирателя, отэеча»-них условию iIP>Xi

?де: OF - произведение растворимости оублата;

X - вчралэнпй по форме аналогичное PiP, но г.рк концентрациях (активностях) входящих в нзго иоьов, равных ио~ •ходним.

Q&Jia <5., а также 1'ольман A.M. и Куяькш; fl.i. считают, что при определеных уоловиях адсорбционная флотация может протекать о образованием "пчшш", которая представляэт собой самостоятельную Фазу оублата, оущаствушцуэ только на поверхности газ-гадко сть и образуачуноя'в результате процессов вторичной концзн'". рации в пенном.слое. При этом актавнооть кола кул оублата поверхностной Фазы является постоянной величиной аналогично зеке отлу самостоятельной фазы. Если -соединенке оублато. являзтоя твердым вбыеством, тс ьоходя из представлений о насыщен:-,осгу^ поверхностной фазы относительно ионов'раствора для характеристики данного равновесия предложзно использовать величину "поверхностного произведения растворимости" (ПРноа>). по горле аналогич-

но обычном/ ПР, чо прр концентрациях входящих в него иойоб раствора наоыценнкх относительно поверхностной тпзы.

Убыль свободной энергии Гиббса в роэ/л?-т«то еаразовашы •

поверхностной фазы равна: л С *

Образование самостоятельной фазы сублата на поверхности газ-жидкость можно рассматривать как результат дьух процессов, •приводящих к тому ко коночному состоянию системы:

осаждение ионов коллигенда собирателем в обьене раствора,- дл> которого убыль энергии Гиббси равна: л - -Д'Г/^Х - £ГРп /!Р - закрепление образованной фазы сублата на поверхности газ-жидкость (д -

Счити£?сяг что поверхностная фаза двухмерна. Тогда её закрепление на поверхности газ-жидкость мккно рассматривать как адсорбции молекул ПАВ'а без учета поверхностных измени!!, возникающих в места трехфазного контакта. 3 этом случае равно максимальной работе адсорбции. Для разбавлэнных растворов ра-бста адсорбции одного моля определяется теоремой Ленгмьюра:

'Я •-Д.Г&п (ЛеЗ ¿г £) ,где "а" к "в" - постоянные уравнения Щишсовского. -

■ Т.к. & В 3л ,то после подстановки соответствующих

выражений получим:. . др

П?пов.".иГ5? ав

Возможность зкепеоиментальвого определения ПР.,-,, мэловероят-

* • 11 \) д •

на из-за отсутствия инструментального способа фиксации факта образования поверхностной фазы. Поэтому для оценки величины ГП'ппп остается использовать только предложенное уравнение. Для ПАЗ'в работа адсорбции величина положительная _/у 3 *£Т£л(о,69оЕ)>С .и следовательно 0,59 ав> 1,т.в.ИРП0В<ПР По прамгЛу Траубе величина "в" увеличивается в 3,2 раза для емошшх членов гомологического ркда.Т.о. при применении высокомолекулярных собирателей величина ПРП0В монет быть во много раз менырв обычного ПР.

*д X, Оценка эффективности адсорбционной флотации и её уравнение. °

Рассмотрим эломвитарну» стагчл адсорбционной флотации пра-яолаИтодьвостьв , ойзепечиа&одую выделение пенного продукта объедок / (¿V / и снижение ковценттции кбллигеида в камерном

зодукте на величину /о1с/. Вводам обозначения: V и С -• соответственно, объем камерного продукта и концентрация в нем коллигенда; • ^ вС - концентрация ¡¡оллигенда в пенном продукте; ' ¿в С0 - ответственно, объем исходного раствора и концентрация в нем коллигенда;' I - объем адоорбционного (поверхностного) олоя,т.6.площадь поверхности гав-жидкооть, в поином продукте ! объемом «/V.

Во» количество коллигенда в пенном продукте (А) состоят з адсорбционно-иэвлеченного (Г) и маханичэски -вовлеченного камерным раствором ЫЛ'сИ'* е1М.

Под механически-вовлёченнык коллигендом будем понимать его оличеотго перешедшее в пенный продукт с каморным раствором и авное <АМт-с№ , а под адсорбционко-нзалоченныи - его' иэби-ок в пенном продукте за счет адсорбции АГ*-¿ЫУ* С^/. б нее количоотво коллигэида, извлеченного в пенный продукт ; за, ремя<** , равно: —

Тогда; с1Р*е1А-ЫМ~\Ге1С . .....( 1«б"> • |

Е'оли адсорб1йонная флотация протекает в области малых! •' , онцентраций, при которых справедлив закон Генри, то: ] . , ; где: Кг, - адсорбционная постоянная,харахте-

изующая отношение равновесных концеитрадай при адсорбции в .енный' момето времени. '

!ойле преобразования получим:

■де:Ка- поверхностна« постоянней«; равная атчоивнио обге-ка (поверхности) адсорбционного слоя в пенно»'! продукте к обьему зоого панкого продукта.

Подставляя (1.8) в (1.9) и ьыражая обьеми продуктов че-тоз объемно выхода ( 2Г ), будем иметь ~ ' I после интегрирования в интервале времени от 0 до £ получим:

• • ; . /.а.го)

Выражение (1.Ю) является уразнаниои абсорбционной флотами, .спраредмивын если 'кочффициент "К" ла зависит от времени

' процессе и является соотвэтствукщеЯ константой "Кед ф ко1; . рая ре ко Авилове па к. использованию- в качестве 1;рит<1ри<-:*эффок\

• иооти. Постоянство ьйличмки "г^д^ф." уравнения (1,10) локаэ! йксперичентальнб путем её оп]еделения в б^-х ипнтах гюннЛ] Фракциснкрсгвашя и адсорбционной. ионной флотации а различны: условиях. - " ■• ^ ^ ^ ,

Т.к. К^'к,г по щ-с : ¡¿у( "7' с\ т.е. константа. адсорбционной флотации равна отношению конце; рацни алсорбиионно-йзвлечычпсго коллигенда во Фракции пенно продукта, выделенной га время к концентрации код

генда ч камерном продукте в данный момент времени. Величин чонстанты "Над^" связана с .технопогичеокими показателями, характеризующими механизм адзорбционноГ: флотации:

• адсорбционным извлечением в' пеьяий продукт ) , говны

" . , 4 ".ДО»

. отношению количества адсорбиионно-йзвлсченного коллигенда •(Г) к обцему кочичоству лсллигенцс в исходном растворе; - долей адсорбиионно-извлэченногс коллигенда в печном ироду

у . /С \--M-~

гдэ: Е - полное извлечение :гол^игенда в пенный продукт. . Константа ^ " ¡эавна. произведений двух постоянных Кад ф "¡С,' Н^. .Величина удсорбционно.1 постоянной "Кр" опре/ . ц.чстся свойствами адсорбируемых кокпо>:внтов раствора. Веда на поверхнастноК гостоянной "ку зависит от панообразрщей способности растворч ( интечсиьнсоть пенообразования и устс чивогть пены) и свойств разделительного аппарата ( степень ирил'дмк, скорость пеносъема и пр.). Поотому зная величины ''Кг" и 'Ч^" можно более обоснованна подходить к трактовке экспериментальных .цанньои Определение численных значений ■ обоих постоянных по данник флотационного опыта невозможно. Однако их молно хапактор^сраи- численными .ьь-ачом'пчи спре, денных функция, г.ряно пропорциональных золичинам и "К

Исходи из допуцс;г.1я, что соъем поверхностного слоя в пене (У,) пенный продукт данного раздепительного

Аппарата .прямо пропорционален количеству о/.сорбярсважного ^ ЦАйСО. ^ * а-У.Сс 2*.

*■'.-. . ..•■-' -¿О- '■-,•'•'

где: , а. - коэффициент пропорциональности"), можно помазать, что

. А* * К * ? * -

да:^* гГ" " Ч*'"^" " функции, характеризуют^соотзототоэн-

но, поверхностною и адсорбционную посхояннуэ^лотацим из растворов равиой концентрации для данного разделительного аппарата. ..-V

Постоянство рекомендованных характеристических функций и ИФГ" в процеооэ флотеции пока'аьо эчсперииентально по йзультатаы опытов, использованных для определений, константы К^/ЧХарактерпым авляетоа тот факт,'что-значения функций Ф,," и раоочита.чиьи по извлечении .полэрхностно~л//«>Г/*л,^«'-<г

:атионов металлов, также нэ зависч™, от ¡»роц^щ.'^шгиШ»^ восчитанныэ по извлечению пошрхноотнэ-акткадого соСищтчлн. ¡то свидетельствует об адаыШ'.чост величины вторичной адсорб-т ионоб металлов и пэрзичней адсорбции собирателя, что поз-золяэт использовать предложенные уравнения для определения -шслении> значении Функций и <5Г, пс величине "повер.ч-

сг*о-,цц$К1Ивяогс иона мэталла.

/3,1. Лзниое Ф рак о и и ро вы ^се ПЛ ;

Пенное Фракционирование ПАВ'в протекает в области их концентраций, достаточных для образования лэ.чы, ьо разрушающееся в гечэнии времени, необходимого для пеноггама, т.е. лр1 С> См« - остаточная кокцеатрац.»я ПАЗ'в раствора аоачэ пенного фракционирований. Зелччины "Кад<ф " и лолноотлв характе-

ризуют процесс пенного фракционирования и овлзьны о ооответитьу-кдами конечными'технологи шо№ми показателями соотношениячч,приведен ними в таблице 3.

Изучение основных закономерностей процесса пенного фракционирования проведено на примере флотации собирателя, содержащего на"тенат~ион. Установлено, что:

- понное фракционирование собирателя, содержащего чафтгнат-ион, наиболее эффективно в более кислых средах при преимущественно молекулярной форме собирателя в раптвопе, что обуиловяенс

-х?/-

Таблица %

Взаимосвязь конечных технологических показааолей пенного фракционировании о вели чинами "Кй. „, *.. «п «

Конечные технологические показатели,используемые для характе-_р:стики пенного $ рак ционирования_

Уравнение для раоч« Ч9**3 "кцд.ф."и "С.

Объемный выход пенного продукта С 1Г ),доли ед.

'А

Извлечение в пеннйй продукт,(В), доли ед.

¡.уш*-

Коиффициаит распределения

Степень концентрирования'

оти.од.

я

/.^у^гг

соответствующим кзменэнием поверхностной постоянной ~ мкхчина адсорбционной постоянной НКГМ не зависит от рН, что свидетельствует о ностоанстае адсорбционной активности собирателя, содержащего нафтоньт-ион.вне зависимости 01 доли его ионной и молекулярной форм в растворе; - относительно высокие технологические показатели пенного фракционирования кафтената в кислых средах ( при Оо* * 2хЮ~4моль/д):3, рН»4,0б и времени флотации 16 .минут: А, -ю.2'1, Еадс>-77,63г, X '13,95%, ,2,

^од.ф. - ■ - ~ „А " ' ' "

= 5,12 и С_„ О, ЗхЮ чмоль/'дм ; позволяют применять этот

лроцеоо для доизвлечения собирателя после флотации ооад-ков, что использовано в технологиях, рекомендованных к внедрении в данной работе.

/.iA. ДдоорЗцкоияая ионная Фдотцци«,

Основными технологачепкипи параметрами, опродвляюиммй эффективность адсорбционной ионной флотации, является величина . рН и расход собяратоля (¿?). 3 результате исследований влияния этих факторов на рзаультети адсорбционной флотации ионов; железа (ш),меди,цинка,никеле и магния нафтенатом натрия установлено: ,

- зависимости J(рЮ и К^д^-^СД) проходят через максиму« при определенных для каждого металла зь&чвтнх рН и расходе собирател-'ij

- влияние рН на эффективность адсорбционной ионной Флотации обусловлен а, глазным образов, соответствующие. изменений, адсорбционной постоянной "Кр", а :жшл9 расхода ообирдто-* ля - гженвтвн поверхностной постоянной "i

- в порядка возрастания опаиудльногл значения рН наследованные металлы расположены в той ж<* последовательности, з ко. торой возрастаот раочетние значения рй образования соответствующих гидрокоокомплекоов, йрактичэсм! оох-яадйюгие со значение« рН шхоииучй з&зу.отоот'л Кт» J(pH)i

~ влияние {исхода собирелголя, уттчл :(ие квторого гриводит к -незначительному росту адсорбционной постоянно;! К^, харак«*,, теризуетоя наличием макзимума заяиоиизсти ííy »J(¿?), coi-падаюиего с максимумом зашсичооти ^д.ф."J"C ^ )*

Результаты адздрбцкснной ко.члол флотации лпсхт эбхягними исходя кз представлений о вторичной электростатической адсорбции катионов метптлоз о учетом лзививияя интснсквноот fie-нообразования в растворе, определяющего соотяатсгвуюдев MÚe-'■ нбнио поверхностной постоянной ■ . , *

Факторами, благоприятствующими' втачной адсорбции канонов металлов, характеризующейся величиной адсорб^няой гмогв-инйой Кр, являются: преимущественна ионная форма нафтаэтта ,а растворе, возможно меньшая степень ассоциации катионов >йШ-лов в гидроксокемшикси и, в мечыяэй степени^умлячежн рссхода соийратэлясвчюо эквивалентного. Увеличение расход« собирателя и ее личина рН увели«илает значение поверхности« : постоянной К* , «о только по определенного предала. Ломаной-

"''"ч*

аес увиличоние значений этих факторов, приводящее к чорезмер-ной интенсивности поноо^разона.шл и,соотвэг'сгинио, к обводнение пенного ело;-., сказываот обратьое действие, уменьшая величину поверхностной постоянней соответственно, величину константы

С'оздание условий, обесгочлза^и^х наибольшую эффективнозть адсороцис»;ной ионней флотации, имеет вареное значение в практике очистки сточкух зод при совместном протекании этого прсцйо-се. в комбинации о флотацией осадков, ьапример.гидрокоидзв металлов. В от ом случае роолизация ад';о{>бцио:шогэ механизма позволяет снизить оматочную концентрация; ч;-1 являемых металлов ниже веди чипы, отвечаю!!*;! разтвор/иости образующихся сублатоз.

Пакная флотозпегрек^гя.

Лля переработки относительно ког'цвртоироваишх цастворов к данной работо рекомендован но.зы:< технологччоский процесс "ленная и/лотозко1рагм1;и", продставл^отай собой разновидность Флотации растворенных веществ, прэтокаю!цую о сбразога-.иеы пены, при которой извлекаемый коллигенд праимуцествеччо :шн-цонтрцруетсл в жкдг.ой ергачической фача П5иного продукте. Лвй-наи флотоэг.страм£1Я предполагает паущестздение двух разновременно протека,огих фцуйкс-жк'Чйских процессов. Первичным процессом является .лчдлистие..-' эчетракци.ч колдиг^нда, а вторичен;.: < - "рсотацня органической уазс за тэт её адгезии на позерхпости пуэыр;.:й>л воздуха. Т.е. процесс представляет собой обычную кизке-зтнук зкстрак.ф1ю с флетатонпы! разделен«ог фэз. Необходимым условием реализация пецнч'л фдстсскстракции ленов «стад-лев 'очнется использование экстрагентв; я -¡акже обеспечение понооорачозания з системе, достаточного для «дотации органической дадкоста.

(ь Эффективнее.'!. гтггалвьия фаз а- процессе пенваР. ^-'лотоэ.сстсз:;^-,.! и еч уроьне.'шо

• Для характеристики пе^нол .фжтс'^кст^лхшу, кл^ процесса • разделе«? я• сртанкчяокой и лздгкм'.уая,-двумя тяхьчилгичьокиш'покгзакипи»,"х&плктсриауеея«» его,

с количественной и качественной стороны: объемным выходом данной фазн в' прсдукт к отпотэтаек объемов органической и ьоднои Фау ( отношение 0:Б) я продукте. ^орг и ^ьод ~ обгекнай выхсд оргагичесиой и лодьол фаз, ооотвэтствечио, э понныЧ продукт ( доли ед.); ^ » ,р> и - отнесение 0;Б в исходном , .пенном и камерном продуктах, саатпстаг'пеина. Б результате рас-смстрвхгли материального баланса в эпереции разделения после < несложных прбобразораьийчЗДкко получить уравнения, свлзь-ваяши'э все эти показатели:

" V ,

с«. «! уз-г*- и ^

Э^лбде.':'уразненио пениой Флотоэко-?рахики, х&рачтеркзувдэе еэ как процесс рагт^чопия органической и годней Фаз. для этого олодует предположить,что при прочих постоянных условиях процесса отношение сйъоков фа"з 0:Б в пенном продукте ¿¿.деленном за вромя (А - ), лрямо пропорционально отношения С:3 в камгрвок продукта в данный монент врз.меки I ( 2-'" ): где; К - коа^ицисн.- пропорциональности.

, .ИИ . . . - ч

т.к. и ^у^а-ь-^ .

после подстановки и сооувогствуадях лреэбоьзевант! получим:

-7^—Л . где: и - объем о

панической л водная фаз, соответственно, в исходном продукуе.

¡¡осле интегрирования обеих частой последнего равенстзв ь интервале эречгни о-.% О до Ь получим уравнение панной флото-экстрькции, справедливое если коэффициент "К" не зависит от времени флотации и является соответствуйте?* константой

т--*^. ... а.щ

Пи результатах 67-мй опытов пенкой оло то экстракции в различных условиям экспериментально пожзлнъ независимость константы "йп.д^" ог Вр0ме;ы процесса и справегаизэсть прзд-

, ложеиного уравнения. Величину константы " Кц ф " предложено использовать в качестве критерия эффективности, однозначно характер« эуащвго процесс разделении фаз при пенной флотозкстрак-ции.

Полученными экспериментальными данными такжо установлено, что скорость флотации оргашчсокой жидкости подчиняете« уравнений реакции первого порядка, которое при уоловии выражения концентрации извлекаемого вещества через объемное отношение фаа 0:В ммк>ет форму: ^ .,^

где: коиогвита скорости;

. £ - времч флотации.

Ооновные закономерности пенной флстоакотракции.

Процеоо пенной ^лотоокотракции исследован на примере извлечений ионов мэди,цинка и никеля из их индивидуальных сульфат-•ицх раотьоров 0.с-// раствором нафтененой кислоты о керосине. 3 качеотвв иллюстрации на рис.2 приведены основные показатели понлои флотоэкотракции моди в зависимости от рНж^.

При рН<8,С органическая фаза при флотации практически полностью переходит в чэнлый продукт и в'дрр^ близко к 100/£. В стих условиях иаелечение ионов исследованных металюв в процессе панной флотсэкстракции впав извлечения при якотрькции за счет флотации тверда фаг, содержащих целевой компонент, и механического вовлечения части камерного раотвора в пенный продукт. Интенсивная пенная флотоокстракция начинается в определенной дл'я какдого металла области рН, совпадающей о рН экстракции. С увеличением молочности раствора, овышо рП>6,0 имеет меото падение извлечении вс«зх исследованных металлов, авязак-пае о неполной флотацизП органичоокой фазы и соответствующим уменьшением константи "К^ф/. В этих условиях ре зле повышается интенсивность ценообразования в оиотемз за счет омыления свободной н&фтзнолои кислоты щелочью и перехода ее анионов в

^ Характер ириьедсниих зависимостей для полно;! флотоэкотракции циька и нихали аналогичен,

-Лб-

по*

а___

^ i ^т™—1

8

\У00

да»

И>

М/

го

/о

Влияние рН на оопозньв пока заходи пеииой флото-окотрак'ри меди 0,6-У риотьором нафтеновой кио-• лоты в керосиьо.

где: Б, б,

'ирг,

н - извлечешь

меди в лэшыь продукт, его оргьаичеокую и тёердуя Фазу,, соответственно; Я - интенсивность ценообразования ( высота столба пени л измерите»»ной хьвете) в оиста.мэ срганичосдил раствор экотрагеьта - 'водный раотюр при 0:В-»1:10.

водный раотяор. При отвечающем практичеаки полно-

му переходу анионов оиободнсй нафтеновой кисла ты из егд'шм-чео^оЛ фаз« в водную,константа "К^ф/1 би>я:са к 1„ у.«?. л этих условиях разделения органическом и водной фаз при флотация практически на происходят.. Т.о. и.чтерсал значений рЯ, отяечаддаЛ -максимальному извлечения в процесса пенной флето-

л

: вкстрйкцки.тем.ыире, чем меньше р!1 экстракции данного металла.

Исследовано влияние расхода нафтеновой киологы, воличини рН и добавок водораотворимых солей {ЛлбО^^О^ СяС£л » /^¿Ъ ) ча скорость ионной флотоэкотракции мода,цинка к никеля и эф-; фектиьность разделения фаз. оценонаих по величинам соответствующих .констант. Установлено, что ллиянио исследованных факторов на оффокгаьиость раздало ни я фаз и скорость процесса идентично. '

Зля ионов иосладзданних мегеллов г^фективнозть разделения фаз и скорость процесса убывают в ряду мвд<>-цинк-иикель,ооот-ветстгусадму ряду зкотракции нафтеновыми киодота™.Зависимости

а J (рЮ к на ют максимум при значениях рН, отвечайте< «<50% окотракции данного металла. 8110 пределов дон№ , го максимума величину ИК1Ь(,)>" и " уменьшаются с уведичо-' ином рЬ; аналогичным образом изменяются соответствующее кон-стерты при флотации- "чистого" зкетрагонга - растлора нагртеновой кислоты в керосине. Увеличение раохода иофтоновой кислоти 'приводит к ученьямнио вели чин констант .ф," и " . До- • бавка водорастворимых оолой ¿л , Со , Си и улучаает оф-Фектявность разделения фаз и увеличивает скорость процесса. Причем, величина положительного эффокта тем выве, чом меньше. рП экстракции металлов в состава добавляемых солэК.

В основе влияния исследованных факторов на константы "Н^^ и " лекит изменение интэнсивнсоти пеносбразования в еноте м9. Игчонение исслодоб-шшх фьктороь, приводящее к повышению •интенсивности пеиообразоьаимя, ухудшает эффективность разделения фаз и умзцьшает скорость процеоса.Факториш, лозышаоиями эффективность разделоьия фаз и скорость панной флотоэкотракции металлов раствором нафтеновой кислота в коро^ино.являются: « снижение избытка нафтыюсой кислоты относительно её количества, необходимого для окстрагироЕвния;

- минимальное* прэвыыэние величины рН от его значения,' отвечающего полной экстракции данного металла;

- наличие о перерабатываемом раотьорэ ионов посторонних кзтал-лов, спозобных к образованию малораотзоримых шфтенатсв при возможно меньшем значении рН.

-гь-"

С точки зрения достижения-максимального извлечения целевого компонента, полноты разделения фаз и скорости процесса пенная( флотоэкстракция различных металлов раствором нафтэно-* зая кнолата в керосине там зффективнаэ, чэм меньше рН экстракции извлекаемого металла. -

Глава 2. Регенерация собирателей.

Флотация иолов большинства тяжелых мэтолаое о использованием стехиометрьческих расходов собирателя экономически оправдана лишь ппи условии его регенерации к многократного иа~ пол>зо£,атая.' регенерация собирателя также часто цадзеообраэ?»-на и при флотации гидрофильных осадков, не требуюцях экьила-лэптчых количеств применяемого собирателя. Вэгечерация згион-ЧИХ- собирателей, применяемых при флотации катионов металлов. ' . может быть осуществлена двумя китовыми способами: если собиратзль представлен солью слабой ¡яплоты,то его регенерацию можно осушэзтвиэгь в результате обработки субяатсодержащкх продуктов сильной кислотой ó пооледум-сим пе ре водом'(или без него) образу-^эЗДя гаюлоГ; форма собирателя а водорастворимую соль ( I-ыг» типовом способ)J « ?а счет обменной гетерогенной химической реакции-мвзду . озадко« оубдата и водным.раствором рзагенга, обрзгучиэго о катионом метал/а менее. растворимое соединение ( 2-он типовой способ). . ' '

2.1* Рэгзнирация нафтонатоЕ по í-му

типовому гпозобу.

» •

Прн флотацга ионов та?а?мх негаллов вадорествошмыьи мялами нафтеновых кислот мяучэчкий nousai» ::роду.:т мокс-г быть пере работая.экетракцчониамч лроцзозами (см.главу 3). . . О этом случае, тзхнологичзокая схема долкна предусчатри.-ать' в качестве'обязательно« опораюя • рвчкетраюмч изалвкаесо-'гс металла глльноИ хяолотсЯ. Полученная поило ,к>зкстрам<ии аргамиесш.я фаза иредстазлячт c<i6c>it piCTüop ¿(афтснс.вг.д кчслота ч органической ра s6a-жгеле. Тогда регенерацию ообн-

ратодя можно осуществлять петем его перевода в эодшй раствор за.счет омилэтк нафтеновой кислотч щалочью. Но дан»;им Илльвиивэй Г.Б. и Алекперова P.A. нефтвноьая кислота в органической фазе ассоциирована преимущественно в виде тнадаа, что предполагает осуществление соответствующая реакции по уравнению:

гон^ ¿^ + гцо. . . .( 2.х)

где: /С - анион пр.фтсновой кислоты.

Яри рН>рК^ можно принебречь кочцснтргиивй растворенной ь воде молекулярной нафтоловой кислот по сраьнени'о с концентрацией нафтенат-шшопоз, т.е. Ci^**, а сор«.я [('^г! орг.* Тогда коэффициент распределения будет равен:

а конотакте реакгии:

После логарифмирования к проодре.зовапйй получим:

4-(¿в*>0-<?/>/■/,

Т.о. при условии ассоциации налтеко^ой киолсти в виде лике пов »области рН> р.-(д зависимость &. ^/с^ » «¿вляатсн линейной, что ьодтюркдено оксперикзнтапышги дааянми, иолучанкига с ходе выполнения иастояив^ работы.

При »¡зученчл регенз^.щ.и па!теьата па реакция С2.1.) устаист^не, чго;

- интенсивный переход иа^тонота из органической шрзв ь водвуя иа иняотоя при зкачо'шнх рН «пико оно на единиц« болььо, чек рК^--» 5,1 максимальная степень рггднареде* дог:(р*ьягся яр» гй>В,

- степень регенерации уйохичявпэтзя с ¿'Вадичениои теиге» ряурт пооцьсса и уиз^ьвенлол объемного зтвогаимл фаз

- им и квсыгрккв лодного рлстсс/па наступает пгм кадонтрэдк; я чей яедеекемю ^.С.б1» мяь/м •» ,

.":''•-'..• . - ..... '

- из ~ 1-молярного раствора нафтеновой киолотп з ксросяно зс. одну экстракционную ступень при рН*6,5, 7=70°О к 0:В»1:4 ргтонерирустся~9б^ собирателя.

2.2. Регенерация этилового ксбнгогчна"" по Ь-му типовому способу. ,

Коантогвнйты тяже лих металлсз частично растворяются в органических растворителях, поэтому гипотетически возможна экстракционная переработка пенных продуктов, полученных при флотации гидрофобных ксантогонэтных ссадкэз. В этом случае регенерация коантогввата, наиримор из ксантогената никэлл, может быть осуществлена по 1-му типовому способу, предусматривающему протекание' оледующих реакций: .:,).,-¡-¡»и .; • • ¡■И'

М ~ л', * л?

Факторов,осложняющие процесо регенерации коантзгената по данной охемь, является химическая нестойкость образующейся коантогенояой кислоты, разлагающейся со скоростью, зависящей-от вида применяемого растчоритолн. В работе>установлено, что наиболее благоприятной орэдой. о точки зрэьии-устсйчивости коантогеноеой кислоты, являются опротонные растворители с низким Енеченпем диэлектрической лроницав-мооти. Например, замстноз разложение зтилк.оантогэновой кислоты в додвкано начинается только после пяти суток её хранения. Тогда как в 0,1 ••// "одном рагтворе соляной кислоты полное разложение этилового ксантогената калия проиоходит за 5-10 минут. Ь работы' предложена гипотеза, обгоняющая причини повышения устойчивости ксачто-^нотей кислоты в опедо апрзтенных раотзер-голо И. ;{ числу основьых факторов, препятствующих раэлозгешэ кгаптог^новой кислоты в среде апротонны;; ¿истворчтелей, отнэсевы уволнченио силы ксанто-гэьовоЛ к-нелоты в данных средах, а таете развитие процессов образования ночных пар и ассоциации молекул кислоты. Выявленная устойчивость этклксантогеновой кислоты в додэкаье или керосине являотся вполне достаточной для реализации

31-

процесса, регенерации по 1-му Типовому способу.

При изучении предложенного ^способа регенерации на коллективном зтилксантогенатнбм никель-кобальтовом кеке уманод-■ лено, что: ! * ,

- в,про'цеос« киолотнсй обработки раопульпованного в кероои-не исходного кека в водный раствор переходит только никель;

;, а' кобальт преимущественно остается в твердо» остатке; ♦• полное извлечение никеля ( более 99$) достигается при рН<2 при этом степень перехода кобальта в водный раствор н* пре-" ■ вииает ~ 2%, таким образом в процеосе регенерации ксантоге-; ната одновременно достигается раоделе;ше ьикеля и кобаль-':: , ,, ; , ,

- максимальная степень рогонерации ксантогещта от • коаитогвиата никеля достигается при расходе щелочи более

200$., от стехиометрическн необходимого г.о уравнению раак-цяи;

предэльная концентрация коантогената в аодном раотворэ порле регенерации зооге.вллат~с»П моля/дм3.

' ¿«3. Регенерация тртените. по ¿~му типовому способу.

| • При флотации осадков гидро'ксидов тяколы;с металлов наф-тенатом натрия регенерацию собирателя рекомендовано проводить по ¿~му типовому способу. Способ предурматривадт десорбция» ообиратэля в процессе иелоч.-юй.обработки пеьних . продуктов или соответотвуюших к»ков с послздуювдм разделением водной и твердой фаз. Степень десорбции определяется величиной рН. В порядке возрастания величиям рН десорбции ноФтэвата с соответствующих ссадков исследованные металлы (,/*("<), С*,, Ж и Се ) расположены в той де последовательности, в которой возрастает их рН гидратообразования. ; Б простейшем случае щелочной обработке может быть подвергнут пенник продукт с последующим сгущением к фильтраций. При необходимости более полной регенерации иафто-иата с получением относительно кои центр;; росшего его -раствора технологическая схема додата предусматривать

•лг- -

следующие основные операции: ,

- фильтрадаю исходного пенного продукта; <

- обработку полученного хека нагретый раотворзм щелочи о ; последующей фильтрацией; : !

- частичный оборот фильтрата.

Глава 3. ■.Разработка технологий пере работ та; растворов 5 и очиотки сточных вод о примананием флота- ■' ' ционних процессов. ^

■ ■ ' • ' 1

3.1» Комбинированные технологии переработки растворов >' и очистки сточных вод с применением флотационных ; процессов. |

'Современные тендэнции в изменении минерального оырь.ч и требования экологии приводят к необходимости вовлечения | в переработку бедных растворов и сброоних вод большой произ-1 водцтельнооти с получением товарных продуктов высокого ка- | ' чвства и обаогтвчанием очистки обрдзурвдхоя стоков, Виявлен-! нив закономерности отдельных разновидностей флотационных' - ■ процессов и опособоз регенерации собирателей позволяют раз-1 работать ряд комбинированных технологий, в значительная ' | степени удовлетворяющих перечисленным требованием. В соот- ; ввтствии о двумя типовыми способами регенерации собирателя шзможйы дм ксмблнированнув тохночоги.ч: флат&циаино-пкс^оак-ционная и флотациочно-гидрометаллургичеокая. .. ;

0сиоЕ11иа_ии'.н1дапи комбинированной флс тационно-э кот^к-ционной технологии_ заключаются л злвдувывн: .¡„ ■

- Флотацил примэняют для предварительного выделены» и кон- N центрирования извлекаемых компонентой}

- полученный пенный продукт перерабатывают. .экстракциониа- ' ми: процессами? . . , ■ , р

- сопрккани? флотации и экстракции возможно при исполь- > . зовании з качестве, собирателя и экстракционного агента

реагентов о однзл и той функциональной тоугтоН и досткгестсь яа счет растворена. твердой фазы пенного пует ду:<те. я растворе экстрагента; г,' (

- регонерацию собирателя ооушествляют п^спе реэкстракции из- •

алвкаемах'компонентов по 1-му типовому опоозбу. В случае пришнчнпя процесса понной флотоэкстракции технология существенно упрощается за счет исключения операции регенерации собирателя и более простого сопряжения с экстракцией» Использование пенной флотоакстракции в качоствч головной операции данной комбинированной технологии по сравнению о другими разновидностями флотационных процессов наиболее предпочтительно.

Оочатаьия флотации и экстракции в соответствую!!»и комбинированной технологии позволяют: реализовать индивидуальные достоинства обеих процессов, вэ",имокомпенсировав их споцч^и-I чезкил недостатка. Т.е. применение комбинированной Флотацьон-;* но-экетракционной технологии позволяет даувктнкю перерабаты-,.., - вать стиоеитильнс бедные растворы с обеспечением пиеской уделы.оГ. производительности и получением высококачественной товарной продукции.

Комбинированная ^лотациси.чо-гидрсметаллуогрческая техно логия предусматривает флотационное выделение извлекаемых компонентов с погдвдумдай регенерацией собирателя' по 2-му ти. новому спасойу. Данная технология прыени.ча в порвую очередь для очистку больших лотовое сточных вод, т.к. требует меньших капитальных затрат на строительство очистных сооружений. по сравнению о'традиционными Ооадитольнчми и сорбционнымй процессами. При очистке вед оа ионов тяжелых металлов предпочти-

г* '

тсльисе использовать Флотацию сосгпы&^щгх. гилроксильных ссад-кое из-за иеньь^го вторичного загрязнения ионами вводимых рэагентов по сравнений с другими типами сублатов. Для достижения более низких остаточных концентраций вредннх ьещесгв следует максимально использовать зсзмокности адсорбционной . флотации, a прк необходимости включение з схему очистки в :;дчестй3 завершающей оаэтации флотацию с "носителем".

Цргг наличии ценных к абонентов в сточных водах он;' гэгут выщелсчаны иь твердого остатка после регенерации собирч-тпля, а полученный раствор переработан по ломби.чирсванной •• Флотационно-экстракииониой технологии. . ;

.• 3 .псиделах данной оабсть' . pdypaJoTaaá oda таг комби:шро-

4 í Jj —

ванных технологии, рекомендованные л внедрению. на различиях объектах.

3.2Л Применение флотационных процессов в комоиниро-

ванноЦфлэтациоино-окотракционно£ технологии__,

по^е^юботли оборотных £аст_эосов 4ереповецкого_ Ц0_"Аммана о"^

В сернокислотном производстве ПО "Аммофос" удаление пиритного огарка' осуществляется гидротранспортом по замкнутой системе лодосборета с выводом твердого остатка в пруде-отстойнике. При этом з оборотном растворе происходит посгоянноэ накопление ионов цветник и других металлов, присутствующих в огарке в Ч'ормо ведораотзсшмух соединений. Основную ценность, г.о. из-за их количественного содераокия в оборотных растворах представляют медь и ицнк, содержание лоторих на начало 1990 года достигло 1,4 г/дм2 к 5,2 г/дм3, соответственно. Задачей технологии переработки оборотных растворов является:

- получение товарной продукции меди и цинка в виде ооотлетству-ющих сернокислых солей;

- обеспечение очистки отработанного раствора, необходимой для удаления из система гидротранспорта части воду, отвечающем её естественному накопление.

Для решения поставленных задал рекомендооана ксмоини-рованная флотационно-экстракциоячая технология, принципиальная схема которой приведена на рис.3. Использование ^дотационных процессов в рокомеадеданной технологии сводится к предварительному разделению и выделению меди и цинка, а также очистко отработанного раствора.

В качестве основного технологического процесса продво-ритэльного киделения меди и цинка использована их пенная фло-тоокотракиия Х-л' раствором нештенсэой кислоты в керосине. Применение процесса пенной ^лотоэко-тракции позволяет использовать в качестве регулятора рН известь, что приводит к . образовании гипса в сульфатных растворах. Это обстоятельство, особенно далио, т.к. а случае применения флотации осадкой или экстракции нафтенатоя неизбежно накопление ионов щелочных моталло.э л оборотном растзоро, что является недопустимым.

В;с.З. Принципиальная схема комбинированной флоташсьч» нс-экстракционной технологии переработки обе-ротних ,шстворов -1Л0 "Аммофос". •

При>использовании для нейтрализации кислоты аммиака необходима яг? отгонка. Последняя операция слсгхна и неэкономична. Процесс же пенной флотоэкотракции /спешно протекает из гипс- . содержащей суспензии, что ликвидирует указанный недостаток флотации осадков и экстракции нафтепатов.

Различие значении рИ пенной ^лотоэкотоакции меди и циькс^, обеспечигаю'Ийх примерно на 90-95$ их извлечение, составляет, около 2 ед.рЬ, что использовано для их разделения в ре комен» дованно;! технологии. Техпологичэохаи сх&ма выделения цеди и, цинка включает соответствующие цикли их селективной флотации при различных значениях рН и пооледуюш&э раотворэниэ.пенных продуктез в экстрагвнте с полученном органических раотворов целевых компонентов.

Каждый цикл селективной флотации состоит из озновиоЯ и контрольной операции. 3 основной операция р&адчзовьн процооо панной флотоэкотракции за счет добавления эквивалентных количеств якстрагечта и поддержания оптимального для данного процесса значения рН. В контрольной оплрацчи реализован процесс флотации осад нов за счет повышения рН и присутствия некоторого остаточного количества нафтенорон кислом (~ 80-- 90 мг/дм3) з водорастворимой форме. Такая особзннс/сть ооу-цествлежн каждого цикла флотации обеспечивает стабильно высокое извлоченио целевого компонента, мало зависящее от колебаний Еелкчини рН, и пнш'енке объемного выхода пенного продукта. Полные продукты флотации поотупает в опзрадач "раст&> рения", которые заключаются в обработке негретого пенного продукта оборотным раствором экотрагента о определенной корректировкой рН и последующим разделением фаз. Операция имеет двоякое назначение: достижение полного раотворония целевого компонента в органической фазе и в;з отмычку от тонкодиспорс-ьух частиц гипса и ионов пальник.

Полученисе медь- и цинкссдержадао органические растворы перерабатывают по известной экстракционной технологии,прз-дуаматраваомЯ операции промывки от прикеови, рзско1ракиш цлловзгп кс чп о к о нто. счрнол кисло той, рем-^ораим ю окотгиге та., очистку рсокотракта и ■ерт.'толлизацк» соответствуем/ «сторосов, кстсрмо нвляэтеа мчатш товарным пьо^у.теом.

Для очистки отработанного раотьора ( камерный продукч Флотации цинка) от ионов нафтенезон кислоты и тяжелых металлов рекомендован флотационный метод . Флотационную очистку проводят л два последовательных приема о использованном в качестве основного реагента пульпы гидроудаления огарка пр." ôo нейтрализация в процессе флотации повестью. Первый прием флотации осуществляют при рН«3, .I, наиболее благоприятном для образования m г. opa от л о р/, м l; х основных иофтенатов ке-jíosa (Ш). Том самым достигается преимущественная очистка от ионов нафтената. Второй покои О'лот.41;-;:: проводят при повышении значении рК до ТО—II, ойеспбчи&имям осахдоиие и оно* вс£Х тяжелых металлов. Зо втором приеме Флотации достигается очистка от ионов тяг,;олих металлов и окончательная очистка от анионов нафтената за счэт сорбции твердыми частицами ora ка и сиехвобразг.ванными осадками. Таким образом, в операции флотационной очистки реализована процесса срлстацш осадков и ■флотации нафтенатов с твердым " носителем". .

Опытные испытания разработанной технологии проведенц i условиях исследозетельской лаборатории Череповецкого ПО "Аммофос". ¡S процессе испытаний наработаны партии товарных продуктов, отвечающих требованиям соответствуюздх ГОСТ'оз:

- модный купорос 1-го сорта марки A rio ГОСТ'у 19347-64 Bj

- цинковий купорос 1-го copra по ГС ОТ'у 872>62 . Извлечение меди и цинка в товарные продукта составило.92,Ъ% и 92., ?/' , соотвекстьеняр.

Проведенные испытания позволяют выделить основные преимущества пен.чри флотоэкстракции по сравнению с обычной жидкостной экстракцией:

- возможность эффективного использовании поиной флотоэк-

- стракции пли переработки водных суспензия, еодормашх твердив взвеси;

- прнмеа.эние пенной флотоэкстракции позволяет исключить вторичное загрязнении от^.бстанного раствора ионами щелочных металлов ил:: аммония, введение которых в состава ссотвот-ствукнчкх неицкоизаторов является обязательным при okctjüí ции нафтеновыми или некоторыми другими дрганиЧеею'.мм кислотами ;

-J8-

- более высокая удельная производительность процесса»

По результатам испитанил енотезлены исходило данные гля рабочего проектирования с предполагаемым сроком строительства планируемого производства, в 19УгН?3 г.г. По данным 7.30, выполненного совместно специалистами инс'хнтугав бниипи'эт и Ленгипрохим, для первой очереди, составляющей 25% от полной ¡•гакности производства, основные технико-экономические показатели ( в ценах 1990 г.) следующие:

- капитальные затраты - 2,45 млн.руб.

- годозыэ эксплуатационные расходы - 1,858 млн.руб.

- годовая прибыль • - 1,902. млн.руб.

- срок окупаемости капитальных затрат - 1,3 года.

3.3. Разработка технологии ^'дотационной очистки

рудничных вод Солнечного ГОК'а до норм _

рибохозяиственных водоеме е.

Рудничные води Солнечного ГОК'а з качестве ссновних вредных примесей содержат твердые взвеси, а также ион« ::;?леза, меди и дичка. Сложность очистки вод до нерм рибохозяиственных водоемов обусловлена необходимостью достижения очень ичзких остаточных концентраций ионов цветных металлов ( ДДад, = 0,001 «¡г/дм3» ПДК£„ = 0,01 мг/дм3), отвечаю«1« категории лрелельно-разбавлошт растворов. Для выполнения поставленной задачи разработана флотационно-гидромвталлург'ичвская технология. Технология предусматривает очистку води в две последовательные стадии дотации, принципиально отличниц по своему назначению и■механизму, и регенерацию собирателя - нафтената нат|жн по 2-му типовому'способу.

Первая стадии флотации является коллективной Флотацией тяжелых металлов на^тэнатом натрия при рН~Г0,5, регулируомем расходом извести. Её назначение заключается г. снижении содержаний цветных металлов в воде до следовых количеств, что создает благоприятные предпосылки для глубокой очистки во второй стадии флотации, и удалении первичных твердых взвесей, коллективная ^дотация ппотекает с одновременным участием адгезионного и адсорбционного кэхэччзмч. Преимущественное

-39 -

выделение тяжелых металлов осуществляется за; счет адгегконио Флотации осадков соответствующих гидпокоядо о. Вклад адсорбционного механизма приполит к снижению остаточной концентрации ионов мели ч цинка ниже растворимости образующихся осад-кое. Извлечение собирателя осуществляется га счет его адгезио ной флотации в составе образующихся осадков и адсорбционной Флотации преимущественно в составе водораствооенных калыдой-и магний содержащих сублатов. Ддгззионнан флотация по времени опережает адсорбционную. Остаточная концентрация основных вредных компонентов в камерном продукте первой стадии флотации составляет, кг/дм5: железа ~ о,Т; меди« 0,003-0,2, цинка - 0,03-0,-?, собирателя - 15,0-36,0 и твердых взвеоей

Назначение второй стадии флотаци/ заключается в окончательной очиотке воды от ионов меди и цичка до норм рнбохо-зяйственных вогоэмо-з и удалении ионов собирателя. Эю достигается за счет использования в качества оонозного реагента водного раствора хлорного кело'за при ого нейтрализации в процессе флотации известью." 3 соответствии с назначением втору* стадия флотации проводят в два последовательных приема при различных значениях рН. Преимущестсенкую очистку от собирателя осуществляют в первом приеме пр-и наиболее благоприятном чля образования малорастваримых основных нафтенатов железа (Ш) и пенного фракционирования кофтената. Скопчатэль-ная очистке воды от ионов мели и цинка достигается во втором приома фиотации, который проводят поело добавления новой по; ции хлорного железа при его нейтрализации известьи до рИ» ■10,0-Ю»^. По механизму второй прием следует рассматривать как Флотацию ионов коди и цинка о "носителем", ь качестве которого слукат овекбобоаэованные осадки гидроксида железа СИ). За пчит реализации флотации .о "носителем" концентрация каноэ цветных металлов в воде снижается примерно в 10 раз.

После перечистки суммарного пинного продукта для снимен! его объемного выхода проводят регенерацию собирателя по ¿-м; типовому способу путам обработки соответствующих коков водит растьсрои гкдроксида натрия.

-40~

Рекомендованная технология флотационной очистки била испытана :

- для шахтноЛ воды рудника "Молод^йный"' Солнечного ГО К'а на лолулроныдяэнной установке производительностью 3,6-4,0 ма/час;

- для шахтней воды рудники "Солнечный" Солнечного ГОК'а на ьепрерывной стендовой установке производительностью

30 дм3/час.

Полученные технологические показатели очистки поведены в таблице 4.

Таблица 4. .

Результаты полупромыаленнах и стендовых испытании флотационной счистки рудничных вод Солнечного ГОК'а. .

Показатели

рн

Еа. изм.

ед.рН

Полупромышленные испытания на воде рудника "Молодежный". '

Исход вида*)

5.0-6.7

Очищенн,

жж)

вода

7.8

Стендовые испытания на воде рудника "Сзлнэчный"

Исход.

3,0

Очиценн.

е.5

ГШ для рыбохо-зяйотвзн-кых водо-емол.

5.5-6.5

медь__

цинк__:

я£0Л920_

кальций

мг/дм3(._^, 1-16,2 0,001. _ " _ гIt,6=I5.3 _0¡Ú0Z

_ Ü Г _ о.г

" Г70,0-____L-II7.0

0,07 144,0

_ О,«, i 36,0

_ < 0,001 ~ < 0,03ч ' "208,0

о,_ог _ 180,0

гний__^__- ~ L'

шьяк _ 7l " _ Г _0,02 " - f 3-3,0

магн

мышьяк _

сульфат-ион

Л.олотное чиоло органических кислот ( з т. ч.н,Потапове и) I

43,о-ббхо 1,35 .0*01 ..

¡мг-

1й!

дм

экв. з"

O.O.i--J.U5

0,017

18,3 0,04, 9Jh,Q

0,001

г, 56 < о.о:

466,0 .

4С.0 0.01, 100,0

0,001 ¡ -

подолы коло'ляи/; ;) п«рисд ¡«сгштгнш»;

С"зед:юо.)он-,ач пооба от ó-тс тохнолопнеекмх смен.

Пи результатам проведенных испытаний состав очищенной воды по содержания основных вредных примесей удовлетворяет требованиям на оброс з рыбохоэяйотвьнные водоемы.

В 1990 году институтом Гипронлкель выполнен рабо-ши проек] ессгвэтствуйщих очистлых сооружений для рудника "Солнечный" производительностью 6,0 млн.м виды в год о предполагаемым сроком строительство, в 1902-95 г.г. По данным рабочего проекте капитальные ьложеьия составляют 6,635 млн.руб,, годовыа эоплуе тационкые затраты - 1,777 клг.руб., расчетный годовой экономический осуфект от предотвращенного ущерба окружающей среде -- 2-695 млн.руб. и расчетный годовой народнохозяйственный эффект - 97,38 тыс.руб. (все в ценах 1990 года).

Общие выводы.

I. Предложена классификация ленных процессов флотация ¡эасгво-

•/ренных веществ, в'основу которой нолокзны тип и характер ; фазы зублаоа ь объеме раствора и его рйстзоримссть. •2. СпределеНУ основные закономерности флотации гидрофильных осадков гидроксидов тяжелых металлов нафтонатом натрия и гидрофобных осадков, полученных о использованием в качество ооацителой ксантогената, аэрофлота, дитиокарбамата и нафтената.

3. Плк характеристики'процесса разделения твердой и кичкой Фез при флотации осадков рекомендовано использовать ооот-. вотогвуацу* оаъзмнуо 'характеристику.в виде зависимости объемного выхода ройного продукта от оодиржания соадка оублата в камерном продукте в данный момент вземзнл. Предполйиз уравнение обьеинии характеристики и выражение для определения констант^ процесса, рекомендованной к использованию в качестве критерчя эффективности, разработана методика расчета различных схач Флотации осадков с использованием обьемной характеротики, [¡уте^ коли-чессязнкык расчетов проведана оцеька эффокгивчости отдельных операций :. схе.ч флотации осадков. 5. Для•количествоьней сцеаки возможности образования самостоятельней фазы с ./блата «а поверхности газ-жк.дко.гта с процесс: "'■■'. адсорбционной конпой флотКц« предложено уравнение для

расчета величины "поверхностного произведения растворимости".

б». Зля характеристики адсорбционной флотации предложено её уравнение и выражения для количественной оценки "поверхностной" и "адсорбционной" постоянных, произведение которых является консаантой соответствующего процесса.

?. Определена основные закономерности пенного фракционирования нафтената и адсорбционной флотации ионов и/*^, нафтенатом натрия.

8. Для извлечения конов тяжелых металлов из растворов рекомендован новый технологический процесс ионной флотоэкстракции, представляющий собой обычнуэ жидкостную экстракцию с шлста-ционным разделением фаз. Предложены уравнений пенной ^лото-экстракции и выражение. для определения соответствующей константы, характеризующие её как процесс разделения органической и водной фаз.

9. Определены основные закономерности пенной флотоэкстракции меди,цинка и никеля раствором нафтеновой кислоты в кэроси-

. не.

10. На призере нафтената и ксантогената' разработаны два способа регенерации собирателя, язляюйиеся типовыми:

- луток пе(ввода собирателя из органической Ц'ази в водную после реэкотраш:и металлов (частный случаЧ 1-го типового способа);

- за счет гетерогенной обменной химической реакции между ооадком сублата и водным раствором реагента, образующего о катионом извлекаемого металла менее растнорикоо соединение ( 2-ой типовой способ).

11. Сформулированы основные принципы двух типов комбинированных технологи;! переработки растворов к очистки сточных вод с использованием Флотационных процессов.

12. Разработана .испытана и принята к проектированию л внедрению комбинированная флотачиснно-экстракционная технология переработки оборотных растзоров Череповецкого ПО "Аммофос" с получением товарной продукции в виде медного и цинкового купорсссв к обеспеченном'очистки отработанного раствора. Оглдаемый годовой экономический эффект от внедрения первой очв ¡иди планируемого производства составляет 1,9 млн.руб.

( в ценах I9S0 г.). 13. Разработана, испытана и запроектирована институтом Гипро-николь Флотационная технология, счистки рудничных вод Солнечного ГОК'а до норм рыбохозяйственних водоемов, расчетный годовой народнохозяйственный аффект составляет 97,38 тыс.руб.( с ценах 1990 г.).

Список основных печатных работ, опубликованных по томе диссертации.

1. Извлечение никеля и кобальта из з/льфатнчх рпстдоров .методом флотации гидрофобных осадков. Извсстия ВУЗ'ов, Цветная металлургия,. 1984, icl ( в соавторстве о Борончихичой Л.А., Черкасовым А.Ы. и Доброхотовым Г-Н-).

2. Ккнетика ионной флотации при смешанном механизме процесса. Извести В/З'ов, Цветная металлургии, I987,!<J2 ( а соавторство с.Черкасовым A.ü/и Доброхотовым Г.Ч.)«

3. Совершенствование процессов уззлечзкиа цветных металла а с применением комбинированно!; ^лг.та^юшю-экстрокционнои технологии. Известия З/З'оз, цветка: гаталлуггия,

( и соавторстве с Демидовым БЛ.,Черкасовым -А.Е., осрезтозцм A.M., Доброхотовым Г.1к).

Конная Флотация тяжелых металлов из рпьо'авленкых растворов, Извеспм ЗУЗ'ов, цветная металлургия, К8Ь, ВД ( в соавторство с Демидовым В.Л., Черкасовым А.5., Зорончихиной Л.А.) 'J* Регенерация собирателя в процессе коннол флотации никеля и кобальта коантогенатом. Известия ЗУЗ'оз, Цвгтнан металлургия, IS88, К5 ( в соавторство с Черкасовым А.Е., leмировым 3.Л•, Зорончихьнсй Л.А.).

6. Объемная характеристика процесса образования пенного продукта при флотации-гидрофобных осадков. Известия ;ЗУЗ'ов, Цветная металлургия, И86, KG. '

7, Голь пера чисток пенных продуктов nj»i флотации гидрофобных осадков. Известия J/3'оь, Цветная металлургия, 1969, №1.

'О :'-озмо;лности сниулэпям объема хидкол q-азк ионного продукта ъ прессе иокноя флотации, Известия ¡»"¿'ов, Цлетнач металлургия, [9t)9,

9. Количественное описание процесса образовании пенного продукта -при ¡{..нотации осадков, Известия ВУЗ'ов, Цветная ме-. таддургия, 1989, <'¿5.

10. Формирование жидко:' уизы полного продукта при флотации гидрофобных осадкоз. Известия ¿3.73'ов, Цветная металлурги."., 1990, »3.

XI» Селоктивчое извлечение • металлов из продуктов очистки-кислых ситных лод. Химия и технология воды, АН /ССР, 1989, т.11,''; ? ( в согг/горства с Акреевои H.H., Роюнчук С.А. и яр.) - ■ ■

12. Флотационная очистка рудничных вод, Цвэтлые металлы, 1990, КЗ ( в пааг.тооствг с Демидовым ¡з.Д., Черкесовым А.Е., Кзотелозым З.н., BopwjoB^M О.Г.).

13. Применение процесса пенной Флотоэкстракции для извлечения меди из растворов. Цветные металлы, 1990,'&3 ( б-соавторстве с Домедовым З.Д-, ^сркаспврм к.?..).

14. разделение твердой и жидкой Фаз при флотации осадков по • ризллчным схемам, ШХ, 1990»-^.

15« Очистка рудничных лод методом ионной флотации. Известия в/з'ов, Цветная металлургия, 1990 ,( и соавторстве е Дшядозым В.Л. и др.).

15.- Извлечение металлов из раотвосов методом Флотации гидрофобных осадков. Цветные металлы, 1990, !-1Г ( л соавторстве с Демидовым в.,?. и Чэркрсовым А.Е.).

17. Чеаотсрио кояичеотвеннно законемерности промывки пенных прадгктол ¿/лотацик оо&дпоз в схемах открытого цикла. Известия 373'ов, Цветная металлургия» 199Г, & 1 .

18. Оценка .эффективьооти различных схем флотации осадков, Известия В/3'ов, цветная металлургия, 195Г, №6' .

19. Яекоториэ закономерности Флотации гидрокскдсв тяжелых металлов. Ц^тн^е матслды, 1991, С в соавторстве с Зорон1:ихиноя Л.А.).

20. Разработка технолог-!« комплексной переработки окисленных никелевых руп. Тез.докл.П всесоюзной конференции по г.омп-леконоку использованию руд и ко к цент.даго о, Н. 1992 С в таз--тогштэе с Курн1)гиним Д.О., Туликовым Ь'.М. и Бориса во;: Л.Л.)

-/-л -

21; 0 возможности извлечения цветных металлов из отвальных травильных растлороз методом флотации гидрофобных осад-• ков. Таз. до «л,, в сб. "Безотходная технология переработки .полезных ископаемых", Челябинск,I98i С в соавторстве с Борисовой Л.А., Ковокенко JJ.H., Доброхотовым Г.Н.).

22i Флотационная технология переработки сульфатных растворов _ цветных металлов. Тез.докл. в сб."Повышение эффективности технологии и качества продукции цветной металлургии", Красноярск, 1584 С в соавторстве с Черкасовым A.B. и др.).

23' Ионная флотация цветных мзтоллов в процессе очистки

сточных вод. Тез.докл. ь об." Новые направления в комплексной переработке минерального сырья",Красноярск, 1986 ( з соавторстве с Демидовым З.Д. и др.).

¿4. Экстракция цвьтных металлов в процессе очистки сточных вод. Тэз.докл. в сб."Исследования и практика экстракции • . неорганических веществ", Аппатиты,1966 ( в соавторстве с Деедовим 5.Д. и др.).

25« <5/1 гас!¿за о/ weéit¿-¡¿nef napJtie/rU ,/го/>7 je&iùons ef

CC>s»pp*f/isi icmpo^iéian.. „ Jn£

co.fjtz^ce ,*USSß., /ЗЯЪ, Conjcicice Pûpeis Vo&wf

( в соавторстве с Se ростовым A.M« к др.).

¿6° Способ переработки ксантогонатпых никелевых каков. Л.о. Ii 1291613, 198? ( в ооеьтсрстве о Черкасовым. A.B., Доброхотовым Г.НО-

27. Способ и?вдо чан/я ме*'/ из растворов! содержащих авотнье металль, A.c. й 1235950 ,1985 ( в соавторстве с Черкаоо-.№« A.Ü. и др.). ■ •

28. Способ переработки растворов,, содержащих umring метал-- . лы, A.c. Ä 1399364, 1968 ( в соавторстве с Костелоьым В.и. и Др.). '

29. Способ извлечения мзда иг растворов, A.c. 77758,1999

( в соавторство с -Демидовым В.Д. и др.). ■

33. Способ очистки кислых шахтных вод, A.c. № 1614372, 1990 (в соавторства. с Андрео.зои H.H. и др.).

31. Способ'очистки кислых шахтных вод, A.c. S 1591386,1990 ( s соавторство о Демидовым J.J. и др.). .

¡¿.Способ иззлечония меди из оульфатных рэстворов,

а.о. №1671716, 1991 ( в соавторстве о Демидовым З.Д. и др.).

13. Способ переработки растворов, содержащих цветные металлы, А.о. Л 1677075 ( з соавторства о Демидовым З.Д. и др.). '

14. Способ переработки растворов после выдолачивания пирит- . ных огарков , A.o.Ii 1752758,199? ( в соавторстве о Демидовым З.Д. и др.).

5- Пвнхал флотоэхсрег.щл тя«едь1* негояхаа тз ¡Айтяориэ. КЛХ, T.£ö,J992,ßtin.Ü

•5. Кехотсраа ^нзикс—; чми.чвскця и технологические особенности адсорбционной пвл;;эй фдотации.Цаотные металлы, ,К2

-4S-