Спосіб флотаційного очищення розчинів від дисперсних частинок
Повітря змішують з частинками поверхнево-активної речовини, розчинної в розчині, що очищається, і потім іонізують отриману суміш в полі коронного розряду. Знак заряду іонізованої суміші частинок ПАР і молекул повітря вибирається протилежним знаку заряду дисперсних частинок, що видобуваються. Отриману суміш після іонізації вводять у флотаційну камеру з розчином, що очищається, з подальшим видаленням продуктів поділу. Як поверхнево-активну речовину використовують аніонні, катіонні та амфолітні ПАР. Винахід дозволяє підвищити ступінь очищення на 5-20% і прискорити процес. 1 з. п. ф-ли, 1 іл.
Винахід відноситься до способів очищення розчинів від дисперсних частинок і металовмісних іонів і може бути використане на підприємствах хімічної промисловості, кольорової та чорної металургії.
Відомий спосіб флотаційного вилучення частинок корисних копалин, що включає аерацію пульпи іонізованим повітрям [1] Основними недоліками способу є введення в розчин поверхнево-активної речовини (ПАР), яке залишається в ньому після видалення частинок; мало висока ефективність вилучення частинок з допомогою електростатичного поля бульбашок внаслідок високої електропровідності водних розчинів.
Мета винаходу підвищення ступеня очищення та прискорення процесу вилучення частинок.
Це досягається тим, що при способі флотаційного очищення розчинів від дисперсних частинок, що включає іонізацію повітря з отриманням іонів з однойменними зарядами, подальше введення іонізованого повітря у флотаційну камеру з дисперсним розчином, видалення продуктів поділу, перед іонізацією повітря попередньо змішують з частинками ПАР і потім отриману суміш піддають іонізації.
Як ПАР використовують іоногенні (аніонні,катіонні і амфолітні), розчинні в розчині, що очищається поверхнево-активні речовини.
Повітря до процесу іонізації змішують із високодисперсними частинками ПАР. Потім отриману суміш піддають іонізації у полі коронного розряду. Бульбашка при його формуванні наповнюють іонами повітря та зарядженими частинками. В результаті змінюється величина природного заряду бульбашки, який виникає внаслідок відхилення від електронейтральності подвійного електричного шару на межі розділу поверхня бульбашки розчин. На величину і знак природного заряду істотно впливає типу ПАР і його концентрація на межі бульбашка розчин. Залежно від знаку заряду видобутої частинки бульбашку наповнюють уніполярно іонізованою сумішшю повітря і частинок ПАР, яка змінює природний заряд бульбашки. Величину заряду бульбашки визначають за рівнянням q qест R 3 де qест. природний заряд бульбашки; R радіус бульбашки; - Об'ємна щільність заряду іонізованої суміші.
Знак заряду бульбашки вибирають протилежним знаку заряду частки.
Порожнину бульбашки заповнює введена уніполярно іонізована суміш і за рахунок електростатичних сил тяжіння та конвективного руху частково осідає на внутрішню поверхню бульбашки. Якщо розчин має великий електричний опір, то заряди накопичуються на межі розділу бульбашка розчин і радіус дії електростатичного поля з часом практично не змінюється. У разі електропровідних розчинів заряди на поверхні не накопичуються, осілі частинки ПАР розряджаються і розчиняються, нейтральні молекули ПАР залишаються на поверхні і впливають на його природний заряд залежно від їх типу та концентрації. Шар (іоногенних і дипольних) молекул ПАР, що утворився, на межі бульбашкарозчин і об'ємний заряд, що залишився в бульбашках сприяють підвищенню ефективності зіткнення частинки з бульбашкою за рахунок штучно створеного електростатичного поля і підвищують ефективність захоплення поверхнею бульбашки частинок за рахунок зниження поверхневого натягу бульбашки.
Таким чином, штучне збільшення заряду бульбашки і осідання частинок ПАР на поверхню бульбашки з подальшим утворенням шару з молекул ПАР на межі бульбашка розчин сприяє збільшенню електростатичного поля поза бульбашкою. Це призводить до зростання ефективного радіусу бульбашки, що зменшує тривалість флотації та збільшує ступінь флотаційного очищення розчинів від частинок.
Як ПАР використовують іоногенні (катіонні та аніонні), а також амфолітні речовини, добре розчинні в розчині, що очищається. Це пов'язано з тим, що частинки ПАР, осідаючи на поверхню пухирець розчин, повинні розчинитися, дисоціювати на іонізовані молекули ПАР. Наявність останнього процесу сприяє підвищенню ступеня очищення та прискоренню флотації частинок.
Змішування повітря з частинками ПАР здійснюють з оптимальної умови заповнення поверхневого шару пляшечку розчин молекулами ПАР, тобто. з умови утворення мономолекулярного шару Таке співвідношення повітря і частинок ПАР залежить від типу ПАР, ефективності осадження частинок на внутрішню поверхню бульбашки, розміру частинок і ступеня їх розчинності в розчині, що очищається.
Наповнювати бульбашки можна будь-яким газом, але найдоступнішим для практичного застосування є повітря.
Час перебування бульбашки у флотаторі визначається висотою стовпа рідини та розміром бульбашок, яким можна керувати, змінюючи пористість пластинки та тиск у системі.
Пропонований спосіб пояснюється кресленням.
Пристрій для здійснення способу складається з кювети 1 для дисперсного розчину, дно якої вмонтована пориста пластинка 2 (система капілярів) для продування суміші і формування бульбашок газу. Для формування бульбашок і суміші частинок і повітря використовують компресор 3, ємність 4 з високодисперсним порошком (пудрою) ПАР та ємність 5 для уніполярної іонізації частинок ПАР та молекул повітря з системою тонких електродів 6, на які подається високий потенціал від джерела постійної напруги 7. заряд суміші, що надходить бульбашки, контролюють аспіраційним конденсатором 8.
Ефективність поділу визначали за ступенем вилучення частинок з розчину. Ступінь вилучення ртуті з розчинів розраховували за формулою 100 де З і З концентрація ртуті в розчині відповідно до і після флотації.
Досліди проводили на лабораторній установці з об'ємом циліндричної кювети 10,25 л. Дном кювети служила пориста пластинка з розміром пар (3-4)х10 -5 м. З метою усунення забивання пір великими частинками ПАР їх розмір перевищував ефективний діаметр частинок ПАР. Електрокінетичний потенціал частинок вимірювали мікроелектрофоретично, а заряд бульбашок за ступенем їх відхилення в однорідному електростатичному полі, що накладається на кювету 1. Крім того, заряд частинок оцінювали за об'ємною щільністю заряду суміші ПАР і повітря, що нагнітається в бульбашки. Пінку з поверхні розчину видаляли механічно.
За пропонованим способом повітря від компресора 3 під надлишковим тиском 0,4 атм подавали в ємність 4, яку попередньо засипали 0,1 кг ПАР у вигляді пудри. Висока дисперсність пудри ПАР дозволяє створювати стійку аерозольну систему. Після змішування частинок ПАР з повітрям у співвідношенні по масі 1:40 отриману аерозольну суміш подають уємність 5 для уніполярної іонізації частинок ПАР та молекул повітря. Для створення умов, необхідних для зарядки частинок ПАР і молекул повітря, на систему гострих електродів 6 подають високу постійну напругу 6000 від джерела 7. Продуктивність джерела іонів регулювали, змінюючи величину напруги, прикладеного до коронних електродів 6.
Пропонований спосіб очищення розчинів від частинок порівнюють з відомим способом очищення за допомогою однойменно заряджених бульбашок повітря. У всіх дослідах ступінь очищення підвищувався на 18-20% порівняно з очищенням з використанням іонізованого повітря, але без частинок ПАР. Час обробки дисперсних рідин бульбашками у всіх дослідах становив п'ять хвилин.
П р і м е р 2. Досвід проводили за методикою, описаною в прикладі 1. В якості частинок катіонних ПАР використовували децилпіридиний хлорид і тетрадецилпіридіній хлорид з ефективним діаметром частинок порядку 10 -6 м. Ступінь очищення підвищувалася на 12-13% та на 15-16% для тетрадецилпіридиній хлориду.
П р і м е р 3. Досвід проводили за методикою, описаною в прикладі 1. В якості частинок ПАР використовували гексадецилпіридиний хлорид, як і в прикладі 1. Однак у ємності повітря 4 змішують з рідкими частинками ПАР у співвідношенні 1: 25, які отримують шляхом пневматичного розпилення в камеру 4 розчину ПАР концентрацією 10 -2 моль/л. У камері отримують стійкий туман після осадження більших крапель на дно камери 4. Ступінь очищення підвищилася на 5-6% порівняно з відомим способом, але знизилася в порівнянні з результатами дослідів у прикладі 1. Це пов'язано з осіданням крапель на стінки трубопроводу і особливо в капілярах пористої платівки 2. Заміна пористої платівки 2 сіткою з розміром осередків (50х50) мкм сприяла підвищеннюступеня флотаційного очищення розчинів.
П р і м е р 4. Досліди проводили за методикою, описаною в прикладі 1. Як частинки аніонних ПАР використовували солі жирних кислот (лауринової, міристинової, пальмітинової та стеаринової). У всіх дослідах спостерігалося підвищення ступеня очищення в діапазоні 5-19% порівняно з очищенням без ПАР у бульбашках.
П р і м е р 5. Досліди проводили за методикою, описаною в прикладі 1. Як видобутих частинок використовували сублати свинцю, частинки ПАР представлені амфолітним ПАР алкіламіномонопропіонатом натрію. У всіх дослідах спостерігалося підвищення ступеня очищення на 10% П р і м е р 6. Досліди проводили за методикою, описаною в прикладі 1. Частками, що видобувались були частинки сірки розміром (05,-1,0) х 10 -6 м. Повітря змішували з частинками катіонного ПАР цетилтриметиламонію броміду у співвідношенні 1:30. Ступінь очищення підвищилася приблизно на 15% Використання пропонованого способу дозволить підвищити ступінь флотаційного очищення і зменшити час обробки розчинів, штучно змінюючи знак і величину заряду бульбашки в залежності від знаку та величини заряду частинок, що видобуваються; не вносити в дисперсну рідину надмірну концентрацію ПАР, що залишаються у розчині після флотації, тобто. поліпшити якість стічних вод, що очищаються; видобувати частинки розміром менше 10 -5 м незалежно від їхньої природи.
1. СПОСІБ ФЛОТАЦІЙНОГО ОЧИЩЕННЯ РОЗЧИН ВІД ДИСПЕРСНИХ ЧАСТИНИК, що включає іонізацію повітря з отриманням іонів з однойменними зарядами з подальшим введенням іонізованого повітря у флотаційну камеру з очищається розчином і видаленням продуктів, що відрізняється тим, піддають повітря, попередньо змішаний з дрібнодисперсними частинками поверхнево-активної речовини, розчинної в розчині, що очищається.
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що в якості поверхнево-активної речовини використовують аніонні, катіонні та амфолітні поверхнево-активні речовини.