CC BY
63
Исх. руда l00 4.5 24.5 l00 l00
Концен- 20.8 l5. l7.7 7З. l5.0
трат 9 6
Хвосты 79.2 l.5 26.З 26. 4 85.0
Проведенные эксперименты показывают, что воздействие на поверхностные свойства электрохимическими методами позволяет в значительной мере изменять степень флотируемости сульфидных минералов. Полученные результаты находятся в качественном соответствии с термодинамическими расчетами состояния поверхностей сульфидов (широко известные диаграммы ЕЬ-рН). Используя диаграммы для выявления областей существования устойчивых комплексов собиратель - металл (или напротив, областей существования устойчивых гидрофильных соединений), и создавая соответствующие значения
окислительно-восстановительного потенциала пульпы, можно получить оптимальные условия для максимального извлечения минерала в пенный продукт флотации (или наоборот, создать условия для наиболее эффективной депрессии минерала в процессе флотации). Подобная технология позволит увеличить качество разделения минералов и в значительной мере сократить расход реагентов собирателей и модификаторов.
При невысоких затратах на оборудование процесса аппаратами для электрохимических воздействий на флотационную пульпу, использование электрохимической технологии в практике работы обогатительной фабрики позволит значительно улучшить технико-экономические показатели обогащения, снизит применение дорогостоящих и весьма токсичных реагентов, снизит вредное влияние на окружающую среду.
1. Авдохин В.М, Абрамов А.А. Окисление сульфидных минералов в процессах обогащения. - М., “Недра”, 1989.
2. Чантурпя В. А, Лунин В. Д. Электрохимические методы интен-
сификации процесса флотации. - М., 198З.
З. Чантурпя B.A., Bигдeргаyз B.E. Электрохимия сульфидов. - М., «Наука», і99З.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Nagano I, Saitoh K. Electrical preconditioning in a selective flotation of sulfide ores. Patent USA, cl. 209/9 (B03B 1/00).
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------------------
Дубов Н.А. — аспирант, Московский государственный горный университет. Козлова О.В. - аспирантка, Московский государственный горный университет.
© О.П. Пугач, О.В. Уланова, Е.В. Зелинская, 2003
УЛК 566.3..574
О.П. Пугач, О.В. Уланова, Е.В. Зелинская
ТЕХНОЛОГИИ ЛЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОПУТНЫХ ПОЛЗЕМНЫХ ВОЛ
ля^комплексного решения про-бЬеДы переработки и утилизации подземных вод в ВосточноСибирском регионе необходима разработка ресурсосберегающих технологий нового поколения, позволяющая в большей степени использовать природно-
ресурсный потенциал горнодо-
бывающих районов и уменьшить экологический ущерб.
Воды и рассолы артезианских бассейнов широко используются для добычи поваренной соли, солей калия и кальция, а также для добычи магния, йода и брома во многих странах. Удерживают первое место в мире по производству из гидроминерального
сырья (тыс. т\год): США - лития
- около 16, брома - до 190, оксида магния - до 750, поваренной соли - около 16000; Япония
- йода - до 7; Италия - боратов -около 35. В России из подземных вод в промышленном масштабе организовано производство пока только йода и брома [1]. Попутные воды, поступающие в горные выработки при вскрытии и разработке месторождений полезных ископаемых на сегодняшний день практически не обрабатываютя, в редких слюча-ях они подвергаются дименера-лизации (попутно с опресненной водой получают карбонат кальция, гидроксид магния, сульфат натрия, и хлорид натрия) либо отчистке до норм ПДК.
ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛЗЕМНЫХ ВОЛ МЕСТОРОЖАЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ
Показатели Коршуновский ГОК Удачнинский ГОК
Скважина Карьер
Активная реакция (pH) 8 6,18 6,17
Плотность, г/см3 1,187 1,217 1,216
Макрокомпоненты,мг/дм3
Иа+ 33900 20000 16000
Мд2+ 780,8 13200 6000
К+ 350,3 8000 4000
Са2+ 2600 62300 44000
Вг- - 35105 24587
С1 - 132000 208918 151832
бо4 2- 4483,1 780 2583
исо 3- 97,6 133 125
Микрокомпоненты,мг/дм3
Бг 2+ 36 1500 1060
Ы 0,4 250 125
ИЬ + 0,12 20 13
I - - 26 21
Сумма солей, мг/дм3 226925 378000 283500
Анализ поликомпонентного состава исследуемых рассолов методом (1БР)- индукционносвязанной плазмы показал, что рассолы трубки «Удачная» значительно обогащены микрокомпонентами и их концентрации превышают МП К по стронцию - в 3,5-5 раз; по литию в 13-22,5 раза; по рубидию в 2,9-4,3 раза. Необходима их комплексная переработка, позволяющая более полное извлечение ценных компонентов, таких как Бг, □, Из, а также Са, Мд, Иа. Для рассолов Коршуновского месторождения наибольший интерес представляет извлечение стронция.
Обогащение подземных промышленных вод ценными компонентами определяется свойствами последних, а также содержанием этих компонентов в горных породах, солевым и газовым составом вод, их температурой и давлением. С увеличением глубины залегания вод и повышением их минерализации отмечается резкое повышение концентрации брома, стронция, лития и рубидия.
Одним из альтернативных путей переработки и комплексного использования подземных попутных вод, с учетом зарубежного опыта, является ионообменный метод извлечения редких элементов из высокоминерализованных рассолов, который наиболее приемлем, так как позволяет в условиях высокой конкуренции сопутствующих макрокомпонентов (кальция, натрия) селективно извлекать микрокомпоненты (стронций и рубидий).
Из ряда минеральных и синтетических сорбентов по предварительным результатам были выбраны отечественные катиониты: КБ-4Пх2 и КУ-2х8. Данные катиониты проявляют высокие кинетические свойства к извлекаемым ценным компонентам как на модельных растворах, так и на природных высококонцентрированных рассолах. Для выявления закономерностей, происходящих процессов при сорбции однозарядных катионов была разработана математическая модель ионообменного процесса, позволяющая выявить лимитирующую стадию процесса. Теоретические и экспериментальные результаты
свидетельствуют о наличие в системе ИЬ+-И+ смешаннодифуз-зионного процесса с преимущественным вкладом внешнедиффузионной конвективной составляющей.
В результате проведения серии экспериментов на однокомпонентных, многокомпонентных растворах и природных рассолах удалось рассчитать показатели ионообменного равновесия и установить ряды селективности металлов. (однокомпонентная система: Бг>ИЬ>У; трехкомпонентная система, рассол : Бг> ЬЬИЬ).
Для решения задачи наиболее полного и селективного извлечения металлов из матрицы катионитов были проведены планомерные исследования элюентной десорбции на рассолах и карьерных водах Коршуновского и Удачнинского месторождений. Установленные зависимости степени извлечения ионов металлов (Бг, □, ИЬ, Са, Мд, Иа) от концентрации соляной кислоты в диапазоне от 0,1 до 8 N ИС1 и возможность хроматографического разделения ионов Бг, □, ИЬ с применение теории ВЭТТ на отечественном катионите КУ-2х8 и зарубежном аналоге Башех-50х8 2 N раствором соляной кислоты, послужили основой для разработки принципиальных технологических схем извлечения металлов из высококонцентрированных многокомпонентных рассолов
Удачнинского и Коршуновского ГОКов.
Предложенная принципиальная технологическая схема извлечения стронция и рубидия на основе метода градиентноступенчатого элюирования, позволяет получить продукты с наименьшим содержанием примесей, в частности стронций на 92 % , а рубидий на 97,9%.
В целях извлечения растворенных веществ из природных вод возможно также применения метода ионной флотации. Ионная флотация как одна из разновидностей флотационного метода обогащения получила довольно широкое распространение. Исследования, проведенные в России и за рубежом, показали, что ионная флотация обладает высокой производительностью (время флотации составляет несколько минут), и эффективна при низких концентрациях металла в растворе (от долей миллиграмма до сотен миллиграммов в литре).
Из всего количества работ в области ионной флотации, большинство посвящено изучению способов извлечения преимущественно тяжелых металлов из растворов низких концентраций. Сотрудниками кафедры ОПИиИЭ ИрГТУ изучалась возможность применение данного метода для переработки высокоминерализованных рассолов, отобранных на ГОКе "Удачинский" с целью се-
лективного извлечения солей стронция и кальция.
Эффективность ионной флотации зависит главным образом от правильного выбора ПАВ и значений химических параметров процесса. В качестве реагентов-собирателей применялись олеат натрия, абиетат натрия. Выбор указанных солей был обусловлен тем, что их взаимодействие с солями стронция сопровождаются образованием труднорастворимых осадков. Растворы натриевых мыл приготовляли путем взаимодействия водных растворов гидроокиси натрия и соответствующей жирной кислоты. Концентрация растворов во всех случаях было меньшей критической концентрации мицелообра-зования соответствующих мыл. Флотация проводилась в машинке импеллерного типа с объемом камеры 150 мл, время опытов 5 минут. Использовались индивидуальные и модельные растворы чистых солей стронция и кальция с концентрациями соответственно 1,5 г/литр и 60 г/литр. Пленки сублатов удалялись механически. Об эффективности процесса судили по остаточной концентрации металлов, которую определяли в камерном продукте методом атомно-адсорбционной спектроскопии.
Взаимодействие олеата и абиетата натрия с солями кальция и стронция протекало быстро и сопровождалось образова-
Технологическая схема переработки подземных вод
нием коллоидных растворов мыл щелочноземельных металлов. Как для олеата натрия, так и для абиетата натрия в диапазоне расхода собирателя 0,5 г/гБг 2+ - 4 г/г Бг 2+ изменение рН среды от 4 до 10 не оказывало существенного влияния на извлечение ионов Са 2+ и Бг 2+. Абсолютные значения извлечения ионов возрастают с расходом ПАВ и при рН>10 могут достигать практически 100%, однако резко снижается селективность процесса. Для обоих типов собирателей при их расходах 0,5 г/г Бг 2+ абсолютные значения извлечения ионов Бг 2+ выше (4090%), чем ионов Са 2+ (10-40%).
Одним из основных путей повышения эффективности процесса флотации является использование в качестве флото-реагентов побочных продуктов, отходов производств, применение таких ПАВ экономически выгоднее и перспективней. Для поставленной задачи возможно использование отходов и побочных продуктов масложировой промышленности, возникающие в процессе рафинации растительных масел, - соапстоки. Они представляют собой техническую смесь нейтрального жира, омыленных жирных кислот (олеиновой, стеариновой и других), воды. Для исследований использовались “сырые” соапстоки, а также подвергнутые сернистой обработке - жирные кислоты со-апстока, омыленные гидрооксидом натрия.
Серьезным препятствием в обеспечении реакционной способности реагентов в растворах является мицеллообразование.
Для определения ККМ соапсто-ков измерялось поверхностное натяжение растворов ПАВ разных концентраций методом максимального давления газа на приборе Ребиндера, определены значения ККМ, которые составили 2г/л для соапстоков и 2.5 г/л для жирных кислот соапстоков.
Проведенные исследования по оценке эффективности данных флотореагентов показали, что аналогично промышленным ПАВ область эффективной флотации лежит в пределах рН. 4-11. Общие зависимости, характерные для флотации олеатом натрия и абиетатом натиря, проявляются и для данных собирателей.
Результаты флотации показали, что как промышленными ПАВ, так и соапстоками на 90100 % могут быть выделены катионы исследуемых металлов. Максимальное значение извлечения ионов Бг 2+ при любых расходах собирателей достигает 100% при рН = 11, однако, начиная с рН 9-10 резко увеличивается извлечение ионов Са 2+ и достигает наибольшего максимума при рН=11.
При флотации модельного раствора, содержащего ионы как кальция, так и стронция в качестве собирателя применялся со-апсток в диапазоне концентраций 0,001-4 г/гБг2+ (применение более дорогих жирных кислот соапстока при сравнимых результатах нецелесообразно). Снижение расхода собирателей позволяет добиться их разделения в процессе флотации, причем наиболее полно при расходе собирателя 0,5 г/гБг2+ .
Таким образом, в результате проведенных исследований показана принципиальная возможность использования ионной флотации для селективного извлечения стронция из подземных вод и определены основные факторы, влияющие на эффективность разделения стронция и кальция.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Пугач О.П, Уланова О.В, Зелинская Е.В. - Иркутский государственный технический университет.
