Исследование сравнительной эффективности воздействия на сгущение и фильтрацию сернокислой пульпы флокулянтов марки praestol

При сернокислотном выщелачивании молибденитового концентрата получается труднофильтруемая пульпа черного цвета, плотность которой равна 1,36-1,40, состав, г/л: молибденаобщ. – 23,7; молибдена окисленного – 22,85; общая кислотность – 179,9; HNO3 – 86,4; H2SO4

– 170-175. Продолжительность процесса фильтрации составляет 4-9 ч.

Успех работы молибденового производства во многом определяется эффективностью процесса фильтрации на стадии выщелачивания. Процесс фильтрации получаемой пульпы осложняется наличием в ней грубодисперсных примесей (взвешенных частиц) и гелей, а также образованием молибденовой кислоты, которая осаждается на поверхности частиц молибденита и затрудняет доступ выщелачивающего агента. Наличие в исходном концентрате силикатов и сульфидов железа также отрицательно сказывается на процессе фильтрации, т.к. они увеличивают переход в раствор кремнезема и железа в виде трудно отделяемых гелей.

Частицы пульпы, полученной после сернокислотного выщелачивания молибденита, являются носителями коллоидных свойств, при пептизации таких частиц процесс сгущения сильно затрудняется. Под пептизацией понимают распад агрегатов частиц в результате адсорбции на поверхности частиц одного и того же знака. В результате этого частицы приобретают одноименные заряды и, отталкиваясь, остаются во взвешенном состоянии и не оседают [1].

Для ускорения процесса осаждения и фильтрации систему нужно дестабилизировать, укрупнить частицы в агломераты (хлопья) [2], что достигается использованием флокулянтов. При флокуляции повышается прочность хлопьев, ускоряется процесс их образования. Флокулы обладают значительной рыхлостью и фильтруемостью – в отличие от компактных коагулянтов, формирующихся при коагуляции [3]. В ранее проведенных исследованиях приводились данные о искусственной коагуляции и стабилизации коллоидных частиц в процессе азотнокислотного выщелачивания MoS2. Вместе с тем, имеются более эффективные флокулянты. Мы предлагаем использовать для данного процесса порошкообразные флокулянты марки Praestol германо-российско- казахстанского производства в виду их большой эффективности, экономичности и легкой доступности.

Поэтому целью исследований является:

  • изучение возможности применения флокулянтов марки Praestol (Pr) для осаждения молибденовой кислоты из азотнокислых пульп;
  • выявление наиболее эффективных из ниха также определение оптимальной концентрации флокулянтов для данного процесса;
  • исследование механизма воздействия флокулянтов.

Полученная сернокислая молибденсодержащая пульпа имеет общую кислотность 179,9 г/л или рН (-0,5). При данных значениях рН эффективны неионогенные, катионные и слабоанионные Pr. Нами для этой пульпы исследовалось влияние Pr марок 644, 854, 2500, 2505, 2510.

  1. СН2 СН

С О

NН2

Неионогенный (1) Pr представляет собой технически чистый полиакриламид. В водном растворе они показывают нейтральное, т.е. неионогенное поведение.

  1. ч

СН2 СН

С О

NН2 А

СН2 СН

С О

О Na+ В

n

 акриламида с возрастающими долями акрилата, придающим полимерам в водном растворе отрицательные заряды и тем самым анионноактивный характер. Катионные

(3) являются сополимерами акриламида с возрастающими долями катионных сополимеров. Внесенные ими в полимер катионные группы обладают в водном растворе положительными зарядами.

СН2 СН

СН2 СН

 

С О R Cl-

 

NН2

СН2

А

N+ СН2

СН2 В n

 

При введении в азотно-сернокислую молибденсодержащую пульпу флокулянтов марки Pr сразу наблюдается укрупнение флокул и хорошее осветление. Результаты исследований представлены в табл. 1. Видно, что некоторые флокулянты при определенных концентрациях не влияют на фильтрацию, характер осадка и чистоту фильтрата.

N.

oruaia

Mapxa Pr

Oõseo Pr, m

Koiin. Pr, • «

Bpeix oepeuem.

u nepeueumaainix, o6/mmi

O6mo ocajp i, m

Oxpacxa

26

644

5

0,1

1 u

120

14

(5cii)

Ocanos uenzuit (nemytíxasm)

Pacmop caeruo- menrsi8, c Menxaxrn uacmuwn, aa HO8e]2XIfOcTH •I8cTIII(t•I

a Bene aaro•iex

27

644

10

0,1

1 xixn

120

18

(5 inn)

Pacraop caeruee, xo a

o6seue ecrã

xleasxaíii9iie •iacviiqut

28

644

15

0,1

30 cex

120

20-22

Ocajtoz pzzxm›dt, xpynzzuu« xxozi:ssua,

neotyftxauz

Paciaop npoapamndí c

me iomas

ovTeHKOM, B O6mMe

29

644

20

0,1

30 cex

120

22

Pacruop npospa•imdí

KBK BO,IjII, B o6se ie

46

854

5+

0,05

1 MHH

+ÍMHH

400

(4 MHH)

O6paaoaamics xnortsa cpewiero

pasoepa

O ox iisiie su cu

 

+2

0,05

30 cex

400

18 i i

Arlioxlepam ocgma yaenamizaiowa

Pacruop 6uegeo-

47

644

5

0,05

15 ceE

400

21r

(4*mx)

(12 ichi)

Pacmop npoapamn& c uerxo8 uyrsio

 

48

611

5

0,05

 

400

20

(5 MHII)

19

(21 san)

Ocenaer miozeimo

Pacmop npospa•irrsiE,

c nereoA iayrsio, ua noaepxiiocrn iieõomiiiaa intensa

49

2500

5

0,05

 

400

22

(5 MHH)

20

(10 MHH)

 

Pacrnop npoapa•iiiaiIt c

aerxo8 xiyrsio

Из данных табл. 2 видно, что некоторые флокулянты при определенных концентрациях ухудшают скорость фильтрации. В частности, Pr 644 при концентрациях 2,0, 0,8, 0,2 мг/дм3; Pr 650 и Pr 2510 при концентрациях 0,8 мг/дм3. Поэтому применение этих флокулянтов при данной концентрации не желательно.

По предварительно полученным результатам и литературным данным [6] для сернокислой пульпы выбраны слабоанионные и слабокатионные Pr марки, т.е. Pr 644, 854, 2500, 2505, 2510. Концентрация флокулянтов в предварительных тестах составляла 2,0 мг/дм3 пульпы. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Таблица 2. Влияние марки Pr на осветление пульпы после сернокислотного выщелачивания

Марка флокулянта

Высота осв. слоя за время τсек

Характеристика ВС после отстаивания

300

600

900

1200

Pr 644

Осветления нет

Pr 854

–//–

Pr 2500

4,6

9,6

11,4

12,2

Раствор чистый

Pr 2505

0,8

5,2

9,5

10,5

–//–

Pr 2510

1,8

3,2

8,8

11,0

–//–

Из табл. следуетчто эффективно использование марок Pr 2500, 2510, 2505.

При изучении действия Pr 2500, 2505, 2510 на осветление пульпы после сернокислотного выщелачивания концентрация флокулянтов варьировалась от 1,0 до 4,0 мг/дм3 пульпы. Данные исследований приведены в табл. 3. Необходимо отметить, что кислотность и содержание металла после применения флокулянтов не изменялась.

Проследим изменение высоты осветленного слоя пульпы в первые моменты (20 мин) воздействия разных флокулянтов при разной их концентрации. Рассмотрим действие каждого флокулянта отдельно.

Из рис. 1 следует, что при концентрации флокулянта 1,0 мг/дм3 осветления не происходит.

При увеличении концентрации до 1,5-2,5 мг/дм3 осветление пульпы происходит на 55, 53, 48% соответственно. Наибольшая скорость осветления наблюдается в первые 10 мин (50%), затем идет лишь уплотнение осадка. При дальнейшем увеличении концентрации флокулянта до 3-4 мг/дм3 наблюдается ухудшение процесса осветления. За 20 мин отстаивания пульпа осветляется лишь на 24 и 27% соответственно. По-видимомупроисходит стабилизация суспензииОптимальный расход Pr 2500 1,5-2,5 мг/дм3.

Концентрация флокулянта, мг/дм3: ■ – 1; ▲ – 1,5; Δ – 2; *– 2,5; ♦ – 3; ● – 4. Рис.1. Изменение высоты осветленного слоя пульпы сернокислотного выщелачивания после применения Pr 2500 различной концентрации.

Таблица 3. Влияние флокулянтов на осветление пульпы после сернокислотного выщелачивания

Марка

флокулянта

Конц.

флокулянтамг/дм3

Высота осветленного слоя

за время τсек

Хар-ка

ВС

Скорость

ф-циимл/с

Скорость

осв.см/м

180

300

600

900

1200

Без

0

102,2 г/л

0,28

Pr 2505

0,5

хлопья образуются, осв. Нет

осв. нет

0,28

1,0

0,6

осв. нет

0,30

0,03

1,5

5,0

10,0

12,0

12,6

чистый

0,29

0,63

2,0

4,6

9,6

11,4

12,2

чистый

0,29

0,61

2,5

4,0

9,0

10,4

11,0

чистый

0,28

0,55

3,0

1,2

2,0

3,6

5,6

чистый

0,28

0,28

4,0

1,6

3,2

4,8

6,2

чистый

0,28

0,31

Pr 2510

1,0

осв. нет

0,29

1,5

1,0

1,5

2,5

3,5

чистый

0,28

0,18

2,0

1,8

3,2

8,8

11,0

чистый

0,28

0,55

2,5

2,9

4,5

9,9

11,5

чистый

0,28

0,58

3,0

1,8

3,2

4,8

6,2

чистый

0,28

0,31

4,0

1,8

3,0

4,6

5,6

чистый

0,28

0,28

Pr 2505

1,0

осв. нет

0,29

1,5

0,1

0,2

0,4

0,5

чистый

0,29

0,03

2,0

0,8

5,2

9,5

10,5

чистый

0,29

0,53

2,5

1,6

5,5

10,0

11,0

чистый

0,29

0,55

3,0

0,8

2,0

3,8

5,5

чистый

0,28

0,39

4,0

0,6

1,8

3,6

5,2

чистый

0,28

0,35

Действие Pr 2505 немного отличается от Pr 2500. Из данных рис. 1 следуетчто при малых концентрациях флокулянта (1,0-1,5 мг/дм3) осветления не происходитПри увеличении концентрации до 2,0-2,5 мг/дмдействие флокулянта улучшаетсяосветление происходит на 46- 48%. Однаков отличие от Pr 2500 в первые 10 мин скорость осветления мала (25%), т.епри использовании Pr 2500 можно сократить время отстаиванияПри увеличении концентрации Pr 2505 до 3-4 мг/дмосветление ухудшаетсяТаким образомоптимальный расход Pr 2505 2,0-2,5 мг/дм3.

Действие Pr 2510 аналогично действию Pr 2505, т.е. при малых концентрациях (1,0-1,5 мг/дм3) осветления пульпы не происходитОптимальный расход Pr 2510 2,0-2,5 мг/дм3, так как при данных концентрациях происходит наилучшее осветление пульпы (рис. 2).

Сравним действие флокулянтов между собой. Для этого рассмотрим зависимость скорости осветления от концентрации флокулянтов (рис. 3).

Концентрация флокулянтамг/дм3:

  • – 1; ▲ – 1,5; Δ – 2; *– 2,5; ♦ – 3; ● – 4.

Рис. 1. Изменение высоты осветленного слоя пульпы сернокислотного выщелачивания после применения Pr 2505 различной концентрации

Концентрация флокулянтамг/дм3:

  • – 1; ▲ – 1,5; Δ – 2; *– 2,5; ♦ – 3; ● – 4.

Рис. 2. Изменение высоты осветленного слоя пульпы сернокислотного выщелачивания после применения Pr 2510 различной концентрации

Концентрация флокулянтамг/дм3: – Pr 2500; ■ – Pr 2505; ▲ – Pr 2510.

Рис. 3. Зависимость скорости осветления пульпы сернокислотного выщелачивания от концентрации флокулянта

Из данных рис.3 следует, что наибольшая скорость осветления наблюдается при использовании Pr 2500 с концентрацией 1,5 мг/дм3.

Действие Pr 2505 и Pr 2510 радикально не отличаются от Pr 2500. При их использовании скорость осветления также достаточно высокаоднако расход этих флокулянтов немного выше (2,0-2,5 мг/дм3), чем Pr 2500.

Таким образом, для сгущения пульпы после сернокислотного выщелачивания наилучшим флокулянтом является Pr 2500 с концентрацией 1,5-2,5 мг/дм3. Возможно также использование флокулянтов Pr 2505 и Pr 2510 с концентрацией 2,0-2,5 мг/дм3.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Милованов Л.В. Очистка сточных вод предприятий цветной металлургии. – М.: Металлургия, 1971. – с.102.
  2. Краюхина Т.А., Чурбанов И.Н. Химия воды и микробиология. – М.: Стройиздат, 1983. – с. 132.
  3. Браун А.А., Тесленко А.Я. Флокулянты в биотехнологии. – ЛХимия, 1990. – с. 158.
  4. Фридриксберг Д.А. Курс коллоидной химии. – ЛХимия, 1990. – 158 с.
  5. Жуков И.Н. Коллоидная химия: В2. – ЛИзд-во ЛГУ, 1949. – ч. 1. – с. 234.
  6. Фишер В. От А до ЯЧто надо знать для разделения твердой и жидкой фазУчебпособие для лабработ. – Крефельд.: Фирма «Shtockhausen», 1996. – с. 15
Теги: Химия
Год: 2011
Город: Алматы
loading...