Флотация сточных вод. Часть 1

Основное промышленное применение флотации в горнодобывающей и металлургической промышленности заключается в восстановлении потерь жидких экстрактов растворов с помощью ФРВ, колонной и струйной флотации, отделение ионов молибдена и ионов марганца с помощью ФРВ. Мы в настоящее время полагаем, что существует много других зафиксированных примеров, сходных с примерами, названными для других промышленных сфер.

Недавно был опубликован ряд работ, описывающих задействованные технологии и флотационные аппараты. Ниже описывается более подробно каждое из них.

1. Удаление ионов

Удаление ионов из воды, один из наиболее важных современных вопросов в сфере современной экологии, технически возможно с помощью различных флотационных технологий. Основные методы удаления:

• осадочная флотация
• флотация газовых афронов или афроны коллоидных газов (АКГ)
• пенная флотация
• флотация адсорбционными частицами (коллоиды или смеси)
• ионная флотация

2. Осадочная флотация

Процесс осадочной флотации основывается на формировании осадков ионных образцов с использованием подходящего реактива и их дальнейшего удаления присоединением к воздушным пузырькам в форме флотационного «концентрата». В зависимости от концентрата раствора металла, осаждение может далее продолжаться через формирование гидроксида металла или в качестве соли с подходящим анионом (сульфид, карбонат и т.д.). В случае удаления аниона осаждение должно продолжаться через добавление катиона металла.

3. Флотация газовых афронов или афроны коллоидных газов

Себба, открывший ионную флотацию в 1959 г., предложил использовать афроны коллоидного газа (АКГ) или микропены, или просто дисперсию микро-газа. Это дисперсия газов в жидкостях, сформированные с использованием генератора Вентури, который вводит газ в раствор циркулирующего поверхностно-активного вещества в районе высокой скорости и низкого давления (Sebba, 1962; Ciriello et al., 1982).

Это формирует очень мелкие пузырьки, которые варьируются в размере 10 - 50 µм и создает большую площадь поверхности. Несмотря на потенциал, никакие промышленные применения и исследования в основном не связаны с лабораторным и промышленным масштабом.

4. Пенная сепарация или пенная флотация

Метод пенной сепарации похож на ионную флотацию, но в нем используется избыток поверхностно-активных веществ или соответствующие вспениватели для создания устойчивой пены. Здесь удаляемые вещества могут быть ионными или молекулярными, коллоидными, кристаллическими или клеточными по природе, но в любом случае, они должны селективно присоединяться к контактной поверхности газа и жидкости (пен или пузырьков).

Некоторые авторы называют сепарацию пенным фракционированием, поскольку этот термин точно описывает удаление поверхностно-активных носителей из раствора в пенной колонке. Существует множество работ по пенной флотации или фракционированию в лабораторных и промышленных масштабах. Считается, что для пенной флотации существует несколько промышленных применений.

5. Адсорбционная коллоидная флотация

Адсорбционная коллоидная флотация предполагает удаление ионов металлов с помощью адсорбции на осадке (коагуляте), действующем как носитель. Заряженный носитель далее флотируется, обычно с помощью «собирающего» поверхностно-активного вещества. Основными использованными носителями были гидроксиды железа или алюминия, собранные с помощью олеиновокислого натрия или лаурилсульфата натрия.

Недавно был описан процесс ФРВ для удаления ионов молибдена в Чили, в котором применяется этот принцип с Fe(OH)₃ в качестве носителя молибдена и олеиновокислым натрием в качестве собирающего вещества. С помощью этого метода получилось отделить ионы молибдена от фильтрата концентрата Cu-Mo и удовлетворить стандарты Чили по выбросам.

Интересная характеристика заключается в том, что установка использует «загрязненную» стадию для удаления сначала взвешенных твердых частиц и ионы кальция (как олеиновокислый кальций), а затем для удаления ионов Мо на более «чистой» стадии при рН приблизительно 5. Также добавляют олеиновокислый натрий для увеличения гидрофобности и кинетики процесса.

6. Ионная флотация

Ионная флотация подразумевает удаление ионов (коллигенд или поверхностно-неактивные вещества) перемещением пены в качестве противоиона на образцы поверхностно-активных веществ противоположного заряда. Здесь поверхностно-активные вещества выполняют двойную роль вспенивателя и коллектора, ускоряя адсорбцию образцов коллигенда на поверхности воздушного пузырька. В некоторых случаях был необходим лиганд-активатор флотации иона металла с дальнейшим добавлением соответствующего поверхностно-активного вещества.

Несмотря на исследования, проводимые в лабораторных и экспериментальных масштабах, применение данного метода в промышленном масштабе было заявлено всего несколько лет назад.

Была разработана инновационная схема извлечения золота на основании ионной флотации. Большое количество раствора для выщелачивания, содержащего цианистое золото, реагирует с подходящим поверхностно-активным веществом и распыляется с помощью сжатого воздуха. Поверхностно-активное вещество адсорбирует на поверхности подымающихся воздушных пузырьков, таким образом создавая контактную поверхность для формирования ионных пар для селективного сбора соединений золота.

Ученые в 1999 году исследовали удаление ионов Cd с использованием додецилсульфата натрия в качестве коллектора, также оценивалось влияние ионной силы (NaCl Na₂SO₄), вспенивателей и поверхностного натяжения.

Основными открытиями были обильное удаление, полученное для соотношения металла коллектора 1:2 (98% при 0.1% объем/объем изопропилового вспенивателя), и отрицательное влияние большой ионной силы (>10-3 М).