Приготовление растворов водорастворимых флотационных реагентов

28.11.2019

Основные флотационные реагенты дозируются в процесс флотации в виде водных растворов определенной концентрации, которая зависит от расхода реагента, производительности фабрики и растворимости реагента в воде. На обогатительных фабриках концентрацию растворов реагентов принято определять в процентах (число граммов растворенного вещества в 100 г раствора).

При расчетах массовых соотношений растворяемого вещества и воды обычно пользуются следующими формулами:
Приготовление растворов водорастворимых флотационных реагентов

где х — массовое количество растворяемого реагента;

В — требуемая концентрация раствора;

а — массовое количество готового раствора требуемой концентрации;

b — массовое или объемное количество воды.

Для растворения реагентов в реагентном отделении фабрики пользуются растворными чанами определенного объема, в которых приготавливается одно и то же количество раствора реагента. При растворении в растворный чан заливается некоторое количество воды, меньше заданного, и в ней растворяют полное количество твердого реагента. Затем, чтобы получить заданную концентрацию приготовленный раствор разбавляют до определенного объема (т. е. объем доводят до метки, определяющей необходимый объем приготовленного раствора).

Иногда на фабрике приходится смешивать одноименные растворы различной концентрации, разбавлять уже приготовленные растворы и растворять реагенты, прибывшие на фабрику в виде кристаллогидратов (вещества, содержащие кристаллизационную воду).

При разбавлении однажды приготовленных растворов водой на практике пользуются следующими соотношениями:

где х — количество воды, которое необходимо прибавить к имеющемуся раствору концентрации m, чтобы получить раствор концентрацией n, л;

b — количество раствора после разбавления, л;

n — концентрация раствора после разбавления, %;

m — концентрация раствора до разбавления, %;

а — количество раствора до разбавления, л.

Рассмотрим конкретный пример разбавления 17%-ного раствора сернистого натрия.

Пусть в чане имеется 3000 л (а) 17%-ного раствора сернистого натрия (m), а для подачи в процесс требуется 10%-ный раствор сернистого натрия (n). Определить, сколько воды следует добавить в раствор и сколько при этом получится нового раствора.

Определяем количество воды, требуемое для разбавления раствора сернистого натрия, по формуле

Количество образовавшегося раствора в чане в результате разбавления составит

Если необходимо смешать два раствора различной концентрации, то следует пользоваться следующими соотношениями:

где а — количество раствора концентрацией т, л или м3;

b — количество раствора концентрацией п, л или м3;

m — большая концентрация до смешения растворов, %;

n — меньшая концентрация до смешения растворов, %;

с — количество полученной смеси, л или м3;

е — требуемая концентрация, полученная в результате смешения растворов различной концентрации, %.

При растворении кристаллогидратов (большинство солей) необходимо учитывать кристаллизационную воду, которую простыми методами невозможно выделить из вещества, так как она химически связана с основным веществом. Для этого определяют активность реагента или при расчетах пользуются соотношением

где А — требуемая концентрация безводного вещества в растворе, кг на 100 л воды;

В — масса кристаллогидрата (кг), которую необходимо растворить в 100 л воды, чтобы получить раствор концентрации А',

z — отношение молекулярных масс кристаллогидрата и безводного вещества.

Если M — молекулярная масса безводного вещества, a M1 — молекулярная масса кристаллогидрата, то z = M1/M.

Рассмотрим пример растворения медного купороса (CuSO4*5Н2О) в виде кристаллогидрата.

Допустим, что требуется определить количество кристаллогидрата, необходимого для получения 5000 л 10%-ного раствора медного купороса.

Для этого определяем молекулярные массы безводного медного купороса M = 63,54 + 32 + 64 = 159,54 и кристаллогидрата М1 = 159,54 + 90 = 249,54.

Соотношение молекулярных масс

Концентрации 10%-ного безводного медного купороса соответствует 11,11 кг на 100 л воды.

Потребное количество кристаллогидрата для получения 100 л 10%-ного водного раствора медного купороса

Для приготовления 5000 л 10%-ного раствора кристаллогидрата следует взять 18,475х50 = 923,75 кг медного купороса.

Для более быстрого расчета при приготовлении растворов иногда пользуются «методом креста», который заключается в следующем: в центре креста указывается необходимая концентрация раствора; в левом верхнем углу — имеющаяся концентрация раствора, из которого приготавливается раствор необходимой концентрации. Концентрация этого раствора должна быть больше концентрации приготавливаемого раствора; в левом нижнем углу записывается концентрация растворителя, которая должна быть меньше концентрации приготавливаемого раствора. Если в качестве растворителя используется вода, то в левом нижнем углу «креста» пишется 0.

Расчет «методом креста» производится следующим образом (рис. 98). Из значения высшей концентрации по диагонали вычитают значение необходимой концентрации и полученный результат записывают в правой нижнем углу. Далее из значения необходимой концентрации вычитают значение низшей концентрации и полученный результат записывают в правом верхнем углу. Полученные результаты показывают, в каком отношении следует брать растворы высшей и низшей концентраций для получения, раствора необходимой концентрации. Например, имеется 25%-и 2%-ные водные растворы сернистого натрия. Необходимо приготовить 5%-ный раствор сернистого натрия. Для этого 25 — 5 = 20 и из 5 — 2 = 3. Полученные результаты показывают, что для получения 5%-ного водного раствора необходимо взять 3 части (массовые или объемные) 25%-ного водного раствора и 20 частей 2%-ного раствора сернистого натрия.

Водные растворы флотационных реагентов готовят в специальном цехе.

Для приготовления растворов реагентов отбирается определенное количество барабанов, которые электротельфером, мостовым краном или другим транспортным средством переносят на площадку для вскрытия. На площадке барабаны вскрывают и освобожденный реагент после взвешивания складывают в контейнер с откидным дном. Контейнер краном переносят к растворному чану, представляющему собой бак с мешалкой (рис. 99 и 100). Над чаном открывается дно контейнера и содержимое поступает на решетку загрузочной корзины (рис. 101) растворного чана. Пустой контейнер переносится вновь на площадку для вскрытия барабанов. Раствор реагентов приготавливают из расчета суточной производительности фабрики.


Растворение реагентов в растворном чане, оборудованном мешалкой, производится следующим образом. Определенное количество реагента загружается в растворный чан, наполненный водой меньше необходимого количества, через специальное загрузочное отверстие в крышке чана. Загруженный реагент перемешивается в течение 1—2 ч, затем объем раствора доводится до необходимого и перемешивается еще 20—30 мин. После этого из растворного чана отбирается проба на анализ, который производится непосредственно в реагентном отделении или отправляется в аналитическую лабораторию (обычно установка для титрования растворов основных реагентов устанавливается в цехе). Убедившись, что процентное содержание полученного раствора реагента соответствует заданной концентрации, раствор заданной концентрации, раствор из растворного чана переливают в отстойный чан, где происходит осаждение находящихся в растворенном реагенте нерастворимых примесей. Готовый к применению раствор по трубопроводам поступает на реагентные площадки.

Растворение реагентов методом размывания (рис. 102) производится в высоких емкостях, в центре которых установлена решетка, на которую сбрасываются недробленые монолиты реагента. Емкость трубопроводами соединена с отстойным чаном. Когда на решетку емкости 1 поступило необходимое количество реагента 2, посредством центробежного насоса 3 через нижний трубопровод из отстойного чана 4 подается вода, которая, поднимаясь, омывает монолиты реагента и через верхний трубопровод сливается обратно в отстойный чан. Таким образом, раствор реагента циркулирует из отстойного чана в растворную емкость и обратно, пока не закончится растворение.

Приготовление небольших количеств раствора реагента методом размывания производится следующим образом. Вскрытый барабан устанавливают над чаном, в который залита вода (рис. 103). Сверху в барабан вбивается металлическая труба, соединенная с центробежным насосом, подающим воду из чана. Вода поступает в барабан, где, размывая реагент, переливается через кран барабана и сливается обратно в растворный чан. Процесс размывания длится до полного растворения реагента.

Для приготовления известкового молока используют жженую негашеную известь, которая обычно поступает на фабрику в виде кусков размером около 300 мм. Предварительно ее подвергают дроблению в обычной щековой дробилке. Дробленая известь поступает в стержневую или шаровую мельницу. В мельнице известь не только измельчается, но и «гасится» водой с получением гидроокиси кальция (процесс соединения жженой извести с водой, называемый гашением извести, протекает по реакции CaO + H2O = Ca(OH)2. Для гашения 1 кг извести требуется 0,322 кг воды. Гашение извести сопровождается выделением большого количества тепла, которое нагревает воду до температуры кипения. Поэтому при гашении извести следует применять несколько большее количество воды.

Гашеную известь в зависимости от количества израсходованной на. гашение воды получают в виде известкового молока, известкового теста или в виде пушонки. Гашеная известь из мельницы поступает в спиральный классификатор, работающий с мельницей в замкнутом цикле, и в виде слива по трубопроводам транспортируется в промежуточный распределительный чан, снабженный мешалкой, и далее в реагентные питатели.

Вследствие большой плотности частицы навести постепенно оседают; забивая трубопроводы и сливные отверстия. Поэтому для поддержания их во взвешенном состоянии известковое молоко в чанах необходимо непрерывно перемешивать, а трубопроводы устанавливать с таким уклоном, чтобы избежать осаждения извести на стенках. Содержание извести в известковом молоке обычно определяют по плотности ареометром. На рис. 104 показано отделение приготовления известкового молока.

Серную кислоту плотностью 1,8 и более при больших расходах доставляют со склада в железных бочках или но трубопроводам, проложенным от склада до расходного бака, в реагентное отделение.

Серную кислоту приготавливают в кислотостойких или футерованных кислотостойкими материалами чанах, оборудованных мешалкой. Для приготовления раствора серной кислоты в растворный чан заливается определенное количество воды, включается мешалка и затем из расходного бака по железному трубопроводу через мерник подается необходимое количество кислоты при непрерывном перемешивании. В расходный бак кислота заливается предварительно из бочек при помощи сифона или по трубопроводу непосредственно со склада реагентов.

Категорически запрещается в кислоту наливать воду, так как в этом случае происходит бурное поглощение воды кислотой с выделением большого количества тепла. Поверхность кислоты сильно нагревается и новые порции воды, попадая на поверхность кислоты, мгновенно вскипают и разбрызгиваются в виде тонких капель, веся с собой и мелкие капли кислоты. Эти капельки воды и кнслоты быстро распространяются в воздухе, попадают на тело и одежду, а также в дыхательные пути и вызывают сильные ожоги. Кроме того, под действием паров кислоты разрушается оборудование.

Растворы жидкого стекла готовят на фабриках из силикат-глыбы, представляющей собой полупрозрачные куски, напоминающие стекло. Для приготовления раствора силикат-глыбу дробят в небольшой щековой дробилке до 10—15 мм, затем доизмельчают в шаровых или стержневых мельницах. Измельченная смесь растворяется открытым и автоклавным способами.

При открытом способе полученную смесь определенной концентрации по твердому подают в растворный чан с мешалкой, оборудованный обогревом. Загруженная смесь воды и измельченной силикат-глыбы подогревается до 80—90° С и интенсивно перемешивается. Подогрев и перемешивание производят в течение 3—4 ч. Готовый раствор жидкого стекла из растворного чана переливается в промежуточный отстойный чан, где он отстаивается, и затем поступает па реагентные площадки.

При растворении силикат-глыбы автоклавным способом реагент в виде измельченной смеси силикат-глыбы с водой в определенной концентрации насосами подают в герметически закрытую емкость с мешалкой и рубашкой для парового или электрического обогрева (автоклав). Затем включают мешалку и обогрев автоклава. Весь процесс растворения в автоклаве производится при давлении 3,5—4 кгс/см2 и при температуре 200—230° С в течение 2 ч. Готовый раствор жидкого стекла выпускают через нижний сливной кран и через холодильник в промежуточный отстойный чан.

Автоклавы могут работать как непрерывно, так и периодически. При непрерывной работе автоклава необходимо следить за равномерным поступлением в него смеси и выходом готового раствора, а также необходимо поддерживать постоянными температуру и давление.

Иногда перед подачей смеси в автоклав ее пропускают через теплообменник, установленный вместо холодильника, что позволяет снизить расход электроэнергии на нагрев автоклава.

Нерастворимые в воде реагенты типа углеводородных масел (керосин, смазочные масла и др.) можно дозировать в процесс в натуральном виде или в виде водных эмульсий — механической смеси воды и тонкоразбитых частиц масла.

Для приготовления эмульсий углеводородных собирателей применяют ротационные, ультразвуковые и другие типы эмульгаторов.

Ротационный эмульгатор представляет собой аппарат, снабженный быстровращающимся аэратором, который разбивает частицы масла, дозируемого в бачок питателем, в тонкие капли. В результате энергичного перемешивания капли равномерно распределяются по всему объему. Готовая эмульсия через сливной патрубок поступает непосредственно в процесс.

В ультразвуковом эмульгаторе углеводородное масло из реагентного питателя и вода поступают в зумпф центробежного насоса. Смесь с большой скоростью через щелевое отверстие эмульгатора направляется на нож, укрепленный в трубе. Под большим напором нож колеблется с ультразвуковой частотой и разбивает частицы масла в мельчайшие капли, одновременно распределяя их по всему объему воды. Готовая эмульсия сливается в бак, откуда поступает в процесс.

Для улучшения качества эмульсии и увеличения содержания углеводородов в ней эмульгатор замыкается сам па себя, т. е. осуществляется циркуляция эмульсии. При этом готовая эмульсия из бака направляется вновь в зумпф насоса и вместе с поступившей туда водой и углеводородным маслом проходит через эмульгатор, при этом расход чистой воды резко сокращается и одновременно увеличивается концентрация эмульсии. Излишек готовой эмульсин через сливное отверстие поступает в процесс.

Для предотвращения расслоения эмульсин в углеводородное масло добавляют небольшое количество стабилизатора эмульсии, например реагент ОПСБ (1—2% от расхода масла).

На рис. 105 показана схема установки ультразвукового эмульгатора, применяемого на обогатительных фабриках.

Готовые растворы реагентов поступают на фабрику только после точного определения их концентрации. При этом учитывают количество выдаваемых растворов реагентов.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна