Ионная флотация

ИОННАЯ ФЛОТАЦИЯ (а. ion flotation; н. lonenflotation; ф. flottation ionique; и. flotacion ionica) — процесс извлечения находящихся в растворе ионов методом флотации, при котором в качестве реагентов-собирателей используют ПАВ. Извлекаемый ион (коллигенд) образует с ПАВ соединение (сублат), которое концентрируется на поверхности всплывающих пузырьков и выносится в пену. Для ионной флотации характерен небольшой слой неустойчивой пены, в верхних слоях которой образуется так называемая пенка (твёрдый гидрофобный продукт, состоящий в основном из сублата).

Возможны два механизма ионной флотации: адсорбционный (концентрирование сублата на поверхности пузырьков происходит в результате адсорбции) и адгезионный (сублат образует осадок — новую фазу, частицы которой прилипают к всплывающим пузырькам). В случае адсорбционного механизма раствор после введения собирателя остаётся гомогенным, а при адгезионном — становится гетерогенной двухфазной системой. По кинетическим возможностям для промышленного использования предпочтительнее адгезионный механизм ионной флотации, при котором извлечение на уровне 90-99% может быть достигнуто за время от долей минуты до несколько минут. Поэтому в качестве реагентов-собирателей при ионной флотации целесообразно использовать ПАВ, образующие труднорастворимые соединения с коллигендом. Для ионной флотации характерно извлечение крупных (сотни — тысячи мкм) агрегатов, содержащих 97-99,9% воды и состоящих из отдельных частиц размером от долей мкм до несколько мкм. При ионной флотации необходима переработка пенного продукта с целью получения товарной продукции и регенерации реагента. При правильно выбранном ПАВ его остаточная концентрация в обработанном растворе ионной флотации несколько мг/л. Поэтому очистка этих растворов обычно необходима, т.к. предельно допустимые концентрации ионогенных ПАВ десятые-сотые доли мг/л. Исключение — оборотные воды и растворы, например растворы подземного и кучного выщелачивания.

Реклама



Ионную флотацию осуществляют во флотационных машинах (пневмомеханические, пневматические и др.), сконструированных с учётом особенностей этого процесса. Первая в мировой практике промышленная установка ионной флотации создана в СССР в 1972. Её эксплуатация позволила технологически просто утилизировать в виде товарного продукта молибден, терявшийся ранее со сбросными растворами производства молибдата кальция, и снизить до санитарных норм содержание этого металла в сливе хвосто-хранилища. Ионную флотацию целесообразно применять при исходных концентрациях коллигенда в интервале 10-5-10-2 моль/л, т.к. при больших концентрациях слишком большой объёмный выход пенного продукта, а при меньших — велики стоимость потерь ПАВ с отработанными растворами и затраты на очистку последних. Характерные особенности ионной флотации (эффективность при относительно низких исходных концентрациях металла, высокая скорость процесса и др.) определяют перспективные направления промышленного использования этого процесса: извлечение молибдена, вольфрама, скандия, германия, рения, золота и др.; выделение металлов из относительно бедных растворов (десятки-сотни мг/л) с целью извлечения (доизвлечения) основного металла и элементов-спутников, присутствующих в руде в небольших количествах; обработка значительных объёмов растворов или относительно небольших объёмов, но при высокой удельной производительности до 10-20 объёмов в час на объём аппарата (компактные установки).