книги из ГПНТБ / Кислотная переработка алюминийсодержащего сырья на глинозем [сборник статей]

разделения пульпы было исследовано на этом сырье. Азотнокис­ лая пульпа, полученная при выщелачивании ворухского боксита с удельным весом 1,310—1,321, pH 0,1-^0,3 и Ж :Т = 8 : 1, подвер­ галась разделению с добавкой флокулянтов и без добавок.

Рис. 2. Аппаратурно-технологическая схема фильтрации пуль­ пы и промывки сиштофа:

7—репульпатор, 2 —вутч-фильтр.

В табл. 7 и' на рис. 3 показана зависимость осветления пуль­

испытанные флокулянты располагаются так: К-4, К-9, К-6. Ос­ новная часть пульпы (до 65%) в присутствии флокулянта освет­ лялась за первые 20 мин. Дальнейшее увеличение времени отстаи­ вания и количества флокулянта не приводило к значительному повышению показателя осветления: происходило лишь уплотне­ ние сгущенной пульпы. Во всех случаях при использовании флокулянта было достигнуто ускорение процесса осветления

40

Для выяснения роли гранулометрического состава твердых частиц при их флокуляции проведены опыты по отстаиванию пульпы, имеющей частицы различных размеров.

4 t

Опыты проводили следующим образом. После выщелачивания пульпу разделяли на твердую и жидкую фазы методом фильтра­

■алюминия и механически перемешивали. В приготовленную пуль­

нием сопротивления жидкости твердыми частицами и другими факторами. С увеличением размера твердых частиц повышается удельный вес, количество кремнеземистого геля снижается, вследствие чего скорость отстаивания возрастает. Введение в пульпу флокулирующего реагента не только способствует укруп­

Тихвинского месторождений. Эти пульпы характеризуются низ­ кими значениями pH, Ж : Т и удельного веса.

Влияние флокулирующих реагентов на скорость отстаивания указанных пульп представлено в табл. 8. При сравнении дайнах по степени осветления пульп видно, что скорость отстаивания пульп без добавок реагентов невысока. Добавление одинаковых количеств флокулирующих реагентов позволяет значительно ускорить процесс разделения фаз, По эффективности действия эти реагенты различны, что, видимо, зависит от дисперсионного, химического и минералогического состава исходного сырья,

4? ,

Рис. 4- Зависимость высоты осветленного слоя от размера твердых частиц:

1—0.05 мм, 2-0.083 мм. 5 —0 , 1 0 мм, 4-0,18 мм, 5-0,20 мм; а —пульп» без добавок, б,

в, г, д —с добавкой К-4, К-6 , К-9 и АКС соответственно.

зависит как от расхода препарата, pH среды, соотношения Ж:Т,

43,

УДК 669.862.222(088.8)

Т. П. РАСУЛОВ, М. М. НУРУЗОВА

РАЗДЕЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ МЕТОДОМ ИОННОЙ ФЛОТАЦИИ

Одна из сложных операций кислотного способа получения глинозема из глиноземсодержащих пород (нефелины, алуниты, каолины, золы каменных углей и др.) — очистка алюминиевых солей от примесей железа [1]: ионы А13+ и Fe3+ благодаря близ­ ким свойствам во всех переделах технологической схемы осаж­ даются совместно.

По существующим стандартам содержание железа в глино­ земе не должно превышать 0,03—0,05% по ИегОз, что соответ­

Влитературе описаны многочисленные методы очистки кис­ лых растворов алюминия от железа, некоторые из них приведены

вмонографии Б. К. Шварцман [2]. Наиболее детально изучен метод, основанный на адсорбции ионов железа активной дву­ окисью марганца, свинца и нитратным крокусом.

Внастоящее время широкое распространение получили экстракционные и флотационные методы выделения и разделе­

ния ионов металлов из кислых растворов, преимущество которых заключается в высокой степени очистки технологических раство­ ров от примесей, легкости аппаратурного оформления и возмож­ ности регенерации экстрагентов.

В качестве экстрагентов для очистки кислых растворов алю­ миния от примесей железа рекомендуются амины, ТБФ, алкилфосфорные кислоты, АФК.-КО [3, 4], практически нерастворимые в воде; железо удаляется при значениях pH, близких к производ­ ственному раствору. Флотационный метод отличается от экстрак­ ционного тем, что выделяемый металл переходит в пену с обра­ зованием нерастворимых органических соединений — сублатов [5].

44

Впервые авторы работы [6] предложили катионообменную экстракцию с использованием солей жирных кислот фракции' С7—Сд. Этот метод успешно применялся для очистки кобальто­ вых растворов от примесей железа и меди [7]. Экстракция жир­ ными кислотами Сю—Сю была предложена также для очистки никелевого электролита от железа и меди [8].

В настоящее время нет каких-либо данных о применении карбоновых кислот фракций С7—-Сд, Сю—Сю и других для очистки азотнокислых растворов алюминия от примесей железа, но име­ ются сведения о возможности использования с этой целью легко­ плавких органических экстрагентов-смесей: амилацетата с пара­ фином или стеариновой кислотой [9].

Нами исследован процесс очистки нитратных растворов алю­ миния от примесей железа, магния и кальция методом ионной флотации с применением щелочных солей жирных кислот. Пока­ зано взаимное влияние примесей Fe3+, Al3+, Mg2+ и Са2+ на про­

ственные растворы нитрата алюминия с примесями железа, маг­

Результаты, полученные на искусственных растворах, сопостав­ лялись с технологическими. Поскольку содержание железа и pH среды в технологическом растворе в зависимости от метода выщелачивания исходного сырья меняется в широких пределах, нами изучены возможности выделения примесей железа из растворов, полученных агитационным и автоклавным методами [10, 11]. Растворы азотнокислого алюминия после агитационного

MgO—0,65; СаО—0,85, а растворы автоклавного выщелачивания:

ТС-16. Затем к ним добавляли, перемешивая 10%-ный раствор щелочных солей жирных кислот.

В результате взаимодействия солей жирных кислот с ионами

45

В лабораторных условиях было исследовано влияние дози­ ровки собирателя, pH среды, температуры процесса, времени перемешивания, концентрации нитратов алюминия и железа на полноту выделения железа в сублат.

Степень перехода ионов Fe3+ в сублат с повышением расхода солей жирных кислот возрастает от 39 до 99,93%- При этом молярное отношение жирной кислоты и железа находится в пре­ делах 3:1, что указывает на полное их взаимодействие при дан­ ном стехиометрическом соотношении. С увеличением pH от 1,0 до 2,5 степень перехода ионов Fe3+ в сублат возрастает. Наилуч­ шее извлечение ионов Fe3+ достигается при pH 2,04-2,2. Измене­

центрации водородных ионов от 0,45 до 0,02 г-ион/л в растворе создает благоприятные условия для образования нерастворимых

ния концентрации водородных ионов образующаяся гидроокись

хода ионов Fe3+ в сублат показывает, что образующиеся твердые фазы при длительном контакте с раствором могут вновь раство­ ряться. При увеличении времени перемешивания более чем на 20 мин. количество ионов Fe3+, перешедших в сублат, несколько уменьшается: например, при 20-минутном перемешивании в сублат переходит 99,7% Fe3+, а при 60-минутном — 98,5%. Это, вероятно, обусловлено саморастворением образующегося сублата.

Определенный практический интерес представляет выяснение

при значении pH 4,654-9,2. При увеличении' начального значения pH раствора от 1,2 до 4,6 и при 10%-ной дозировке собирателя содержание ионов магния в сублате составляет 96%, причем

46

конечное значение pH раствора сдвигается с 4,65 до 7,05. С уве­ личением значения pH от 4,7 до 9,2 наблюдается интенсивный

переход ионов Са2+ в осадок; образующаяся при этом твердая фаза со временем разрушается, превращаясь в труднофильтруемую клееобразную массу.

При исследовании совместного перехода ионов Fe3+, А13+г.

дозировке собирателя от стехиометрии достигается полное свя­ зывание ионов железа (рис. 1, кривая а—б), а от 100 до 200%—■- алюминия (кривая б—в).

Рис. 1 Зависимость степени перехода ионов Fe3 +

(кривая а—б) и А13+ (кривая б—в) из растворов в сублат от расхода собирателя (концентрация А120з—

100, Fe20 3- 3 г/л, рНисх 0,95 — 1,2; температура — 70°С).

С уменьшением кислотности раствора переход металла в суб­ лат возрастает (рис. 2). При конечном значении pH 0,85 в твер­

Ионы Mg2+ и Са2+ в таких условиях не переходят в сублат: только при pH 7,5 наблюдается достаточно высокое извлечение ионов Mg2+, а при pH выше 8,0 — ионов Са2+.

При внесении собирателя в раствор, содержащий 60,’ 70 и 100 г/л А120 3 и 0,5—3 г/л Fe20 3, переход железа в сублат незна­ чительно снижается и железистый модуль соответственно умень­ шается от 300 до 2600; остаточное содержание железа возрастает

4*

от 0,020 до 0,035 г/л. При внесении щелочных солей жирных кис­

металла с солями жирных кислот. Изучение характера взаимо­ действия собирателей с ионами металлов при ионной флотации является основным фактором, определяющим правильность тех-

Fe>03—3, MgO—1,2 г/л; температура—70°С; время 20 мин.,

расход собирателя—100% от стехиометрии).

нологических режимов очистки и разделения металлов. По ре­ зультатам комплексных исследований можно судить о механиз­ ме очистки кислых растворов алюминия от примесей железа с помощью жирных кислот, позволяющих получить ценную инфор­ мацию о наличии и изменении тех или иных связей в молекуле без разрушения органической фазы. Для установления состава и строения твердых фаз, образующихся при ионной флотации, были применены химические и физико-химические методы ана­ лиза (ИК-спектроскопические, рентгеноструктурные, кристалло­ оптические И потенциометрические титрования).

Химический состав сублатов анализировали по методу В. Климова [12], а содержание металлов в растворе определя­ лось титрованием с трилоном Б. По данным элементарного ана­ лиза рассчитывали эмпирическую формулу полученных соедине­ ний металлов (сублатов). Результаты элементарного анализа

48

показывают, что независимо от присутствия в растворе ионов Al3+, Mg2+, Са2+ при сублатообразовании в результате взаимо­ действия между ионами металлов и анионами жирных кислот получается средняя соль состава Me(R—СОО)3, Me(R—СОО)2.

Данные соединения образуются при определенной кислотно­ сти раствора, в частности, для ионов Fe3+ pH 2Э-22; А13+— 4—4,5; Mg2+—6,5—7 и Са2+—>7,5. Такое различие в pH субла-

тообразования дает возможность селективно разделить эти металлы.

Полученные соединения негигроскопичны, стойки по отноше­ нию к воздуху и не имеют запаха. По химическому составу эти

ские полосы поглощения структурных групп жирной кислоты [14].

группы СН2. Смещение полосы асимметричных валентных коле­

полученных при экстракции железа, алюминия и других метал­ лов жирными кислотами фракции С7—С9, что подтверждает катионообменный характер реакции между ионами металла и жирными кислотами.

Для железистых мыл, полученных при pH 2,5—3,0, отмечены

при указанных pH среды. Это, видимо, свидетельствует о наличии коллоидно-адсорбционного процесса при получении железистых мыл с увеличением pH среды.

На спектрах алюминиевых и магниевых мыл (рис. 36, кри-