ZESZYTY NAUK O WE P OL ITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: G Ó R N I CT WO z . 190
_________ 1990 Nr kol. 1088
Stanisława S A N A K - R Y O L E W S K A X ^ 3ózef S T A C H U R S K I X ^
ZASTOSOWANIE PROCESU FLOT AC 01 OONOW DO ODZ YS K IW AN IA NIEKTÓRYCH PI ER W I A S T K Ó W METALI
S t r e s z c z e n i e . Praca obejmuje badania flotacji osadów w postaci etylowych i he k sylowych k s a n t o ge ni an ó w Co i Ni z roztworów wodnych bez udziału spieniacza.
S e l e kt yw n oś ć procesu można z wi ę ks zy ć przez dodatek niektórych flokulantów.
Z we ry fi k ow an ie badaó m odelowych przepr ow ad zo n o na przykładzie e le ktrolitu odpadowego, p oc ho dzącego z elektrolizy miedzi.
1. WST^P
W Instytucie Przeróbki i Wyko r zy st an i a Surowców Mineralnych AGH w Kra
kowie s ą prowadzone badania, mające na celu o kreślenia wa ru n k ó w f izyko
chemicznych w układach flotacyjnych Jonów i os adów takich metali. Jak:
cynk, miedź, nikiel i kobalt z ich roztworów rozcieńczonych. Badania te są finansowane z CPBR, którego Koo r dy na to r em Jest Instytut Przeróbki Ko
palin Poli t ec hn ik i Śląskiej w Gliwicach. W do t yc hczasowych naszych p ra
cach [l, 2, 3] wykazaliśmy, że najwyższa w yd aj no ś ć flotacji alkilowych ksantogenianów Co, Ni, Cu i Zn [Y] za chodzi w pobliżu P H iep badanych osadów w roztworach wodnych. Wraz ze wz ro st e m długości łańcucha w ę g l o w o dorowego, począwszy od 1 do 6 atomów węgla w łańcuchu, rośnie wydajność flotacji
[V]*
Ns podstawie w y n i k ó w flotacji mieszanin dwuskładnikowych określono waru nk i rozdziału ks an t og en ia n ów Co od Ni, Co od Zn, Co od Cu 1 Ni od Zn [l]. Oprócz tego określono waru n ki f i zy ko chemiczne układu, przy których za chodzi proces rozdziału Co od Ni i Zn w formie w od or o t l e n ków, za pomocą etylowego ksantoge n ia nu potasu[V].
Z naszych badań wynika, lż z równomolowej m ieszaniny Co* Ni i Zn można przy pH ok. 7,3 po 2 min u tach flotacji wy dzielić koncentrat kobaltu, przy uzysku ok. 6 0 % i stopniu jego wzbog ac a ni a ok. 150. Natomiast nikiel i cynk w tym przypadku nie ulegają flotacji. W ydłużenie czasu flotacji powoduje p r zechodzenie z a r ó w no kobaltu, Jak i niklu do pro d uk tu [l, 3^], natomiast cynk pozostaje u roztworze.^ In stytut Przeróbki i W y k o rz y st an ia S u r o wc ó w Mineralnych - A kademia G ó r niczo-Hutnicza - Kraków.
146 S. S an ak-Rydlewska, 0. Stachurski
VIcelu u zy skania w y ż sz e go s t o pn i a s ko n ce n t r o w a n i a b adanych jonów (z ro z tworów j e d n o s k ł a d n ik ow yc h ) i s e l e kt y wn oś ci flotacji (w przypadku r oz tw o ró w d w u s k ł a d n ik ow yc h ) można za st os o wa ć organi cz n e polielektrolity [Vj. Użycie niej on o we go flokulanta ko m pl ek su j ąc eg o F 153 wp ływa istotnie ns wzrost stopnia s k o n c e n t r o w a n i a w o d o r o t l e n k ó w Co, Mi i Zn flotowanych za pomocą et y lowego k s a nt o ge nl an u potasu, bez zmiany wi elkości ich uzys
ków [V].
Mając na uwad ze po wy żs ze s twierdzenia, podję to badania nad właściwym doborem o d p o w ie dn i eg o flokulanta w kier un ku zwięks z en ia selekty wn o śc i rozdziału kob al tu od niklu w formie et y lowych i heksy lo wy c h ksantogenia- nów.
2. PR ZEDMIOT I M E T O D Y K A BADAŃ
Dak już z a zn ac z o n o we w s tę pi e do flotacji jonów Co i Ni zastosowano etylowy i h ek sylowy k s a nt o ge nl an oraz p o l i e l ek tr ol i ty organiczne.
Dako flokulanty użyto:
- kationowy związ e k komp la ks u ję cy F 140 o za wa r t o ś c i 1 4 , 1 % ma sowych grup p i r y d y n i o w y c h ,
- ni ej onowy flokulant F 153, z aw ie r aj ąc y 8% m asowych grup glikolowych, w yk az u ją cy w ł a s n o ś c i kompleksujące.
W ym ie n i o n e flokulanty s yn t et y z o w a n o w Z a k ł a dz i e Chemii Organicznej P o l i te ch ni k i Śląskiej,
- flokulanty anio no we o nazwie C a r b o fl oc 109 1 Filtra fl o c AP-25, produko
wa n e pr z ez firmę A l l l e d Coloide.
Ilości d od aw an y ch p o l i e l e k t r o l i t ó w i waru nk i flotacji podano w tabeli 1 1 2 . T es ty flotacyjne w y k o n y w a n o w g met od y ki opisanej w naszych wcześ
ni e jszych prac a ch (V].
Wyniki z es ta wi o no w tabeli 1 1 2 .
3. O M Ó W I EN IE W Y N IK Ó W BADAŃ
D o t y c hc za so w e wy niki wykazały, że flotacja et yl owych ksantogenianów kobaltu i n i kl u prz e bi eg a najkor z ys tn ie j w ś rodowisku zb li żo n ym do obo
j ętnego [jT], Z miesz an i ny obu Jonów, po minu ci e fl otacji można wydzielić (przy pH ok. 6,5) produkt kobaltu wz b og a c o n y ok. 36-krotnie, z uzyskiem
ok. 6 5 % (tab. 1), natomiast s t op ie ń s k o n c e n tr ow an i a niklu w y no s i tutaj ok. 24. Wydłuż e ni e czasu flotacji do 10 minut powo du je w p r a w dz i e wzrost uzysku kobaltu, J ednakże obniża się z n a c z ni e jego s ko ncentrowanie, przy j ed no cz es n ym wz ro ś c i e w nim za wa rt o śc i niklu (tab. 1).
Z as to s o w a n i e proc es u flotacji Jonów.. 147
Tabela 1
W yn ik i flotacji mieszan i ny etylowych k sa ntogenianów kobaltu i niklu w ob ecności or ga nicznych polielektr ol it ó w
W a r u n k i flotacji
Czas flotacji
[min]
Etylowy ksantogenian niklu
Etylowy ksantogenian kobaltu
uzysk % stop.wzb. uzysk % stop.wzb.
Bez dod a tk u floku
lanta 1 24,3 24,3 65,0 35,5
pHo »6,40, p H K »6,30 10 38,8 3.2 89,0 2.5
Dodatek F 140 0,25 mg
1 0,4 0,1 14,6 3,7
pH^-6,64, pH ^»6,40 10 7,5 1,5 52,7 23,2
Dodatek F 153 0, 50 mg
1 3,6 4,5 10,9 10,9
pHo -6,19, p H ^ e . 3 9 10 5,8 1,2 35,4 12,3
Dodatek Carbofloc 109 0 , 5 0 mg
1 0.3 1,5 72,6 36,3
pHo »6,39, p H K =6,69 10 10,3 0,9 88,6 4,3
Dodatek Filtr af lo c AP-25
0, 5 0 mg
1 14,4 3,6 81,9 20,5
pH0 -6,72, p H K«6,55 10 25,9 1.6 92,7 2,2
W p r o w a d z e n i e do układu flotacyjnego k at ionowego p olielektrolltu F 140, powoduje z n a cz ne ob niżenie u z y s k ó w Co i Ni, przy r ó w n oc z es ny » zwiększeniu stopnia s e l ek ty wn e go rozdziału. W procesie tym do produktu kobaltu w m n i e js zy m stopn iu p rz ec h od zi nikiel (tab. 1). Podobne działanie w y ka z u
je n ie jo no w y flokulant F 153. Natomiast anionowe flokulanty Carbofloc 109 i F il tr a f l o c AP-25 sp r zyjają se le ktywnemu rozdziałowi Co od Ni.
Przy dodatku 0,5 mg Ca r bofloc 109 produkt wzbog ac a ni a zawiera ok. 36- krotnie s k o n c e nt ro w an y kobalt, przy uzysku ok. 70%.
Flokulant Filtra fl oc A P - 2 5 dodany w ilości ok. 0,50 mg oddziałuje ko
r zystnie na Jakość otrzy ma n eg o p roduktu kobaltowego. Ouż po minucie flotacji ot rz ym an o ok. 21-kr ot n ie s k on centrowany kobalt, przy uzysku ok.
82%, przy czym nikiel wzbo ga c a się ok. 4 -k rotnie z uzyskiem 14%. W y d ł u ż e nie flotacji p owoduje spadek sel e kt yw no ś ci procesu.
Przech od zą c do om ówienia flotacji sub la t ów w postaci heksylowych ks an togenianów tych metali, można stwierdzić, że istnieje możliwość rozdziału Co od Ni bez dodat ku flokulanta, lecz przy wyż sz ym pH, wynoszącym ok. 8,1
(tab. 2).
148 S. S a n a k - R y d l e w s k a , 3. Stachurski
Tabela 2
Wy niki flotacji miesz an i ny h e ks yl ow y ch ks an t og en la n ów kobaltu i niklu w o b ec ności org an ic z ny ch p o l i e l e kt r ol lt ów
Warunki flotacji
Czas flotacji
[min]
H e k s y l o w y ksantoge- nian niklu
H e k s y l o w y ksantoge- nian kobaltu uzysk % stop.wzbog. uzysk % stop.wzbog.
Bez dodatku f loku
lanta 5 18,0 1.7 94,3 119,5
pHo -8,06, p H K -8,17 10 22,1 0 ,3 9 4, 4 0.2
Dodatek F 140 0 , 2 5 mg
1 2,8 1.4 10,6 5,3
p H o -7,75, p H K- 7.50 10 11,1 1,1 63,2 6,2
Dodatek F 153 0, 50 mg
1 4.6 1.6 13,3 4 , 4
p H o -7,43, p H K-7,47 10 16,7 3.2 79,3 16,1
Dodatek C a r b o floc 109 0, 50 mg
1 5,1 1,4 28,0 7.4
p H o -7,57, p H K-7,44 10 20 , 0 1.4 63,2 4.8
Dodatek Fl lt r af lo c
A P- 25 0 , 5 0 mg 1 3.7 1,9 11,2 5.6
p H o -7,22, p H K-7,31 10 11.7 1,1 36,4 4 .7
Sk o nc e n t r o w a n i e koba lt u w y no si tutaj ok. 120-razy, przy w y s ok im uz ys ku ok. 94%.
Należy wy ra ź ni e tutaj podkreślić, żs flotacja a u b l at ó w h e ks yl ow y ch Co 1 Ni bez d o da tk u flokulanta zac ho dz i z wyso ki m i st op ni a mi s k o n c e n t r o w a nia w krótkim czasie wy no sz ą c y m ok. 1 do 5 minut. W y d ł u ż e n i e czasu flo
tacji do 10 minut obniża s ko nc e n t r o w a n i e m etali i pog ar s za sel ek ty wn o ść procesu. S to so w an e flokulanty w układzie k s a n t o ge nl an ó w h e ks y l o w y c h Co 1 Ni wy wi er aj ą p oz ytywny wpływ, przy dł uż s zy ch czasach prow ad z en ia flotacji, świa d cz ą o tym w y ni ki o t r z ym an e po 10 minu ta c h flotacji z d od at k ie m flo
kula nt a F 15 3 i C ar bofloc 109 (tab. 2) oraz w yn i ki flotacji bez użycia flokulanta.
W celu z w e r y f i k o w a n i a w y n ik ów b ad aó modelo wy c h p o s ta no w io no p r z e p r o w ad zi ć próby flotacji n ie k tó ry ch p i e r w i a s t k ó w ms tall z elekt r ol it u p r z e my s ło we go za pomocą k s a n t o g e n l a n ó w 1, 2. W tym p r z y pa d ku prób ką wyjściową do ba da ń s t a n o w i ł elekt ro l it odpadowy, pochodz ą cy z elekt r ol iz y miedzi.
Z a w i e r a ł on ok, 42 g / d m 3 miedzi, 16 g / d m 3 niklu, ż e laza ok. 2 , 8 g / d m 3 ,
2_ T
J o n ó w SO^ - 170 g/dra a także arsen i anty mo n w ilościach śladowych.
Do flotacji za st o s o w a n o metylowy k s a nt og e nl an potasu oraz NaOH.
Zastosowanie procesu flotacji jonów.. 149
Przed r o zp oczęciem prób flotacji roztwór elektrolitu pr zemysłowego do
prowadzono do pH ok. 3,0. W tych wa ru nk ac h ulegała wytrąceniu za pomocą keantogenianu metylo we go miedź, którą poddano flotacji. W tych warunkach do produktu wz bogacania p rzeszła miedź o stopniu s ko n ce ntrowania równym ok. 90, przy uzysku ok. 93%. Roztwór pozostały po flotacji miedzi do pr o
wadzano do pH ok. 8,0. Były to sprzy ja ją c e warunki do wytrą ca ni a ksanto- genlanu niklu, który flotowano, uzyskując stopieó skonc en t ro wa ni a ok. 42, przy uzysku ok. 9 2 % niklu.
Autorzy pracy nie wnikali w m ec hanizm w sp ó łdziałania badanych metali z k santogenianami. Będzie to oddziel ny m tematem pracy.
4. WNIOSKI
1. Z miesza n in y roztwór r ównomolowych stęż eń kobaltu i niklu można selektywnie rozdzielić Co od Ni za pomocą flotacji ksanto ge ni an e m heksy- lowym, przy pH ok. 8,1 (tab. 2).
2. Z r oz tworów binarnych Co-Nl, jak wykazały w yniki badań można roz
dzielić ety lo wy m k s a n t o ge ni a ne m Co od Ni, lecz s e l e k ty wn oś ć procesu jest niższa. Do p roduktu kobaltu przec ho dz i także nikiel.
3. Stopnie sel ek ty w no śc i rozdziału Co od Ni można poprawić, stosując organiczne flokulanty, spośród których F 153 i C ar b ofloc 109 sprzyjają rozdziałowi h ae ks ylowych k s a n t og en ia n ów Co od Ni (tab. 2). Przy rozdziale etylowych k s a n t o g e n i a n ó w Co i Ni pozytywny w p ł y w wywierają: F 140, F 153 (tab. 1).
4. Zw er y fi ko wa n ie metody rozdziału pie r wi as tk ó w na p r zykładzie o d p a dowego el ektrolitu prz e my sł ow e go wskazuje, że istnieją możliwości w y d z i e lenia Cu i Ni z roztworu wodnego.
LITERATURA
iy] Spra wo zd a ni e I P i W S M AGH, Kraków 1986, Ibid. 1987, Ibid 1988, Ibid 1989.
[2] Stachurski D. , Sanak- Ry dl e ws ka S. : Fiz. Probl. Min., Wroc ła w 1987, s. 111.
lYI Sanak- R yd le ws k a S . , S tachurski O . : Zeszyty Nauk. AGH, Górnictwo z. 146, N. 1262, 8. 23. 1989.
150 5. S a n a k - R y d l e w s k a , 3. Stachurskl
nPHMEHEHHE MOHHOM <WIOTAUHH AM IIOJiyHEHHH HEKOTOPHX 3 JIEMEHT 0 B METAJLJIOB
P e 3 jo u e
P aO oi a coAepxzi HOoaeflOBaHHa SoHHoft ijuioTauHH b Ba,ne b t h j i o b h x h reKCHao- Bboc KoaHioreHaioB C o h N1 H3 b o a h h x paoXBopoB Oe3 neHooOpa3 0Baiejia.
CejieKTHBBOCTB npoijecca m o x h o yBeJtaaaTb aoOaBaaa HeKoiopue $aoKyxHHTn.
Bepa$HKauHJt> MOflejibHHx accjie^oBaHzii c^eJiaHo Ha npauepe oidpacHoro sjieKTpoiiH-
* a H3 sej:eKTpojia3a Mena.
A P P L I C A T I O N OF ION F L O T A TI ON P R O CE S S FOR R E C O V E R Y OF SO ME METALS
S u m m a r y
The wjrk p r esents the Inv es ti g at io ns of the flotation of precipitates of cobalt and nickel ethyl and hexyl xanthates from w a te r s ol u tions without frother. S el ectivity of this process can be i nc r ea se d by addi- dlon of some floculatns. V e r i fy in g of the model invest ig at io n s was carried out using elect ro l yt e from the elec tr o ly si s of the copper.
