ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.07.2025
Просмотров: 839
Скачиваний: 0
Флотационный метод обогащения основан на различной смачиваемости зерен отдельных минералов водой. Частицы несмачиваемого (гидрофобного) минерала не преодолевают силы поверхностного натяжения воды и остаются на ее поверхности. Частички смачиваемого (гидрофильного) материала обволакиваются пленкой жидкости и опускаются на дно аппарата. Несмачиваемый минерал снимают с поверхности жидкости, отделяя от руды.
Для проведения флотации применяют технологические приемы, в частности создают условия неодинаковой смачиваемости водой зерен минералов.
Природные минералы в большинстве случаев хорошо смачиваются водой, поэтому для их разделения флотацией в суспензию вводятся специальные реагенты собиратели, снижающие смачиваемость отдельных природных минералов.
В тех случаях, когда необходимо, наоборот, затруднить всплывание частиц отдельных минералов, в суспензию вводят подавители (щелочи, соли щелочных металлов и др.). Эти вещества увеличивают гидрофильность частиц минералов, что затрудняет их всплывание и способствует осаждению частиц на дно.
Флотационный метод обогащения получил широкое промышленное применение благодаря тому, что применение различных флотореагентов, добавляемых в малых количествах (100 г на 1 т породы), позволило обогащать и разделять на фракции самое разнообразное (практически любое) сырье.
Жидкие растворы различных веществ концентрируют упариванием растворителя, вымораживанием, выделением примесей в осадок или в газовую фазу. Так, например, упариванием воды из растворов получают минеральные соли, щелочи, кислоты и др., а путем вымораживания обычно концентрируют природные рассолы в зимнее время.
Газовые смеси разделяют на компоненты последовательной конденсацией, т. е. переводят их в жидкое состояние при постепенном понижении температуры и сжатии. Этот метод основан на различии температур конденсации компонентов газовой смеси. В других случаях вначале газовую смесь превращают в жидкость, а затем последовательным испарением ее разделяют на индивидуальные компоненты.
Разделение газовых смесей осуществляют также поглощением отдельных газов жидкостями (абсорбция) или твердыми веществами (адсорбция) с последующим выделением их из сорбентов в концентрированном виде.
Методы концентрирования жидких растворов и разделение газовых смесей широко применяются в настоящее время в химической промышленности.
Вода в промышленности. Виды и качество потребляемой воды.
Вода широко используется в химической промышленности, редким исключением являются процессы, в которых не участвует вода. В одних случаях вода служит сырьем и реагентом, непосредственно участвующим в основных химических реакциях, а в других вода употребляется как растворитель, теплоноситель или охладитель, а также для других самых разнообразных физических операций.
В перспективе природная вода может использоваться как источник промышленного сырья. В воде морей и океанов содержатся почти все элементарные вещества периодической системы элементов, но в небольших количествах. Так, например, в воде содержится в виде различных солей.
Если учесть, что общая масса воды на земном шаре велика и составляет 1,4*1018 т, то содержание различных веществ в воде выражается внушительными цифрами.
Основным источником промышленного водоснабжения в нашей стране являются речные воды. Однако территориальное распределение их крайне неравномерно.
В районах с дефицитным водоснабжением уже сейчас для нормальной эксплуатации и расширения многих химических предприятий и комплексов требуется проводить весьма сложные и дорогостоящие мероприятия по регулированию и переброске стока на большие расстояния и использовать подземные воды. Все это сопряжено со значительными дополнительными материальными и денежными затратами и в связи с этим с ухудшением технико-экономических показателей производства химической продукции.
Развитие химической промышленности вызывает огромный рост потребности в воде (современные химические предприятия расходуют большое количество воды, измеряемое миллионами кубических метров в сутки).
Так, например, современный завод капронового волокна расходует столько же воды, сколько потребляет ее город с населением 120 тыс. человек. Специализированный завод пластмасс, включающий производство мономеров, по потреблению воды эквивалентен городу с населением 400 тыс. человек. Мощный современный электрохимический комбинат по производству продуктов хлор органического синтеза потребляет столько же воды, сколько город с населением 800 тыс. человек. Наряду с этим химические предприятия сбрасывают большие количества сильно загрязненных вод.
Таким образом, рациональное комплексное использование водных ресурсов в условиях быстро развивающейся химической промышленности и других отраслей народного хозяйства становится крупной технологической, технической и экономической задачей.
Технологический аспект в решении водной проблемы заключается в новом подходе к разработке технологической схемы. Рациональное водопотребление должно быть обязательным в каждом технологическом процессе. Необходимы создание процессов, требующих минимальных расходов свежей воды, разработка научно обоснованных норм ее расхода в химических производствах и совершенствование технологических процессов в направлении возможно полного использования отходов производства, что снизит потребность в очистных сооружениях. Насколько это важно, можно судить по тому, что в настоящее время затраты на строительство очистных сооружений составляют примерно 20% стоимости химических предприятий.
В зависимости от назначения потребляемая вода условно подразделяется на промышленную и питьевую; в каждой из них содержание примесей регламентируется соответствующим ГОСТ.
Питьевая вода в первую очередь освобождается от бактерий; к ней предъявляются особые требования в отношении вкуса, цвета, запаха.
Промышленные воды не должны содержать примесей больше допустимой нормы, которая устанавливается в зависимости от производства, на котором используется вода. Вода для прямоточных паровых котлов не должна содержать двуокись углерода и кислород, вызывающих коррозионное разрушение труб, и может содержать не более 0,2-0,3 мг/л сухого остатка. Соли в паровых котлах, отлагаясь на внутренней поверхности труб в виде накипи, снижают теплопроводность металла; происходит перегрев труб и преждевременный их износ.
Повышенные требования в отношении чистоты предъявляются к воде в производстве полупроводников, люминофоров и некоторых других материалов.
Качество воды характеризуется следующими показателями: жесткостью, общим солесодержанием, прозрачностью, окисляемостью и реакцией воды.
Жесткость воды - различают временную, постоянную и общую жесткость. Временная (устранимая) жесткость обусловлена наличием в воде бикарбонатов кальция и магния. Эти соли сравнительно легко удаляются из воды при кипячении, так как при этом они переходят в нерастворимые углекислые соли и выпадают в виде плотного осадка:
(Са, Mg) (НСО3) —> (Са, Mg)C03 + Н20 + С02
Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в воде хлоридов, сульфатов, нитратов кальция и магния. Эти соли при кипячении не удаляются из воды.
Сумма временной и постоянной жесткости дает общую жесткость, измеряемую в миллиграмм*эквивалентах ионов кальция или магния, содержащихся в виде солей в 1 л воды. Жесткость воды равна единице, если в 1 л ее содержится 1 мг*экв ионов кальция, что соответствует 20,04 мг кальция или 12,16 кг магния.
По жесткости (в мг*экв/л) природные воды подразделяют на очень мягкую (0-1,5), мягкую (1,5-3), среднюю (3-6), жесткую (6-10) и очень жесткую (более 10).
Общее солесодержание, или сухой остаток - масса вещества, остающаяся после испарения воды и высушивания полученного остатка при 105-110 °С. Сухой остаток измеряется в миллиграммах на 1 л воды (мг/л).
Прозрачность воды измеряется толщиной слоя воды, через который можно различать визуально или с помощью фотоэлемента изображение креста или определенного шрифта.
Окисляемость воды определяется числом миллиграммов перманганата калия, израсходованного при кипячении 1 л воды с избытком КМnO4 в течение 10 мин.
Реакция воды, т. е. ее кислотность или щелочность, характеризуется концентрацией водородных ионов или величиной рН. При рН = 6,5-7,5 вода считается нейтральной, при рН < 6,5 воду называют кислой, при рН > 7,5 - щелочной.
Очистка воды.
В поступающей воде содержатся самые разнообразные примеси: грубодисперсные и коллоидные частицы различные силикаты, гидратированная кремниевая кислота, в ней также растворены газы и соли: бикарбонаты, сульфаты, хлориды, нитраты кальция, магния, калия, натрия и др. Очистка воды включает следующие операции: осветление, обеззараживание, умягчение, дегазацию и дистилляцию.
Осветление воды производится с целью удаления механических примесей, оно достигается отстаиванием воды в бетонированных резервуарах большой емкости (отстойниках) с последующим фильтрованием на песчаных фильтрах. Для осаждения коллоидных примесей в отстойники вводят коагулянты - сульфаты железа или алюминия.
Коагулянты гидролизуются в воде с образованием аморфных осадков гидроокисей железа или алюминия, которые адсорбируют коллоидные примеси и увлекают их на дно резервуара. В конечном счете реакция протекает по уравнению:
Al2(S04)3 + 6Н20 = 3H2S04 + 2A1(0H)3
Гидроокись алюминия образуется также при взаимодействии сульфата алюминия с присутствующими в воде бикарбонатами кальция и магния:
AI2(SO,)3 + ЗСа(НС03)2 = 3CaSO4 + 6С02 + 2А1(ОН)3
Таким образом, одновременно с удалением коллоидных примесей снижается и содержание солей временной жесткости.
Обеззараживание воды - удаление из нее микроорганизмов и бактерий путем хлорирования, озонирования или кипячения.
В настоящее время для хлорирования воды используют хлор, гипохлорит кальция и др. При обработке воды гипохлоритом кальция протекает реакция6
Са(СlO)2 + С02 + Н20 = СаС03 + 2НС1O
НС1O = HCl + O
Атомарный кислород обладает сильными окислительными свойствами, поэтому убивает микроорганизмы и окисляет органические примеси.
В последние годы обеззараживание питьевой воды производят преимущественно с помощью озона, который получают путем воздействия тихого электрического разряда на воздух или на воздух, обогащенный кислородом. При обработке воды озон разлагается с выделением атомарного кислорода.
При обработке воды хлором вода приобретает запах хлора, при озонировании запах отсутствует, что является существенным достоинством метода.
Вода обеззараживается также обработкой ионами серебра и при воздействии ультрафиолетовых лучей и ультразвуковых колебаний.
Умягчение воды состоит в полном или частичном удалении из нее солей кальция и магния. Если из воды удаляются также катионы и анионы, т. е. удаляются все содержащиеся в ней соли, этот процесс называют обессоливанием воды. Умягчение и обессоливание воды являются основными процессами подготовки воды.
Способы умягчения подразделяются на физические, химические и физико-химические.
Физические способы предусматривают термическую обработку воды, или кипячение, дистилляцию и вымораживание. Химические способы умягчения воды заключаются в обработке ее растворами химических соединений. Наибольшее промышленное применение получили известково-содовый и фосфатный способы умягчения.
Известково-содовый способ заключается в обработке воды сначала известковым молоком, а затем содой, при этом кальциевые соли превращаются в нерастворимый карбонат кальция, магниевые соли в гидроокись и карбонат магния:
Са(НС03)2 + Са(ОН)2 = 2Н2О + 2СаС03
Mg(HC03) + 2Са(ОН)3 = Mg(OH)2 + 2Н2О + СаС03
СаС12 + Na2C03 = 2NaCl + СаС03
MgS04 + 2Na2C03 = Na2S04 + MgC03
Известково-содовый способ является наиболее распространенным и дешевым, но при этом достигается лишь сравнительно грубое умягчение воды (примерно до 0,3 мг*экв/л).
Фосфатный способ состоит в обработке воды фосфатом натрия:
3Са(НС03)2 + 2Na3P04 = 6NaHC03 + Ca3(P04)2