DE1767361A1 - Verfahren zur Flotation von Ionenaustauschern - Google Patents

Verfahren zur Flotation von Ionenaustauschern

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    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
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Description

  • ?tVerfahren zur F1 tati n von Ionenaustauschern" Nach dem Verfahren des IBP ... (Patentanmeldung: Ausscheidungsanmeldung aus P 14 17 644 . 4) werden I@nenaustauscherpartikel durch Schaumflctation aus kispersionen abgetrennt. Es können auch mit diesen Ionenaustauschern s@lche gelöste polare Substanzen oder I nen aus der flüssigen Phase abgetrennt werden, welche an den Ionenaustauscherpartikeln adsorptiv gebunden sind.
  • Soweit solche Verfahren vorbekannt sind, betreffen diese nur die Ionenadsorption aus sehr verdünnten Lösungen, die aber dann versagt, wenn in der Lösung Ionen vorhanden sind, welche die Sammleradsorption stören. Es schwimmt der Austausoher, Handelsprodukt "Dowex - 50", vollständig mit Pb-Ionen beladen bei @ g/l PbNO3 in der Lösung aur, ab 5 g/l PbN@3 Ione-Konzentration nur noch zu 60 %, bei 200 g/l PbN@3 ist die Flotationsausbeute Null.
  • Es ist als bisher nicht gelungen, eine brauchbare "I@nen-Flstation" aus wirtschaftlich genügend viele I@nen enthaltenen Lösungen durchzuführen.
  • Bhappu (Queterly of the Colorado Sohool of Mines Golden Col., 1961, Juli-Heft S. 13 bis 37) schreibt (Seite 20, Abs. 4): :"A 1 1 e Flotationsversuche wurden in Leitungswasser durchgeführt" Bhappu variiert lediglich den pH-Wert dabei auf diejenigen Bereiche, "die bei besonderen Ionen-Austausch-Reaktiorien praktische Anwendung rinden w il r d e n" (Seite 21). Es gehört also zum Stand der Technik, daß eine Ionen-Austauscher-Flotation in echten Ionen-Lösungen höherer Konzentration versagt.
  • Bei diesem Stand der Technik setzt nun die Erfindung ein, da die Ionen-Austauscher-Flotation erst wirtschaftli@ innvoll wird, wenn Ionen-Austauscher-Harze erst bei niedrigen Konzentrationen der zu eluierenden Ionen hydrophobiert werden, um sie danach in konzentrierten Lösungen ständig weiter mit den zu eluierenden Ionen zu beladen und kontinuierlich zu rlotieren.
  • Bhappu hat (Seite 21) ausdrücklich dargelegt, daß er zunächst den Austauscher mit Ionen präpariert, dann im nächsten Verfahrensschritt solche beladenen Austauscher?1 ("Permutit-Q" beladen mit Cu-Kationen,"Amberlit IRA - 400" beladen mit (UO2(CO3)3)-Ionen) genommen hat und diese darin in Leitungswasser von bestimmten pH-Werten gegeben hat. Es wurde darin eine Konditionierzeit der Samnler auf die beladenen Austauscher-Partikel von 3 Minuten abgewartet und anschließend flotiert.
  • Mithin ist nicht nur die Flotation in sehr verdunsten Lösungen erfolgt, sondern haben sic alle Verfahrensschritte einzeln vollzogen. Eine deerartige Arbeitsweise ist mit dem beanspructlten, kontinuierliclien Verfahren Llictit verglelchbar.
  • Bhappu hat (Seite 32, Absatz 2) in Phase IV" Versuche auf "halbtechnischer Basis angestrebt. Es werden aber keine Lösungskonzentrationen genannt. Es heißt nur, daß der TrUbe eine vor ausberechnete Menge passenden Harzes rür den Ionen-Austausch" zugefUhrt wurde. Dann wurden die "beladenen Austauscher-Partikel mit passenden Sammlern konditioniert und danach unter Zusatz von einem schäumer flotiert". Es ist anzunehmen, daß Bhappu die "vorausberechnete Menge" passenden Harzes so gewählt hat, daß die gesuchten Ionen aus der Trübe wiederum weitgehend von den Harzpartikeln aufgenommen worden waren, denn sonst wäre eine Konditionierung mit den Sammlern nicht erfolgreich gewesen.
  • Außerdem kann abgeschätzt werden, daß Bhappu Uberhaupt schon in einer sehr verdUnnten" Lösung seine Austauscherpartikel beladen hat. Das folgt aus der Angabe, daß bei 580 g Gangart nur 20 g Harz der TrUbe zugegeben werden brauchte, um dieser die Ionen zu entziehen. 1 g Austauscherpartikel hat nun aber eine max. Beladungskspezität von ungefähr 0,1 g Ionen. 20 g Harz können demnach ungefähr 2,0 g Ionen adsorbieren. Nimmt man weiterhin an, die Trübedichte sei sehr hoch, z.B. rd. 30 %, dann mü#-ten bei 600 g Feststoff ca. 2 1 Trübe vorgelegten haben. Mithin bei 2 g Ionen auf 2 1 eine Konzentration der Grö#enordnung von 1 1. War die Trübedichte, wie bei Mineralflotation üblich, kleiner, dann längen noch weniger Harzpartikel pro 1 TrUbe vor, also hätte die daraus zu berechnende Ionen-Konzentration nochweit unter 1 g/l gelegen. Nach der Adsorption muß die Ionen-Konzentration noch viel geringer gewesen sein, aber dann erf@@@ce erst die Konditionierung und Flotation. Die Austauscherpartikel wurden nach der Flotation entladen und regeneriert; dann zum zweiten "batch" frischen ausgelaugten Erzes gegeben und die Arbeitsweise jeweils nach Entladung und Regeneration der Austau@cher-Partikel 5-mal wiederholt. Die Ergebnisse waren "mehr oder weniger qunlitativ als quantitativ"und "wurden keine Versuche unternommen, optimale EndrUckstände, Konzentrate und Ausbeuten zu erhalten.
  • Nach der Arbeitsweise von Bhappu sind entweder hohe Beladung der Austauscherpartikel mit den besuchten Ionen, d.h. ein hohes Fonzentrat oder eine gute Ausbeute, d.h. geringe Gehalte an den gesuchten Ionen in der Pulpe nach dem Beladungsvorgang zu erhalten. Es wer also mit dem Wissen von Bhappu bestenfalls folgendes durchzuführeN : a) Wenn in eine Lösung gesuchter Ionen, Ionen-Austauscher-Partikel hineingeworfen werden, beladen sich die Austauscher-Partikel immer mehr, je stärker die Ionen-Konzentration in der Lösung ist. Diese Beladung ist demnach ein Gleichgewichtsvorgang, der bestimmt wird durch die Höhe der Konzentration in der Lösung und die Aufnahmekapazität des Austauschers.
  • Wenn diese Kapazität genutzt, also ein hohes Konzentrat später erhalten werden soll, muß ein beachtlicher Uberschuß in der Lösung sein, denn bekanntlich belädt sich ein Ionen-Austauscherherz durohgreifend erst mit Lösungen von der Dimension einiger Mol/l. Unter diesen Bedingungen ist aber eine Flotation nicht möglich, weil die Konditionierung mit Sammler versagt. Es mUJte daher, wie es Bhappu vorschlägt, zunächst die Lösung, mit der Ionen-Austaußcher beladen werden sollen, von den Austausohern getrennt werden; dies bedeutet einen Verlust der restlichen Lösung. Die abdekantierten oder abgefilterten Austauschpartikel können nun, wie Bhappu in seinen "Schritten" vorschlägt, in Leitungswasser oder in sehr verdUnnten Lösungen flotieren, worin erst eine Sammler-Anlagerung gelingt. Die Ionen-Konzentrationen in der Flotationszelle en den gesuchten Ionen wurde nur in Leitungswasser dadurch bestimmt, daß einzelne Ionen von den austauscher-Partikeln rückwärts in die Lösung traten (siehe Bhappu, S. 34, Abs. 3).
  • Aus solcher verdUnnten Lösung könnten zwar die Ionen-Austauscher flotieren und beispielsweise von Gangart-Teilchen getrennt werden, wenn zuvor ein Abtrennen vor der lonenlösung erfolgte, was aber diskontinuierliche Verfahrensschritte und Verlust an Restlösung bedeutet.
  • L) In die Pulpe der gesuchten Ionen werden soviel Austsusener-Partikel gegeben, daß diese Ionen von den Austauscher-Partikeln aurgenommen werden, wodurch eine hohe Ausbeute an den gesuchten Ionen erzielt wird, um aus der verbleibenden, Ionenarmen Rertkonzentration der Pulpe direkt zu flotieren.
  • Dazu sind aber sehr große Ionen-Austauschermengen notwendig, denn gegen Ende des Aus-tBuschvorganges wird die Aufnahmekapazitrat aus der sich ständig bei der Adsorption verdünnenden Lösung immer geringer. Man muß also mit viel Aus-tauschersubstanz wenige Ionen einfangen, um eine spürbare Ausbeute zu erziele, so daß für hohe Ionen-Konzentratlonen der von Bhappu zitierte harz-Einsatz von 20 g auf (s.o.) mehr als 2 1 Trübe in Frage gestellt wird, und es werden diese zahlreichen Ionen-Austauscherpartikel durch die immer schwächer werdende Lösung nur teilweise oder mangelhaft beladen, so daß nur ein niedriges Konzentrat erhalten wird.
  • Die beim Regenerieren cer rlotierten Harz-Partikel erhaltene Eluierlösung ist dann sehr niedrig und bedarf wciterer Verfahrensschritte zur Konzentrierung, womit die eigentliche Absicht des Ver-rahrens in Frege gestellt wird, weil im Eluat wenige gesuchte Ionen dann neben verhältnismäßig viel Verdränger-Ionen vorliegen.
  • Es wurde nun ein Verfahren gefunden, welches wesentlich über diesen Stand der Technik hinausgeht und sich wie rolgt von Bhappu unterscheidet: Das Verfahren wird bei mittleren und höheren Ionen-Konzentrationen durchgefUhrt, vor oder während des beginnenden Beladungsvorganges mit den zu gewinnenden Ionen an Austauscher-Harzpartikeln werden Sammlerscnäumer hydrophobierend <>sorbiert, danach die Austauscher in einer in der Ionenkozentraton immer stärker werdenden Traglauge in einem kontinuierlichen Prozeß flotiert, rrische Austauscherpartikel wirkeii auf die abzusto#ende Lösung ein, wodurch eine maximale Ausbeute erreicht wird, die von Ionen zu befreiende Lösung wird im Gegenstrom zu den sich immer stärker beladenden Austauscherpartikeln geführt, wodurch eisse maximale Konzentration erzielt wird, die Schaumflotation kann bei hoher Ionenkonzentration iri eine gravimetrische Flotation übergehen, es erfolgt eine Elution der gesuchten Ionen und eine Reinigung der Austauscherpartikel zur erneusten Verwendung lin Kreislauf.
  • Das Verfahren der Erfinduiig ist in Fortentwicklung des DBP (Patentarlmeldung : Ausscheidungsanmeldung aus P 14 17 644. 4)> dadurch gekennzeichnet, daß Ionen selektiv an Austauschersubstanz, vorzugsweise im Gegenstrom, aus Lösung mittlerer oder hoher Ionenkonzentration edsorbiert werden, nachdem die Austauschersubstanz erst in Lösung geringer Ionenkonzen tration mit Hydrophobierungsmitteln behandelt oder solche AuEtauschersubstanz zur Adsorption verwendet wird, die bereits bei der Vernetzung der Kunststoffgerüste äu#erlich einen hydrophoben Charakter erhalten haben und danach die Flotation ohne bzw. mit vorwiegend vermindertem Zusatz bekannter Flotationsmittel, wie Sammler, Schäumer oder Sammler-Schäumer durch Einblasen oder Einsaugen von LuRtbläschen unter Gewinnung eines selektiven Schaumkonzentrates bestehend aus ionenbeladener Austauschersubstanz, erfolgt.
  • Weiter ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß nach einer vorausgegangenen flotativen Behandlung der Austauschersubstanz mit Hydrophobierungsmitteln in Lösung mittlerer Ionenkonzentration die Adsorption aus Lösungen hoher Konzentration erfolgt und die ionenbeladene Austauschsrsubstanz durch die spezifisch schwerere Flotstionslösung h? Ionenkonzentration unselektiv gravlmetrlsoh ausgetragen wird, und dadurch, daß das ionenhalteige Sohaunkonzentrat ein.r Eluierung, vorzugsweise in Austauscherspulen oder in einer Eluierungsflotation durch Verdrängerlösung im Gegenstrom, unter Gewinnung eines ionenreichen Eluates und einer regenerierten Austauschersubstanz mit teilweise rioch anhaftendem Hydrophobierungsmittel unterworfen wird.
  • Ferner ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß zur selektiven Adsorption verschiedenartiger Ionen an Austauschersubstanz mehrere Austauschersorten verwendet werden und die Flotation riach einander durchgeführt wird, daß als Flotationsmittel entge#engesetzt zu den polaren Gruppen der Austauschersubstanz geladene polar-apolare inogene Stoffe, wie die kationenaktiven N-Verbindungen, beispielsweise primäre, sekuiidäre, tertiäre Alkylamine oder quaternäre Alkylammo @ium-, Alkylpyridinium- bzw. AlXyla lkylenoxydammonium-Verbindungen, bzw. die anionenaktiven Verbindungen, z.B. alkylcarboxylate, -sulfate, -sulfonate, -sulfhydryle oder -phosphate, verwendet werden, und daß nach Adsorption von stark positiven Kationen, insbesondere Schwermetallionen, an anionischen Austauschersubstanzen die damit aktivierten Austauschersubstanzen durch anionische Flotationsmittel, insbesondere Fettsäuren, flotiert werden.
  • Außerdem ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß als Hydrophobierungsmittel bekanrlte Schäumer, wie Alkohole der Terpenreihe, Pine-öle, Steinkohlenteeröle, Kreosot urid andere als Schaumstabilisatoren bekannte Mittel, wie auch Stärke- und Cellulosederivate verwendet werden, dsß bi der Ionenadsorption und/oder -flotation der Austauschersubstanz der pH-Wert durch Zugabe von Säuren, Basen, Puffersubstanzen geändert wird, unddsß die Ionenadsorption bei sauren oder alkalischen H-Werten und die Austauscherflotation nach Abpufferung erfolgt.
  • Nach dem Verfahren der Errindung werden für die Konzentrationsbereiche folgende Merkmale als Regel zum technischen Handeln gegeben: Geringe Konzentrationen sind solche, in denen ohne weiteres die Flotation der beladenen Austauscher durchgeführt werden kann. Hohe Konzentrationen sind solche, in denen die Austauscherpartikel infolge ihres leichteren spezifischen Gewichtes als das der Lösung selektiv flotieren. Dazwischen liegen die mittleren Konzentrationen, in denen nur solche Austauscher flotieren, die vorher in Lösungen geringer Konzentration mit Hydrophoblorungsmitteln behandelt werden oder bereits bei der Vernetzung der KunststoffgerUste äußerlich einen hydrophober, Charakter erhielten.
  • Es werden ferner fUr das Verfahren der Erfindung Regeln zum technischen Handeln dadurch gegeben, daß Ionen mit Ioneneustauscher-Harzpartikeln, wie Anionen mit Anionenaustauschern, d.h. mit poltiv geladenen Harzpartikeln, welche Anionen adsorbieren, aus dei? ; Lösung gesammelt werden. Außerdem werden Kationen mit Kationenaustauschern gesammelt, die ihrerseits negative und damit Kationen-adsorbierende Gruppen tragen. Die mit den Ionenaustausoher-Harzpartikeln zu sammelnden Stoffe sind "gelöste Ionen oder polarisierte Molekel" und werden beispielsweise durch die Bescilreibung erläutert.
  • Das Verfahren der Erfindung gestattet eine volle Beladung der Austauscher und damit eine volle Ausnutzung der Kapazität und höchste Konzerltrste, bzw. nach dem Prozeß hohe Eluate bei gleichzeitiger hoher Ausbeute zu erreichen.
  • Das beanspruchte Verfahren erreicht also ein Optimum an Wirtscnftilichkeit und gestattet, daß die Adsorption von Sammlern und der zu eluierenden Ionen gleichzeitig an den Harzpartikeln erfolgt. Diese Möglichkeit besteht bisher nicht, und ebenfalls nicht, daß die an sich hydrophobierten Ionen-Außtauscher bereits vor der Adsorption der gesuchten Ionen s im Extremfalle schon vor dem Einsatz bzw. bei der Herstellung - hydrophobiert werden.
  • Bei genügend starker Ionen-Konzentration - und damit hohem spez.
  • Gewicht der Lösung - und bei genügend leichten Ionen-Austauscher-Partikeln kann die eigentliche Schaumfiotation selbsttätig in ein Schwere-Trennverfahren übergehen.
  • Der Ubergang von der echten Schaumflotation zum Aufschwimmen, dadurch, daß die Austauscher-Partikel in ihrer Wichte gleich dem zunehmenden spez. Gewicht der Lösung werden, ist vor allem, wenn Austauscherharze mit sehr geringem spez. Gewicht verwendet werden, nicht zu umgehen und daher zwangsläufig. Diese M8glichkelt stellt also kein besonderes Trennverfahren dar.
  • Das Verfahren der Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert: Die Schaumflotation der Ionenaustauscherpartikel durch Zusatz von bekannten Flotationsreagenzien, wie Sammlerri, Sammlerschäumern oder Schäumern versagt, wenn in Lösungen höherer Ionenkonzentraktion gearbeitet wird. Die Austauscherpartlkel lassen sich mit Hilfe des Hydrophobierungsmittels erst in Lösungen geringer Konzentration flotieren.
  • Unabhängig vom Hydrophobierungsmittel schwimmen austauscherpartikelchen aber auch dann, wenn die Lösungen so hoch konzentriert sind, daß deren spezifisches Gewicht gellugend groß ist, um die sehr leichten Austauscherkörnchen gravimetrisch, aber unselektiv, emporzutragen.
  • Diese Verhältnisse zeigt das folgende Beispiel 1: Zu-vor vollständig mit Cu++ -Ionen beladene Kationenaustauscherpartikel auf Kunstharzbasis wurden unter Zusatz von 1500 g/t Hexadecylamin-Acetat der Flotation in Lösungen verschieden starken CuS04-Oehaltes unterworfen. g/l CuSO4 0 0,3 t0 100 225 Schaumflotation vollständig vollständig kaum keine selektiv Es lassen sich diejenigen Austauscherpartikel, welche in Beispiel 1 in Lösungen niederer Konzentration geschwommen waren, also die Feststoffe der in Lösungen niederer Konzentration erhaltenen Schaumkonzentrate, anschließend auch in den Lösungen mittlerer bis höherer Konzentration flotieren, in denen dies zuvor nicht m°glich war, wie das folgende Beispiel 2 zeigt: Cu++ beladener Kationenaustauscher (Handelsmarke "Dowex 50") wurde mittels Aminzusätzen der Flotation unterworfen. a) In einer Lösung von 2 g/l CuSO4 wurde nach Zusatz von 5000 g/t Hexadecylamln-Acetat keine Flotation erreicht; die als Ruckstandsgut anfallenden Austauscherpartikel wurden anschließend in eine Lösung von 0,) gjl CuSO4 gegeben, in welcher sie bei Belüftung aufschwammen. b) In einer Lösung von 0,3 g/l CuS04 mittels 5000 g/t Hexadecalamin-Acetat schaumfiotierte Austauscherpartikelchen wurden nachfolgend in eine Lösung von 2 g/l CuSO4 gebracht, in welcher diese bei Belüftung ebenfalls wieder vollständig aufschwammen. o) In einer Lösung von 150 g/l CuSO4 wurde durch Zugabe von 1500 g/t Talgaminacetat eine Flotation nicht erreicht. Die Austauscherpartikelchen verblieben als RUckstandsgut in der Flotationszelle.
  • Dieses Rückstandsgut schwamm jedoch anschließend, wenn Wasser als Traglauge verwendet wurde, mit Hilfe von 1500 g/t Talgaminacetat vollständig auf. d) Es wurde in Wasser unter Einsatz von 1500 g/t Talgaminacetat eine vollständigo Flotation erhalten, der so gewonnene Austauscherflotationsschaum in eine Lösung von 150 g/l CuS04 gebracht, es trat überraschend ohne weiteren Reagenzzusatz ebenfalls nahezu vollständige Flotation ein.
  • Die Konzentrationsgrenzen der Lösungen lassen sich für die Flotierbarkeit nicht in g/l festlegen, da diese offenbar von der chemischen Konstitution des Austauschers, seinem Beladungsgrad mit Ionen, der Art der Ionen, deren Konzentration in der Lösung und von dem pH-Wert abhängig sind.
  • Zur Abtrennung von gelösten Substanzen, insbesondere gelöster Ionen, mit bestimmten Ionenaustauscherpartikeln nach dem Verfahren der Brwindung ist es vorteilhaft, die zum Aufschwimmen gelangenden Ionen sustauscherpartikel, insbesondere die Schäume hydrophober Ionengustruschor, im Gegenstrom ZuM Flüssigkeitsstrom zu leiten, der mit Hilfe der Austsusoherpartikel zu behandeln ist.
  • Zur technischen Durohftihrung einer "Ionenflotation" aus einer Mineraldispersion knnen die beladenen Ionenaustauscher-Harzpartikel durch Einsaugen oder Einblasen von Luft ausch in dem Bereich höherer Lösungskonzentra ti on durch Schaumflota ti on ausgeschwommen werden, bei dem noch kein selbstädiges Emporsteigen auf Grung eines gegen-Uber der Traglauge leichten spezifischen Gewichtes erfolgt.
  • In eine aus aneinadergercihten Flotatlonszellen bekannter Bauart bestehende Zellbatterie wird beispielsweise die Dispersion des aufgeschissenen Minerals, bestehend aus der Trag-lauge und den in ihr gelösten Metallionen++, sowie dem unaufgeschlossenen rohmineral, also der verbleibenden Gangart, eingefUhrt. Auf einer Flotationszelle werden in der Mitte oder eeSen Ende der Reihe die selektiven Ionenaustauscherpartikel, Vorzugsweise zur Adsorption der positiven Metallionen, Austauscherkörnchen gegteniniger, also negativer Ladung (A), aufgegeben. Es beginnt numehr dle Adsorption von Me++ an A-; gleichzeitig oder auf einer der folgenden Zellen wird ein auf die Ionenaustauscierpartikel selektiv ansprechender Sammler, beispielsweise (S@), und Schäumer zugefügt, sofern die Ionenaustauscherpartikel nicht vom ersten Umlauf her, oder durch ihre Herstellun, enUgend hydrophob sind. Durch die iri die Flotationszellen eingesaugte oder eingedrückte Luft findet nun ein Anheften der Ionenaustauscherpartikel an den Luftblasen statt und es wird auf der Oberfläche der ZellfUllung ein Me++-ionenhaltiger Schaum von Austauscherpsrtlkeln gebildet. In nacheinandergeschalteten Zellen wird ein möglichst vollständiges Aufschwimmen der Austauscherpartikel und eine weitgehende Adsorption der gesuchten Me++-Ionen durch einen Überschu# an Austauscherpartikeln erreicht. Das dabei jeweils in einer Zelle aufschwimmende uid Uberlaurende Austauscherschwimmgut wird nunmehr in Richtung zur Aufgabe hin der nächsten oder den nächstfolgenden Flotationszellen wieder zugeführt und dabei wieder mit der die Zellenbatterie durchströmenden Dispersion vermischt. Hierbei adsoriberen die Austausoherpartikel weitere Me++-Ionen und schwimmen erneut auf. Die Zahl der Zellen, die diese wiederholbaren Schritte bestimmen, wird vorzugsweise so gewählt, daß eine annähernde oder vollständige Absättigung der Austauschersubstanz mit zu adsorbierende Ionen erreicht wird. Auf diese Weise gelingt es, für die Eluierung die geringstmögliche Menge an Austauschersubstanz einzusetzen. Das Verfahren der indung ist Jedoch auf diese Anordnung nicht beschränkt.
  • Da es bei der Behandlung vor Dispersionen möglich ist, daß unerwünschte Feststoffe, z. B. Gangartteilchen, mit im Schaum eingeschlossen oder, wil diese besonders leicht sind, mit im Schwimmgut emporgetragen werden, hat es sich als zwec@@@ esen, in einer oder mehreren nechfolgenden Zellen ie @@@ gesuchten Ionen bela denen austauscherschäume einer oder mehreren Nn chflo tationen in von sonstigen Feststoffen freier Traglauge oder in Wasser zu unterwerfen. Man erhält dadurch ein hochbeladenes und von Ver-unreinigungen befreites (A-) Me++-Austauscherkonzentrat, das in bekannter Weise weiterverarbeitet werden kann.
  • Die mit gesuchten Ionen beladenen Austauscherpartikel weraen einer Eluierung, beispielsweise in- bekannten Austauechsäulell, durch Verdrängerlösungen unterworfen, wobei man ein Me++-reiches Eluat erhält, und der regenerlerte Austauscher (A-) wird tellweise zusammen mit Resten des Hydrophobierungsmittels S+ als A-S+ wieder zur Flotation zurückgeführt.
  • Sofern die Eluierung der flotierten Austauscherpartikel, d.h. die Entladung der Austauscherpartikel von den gesuchten Ionen durch Adsorptionsausteusch mittels verdrängender anderer Ionen nicht für die Flotation ungünstige Bedingungen, z.B. pH-Wechsel, verlangt, kann die Eluierung auch in einem Prozeß durchgeführt werden, der dem kombinierten Adsorptions- und Flotationsverfahren zur Abtrennung der zu gewinnenden Ionen im Gegenstrom entspricht. In einer zweiten RUhrwerksbatterie wird dann anstelle der Austauschersäule eine Verdrängerlösung den, zu @ @rptionskonzentrat der ersten Flotation entgegengeleitet. In me reren Flotationsstufen wird durch Ionenumladung der Austauscher von den ursprünglich zu gewinnenden Ionen, wie beispielsweise Me++-Ionen, befreit, die mit der Lauge fortgeführt werden, und das regenerierte Austauschergut wird als Schaumkonzentrat in den Kreisprozeß zurückgeführt.
  • Der Rückstand und die weitgehend von gesuchten Me++ -Ionen eluierte Traglauge werden über ein Trennorgan, beispielsweise einen Eindicker, zerlegt, wobei die Traglauge zur Nachflotation und/oder zur Aufgabe bzw. zum Mineralaufschlu# geleitet oder abgesto#en oder anderen Prozessen zugeführt werden kann. Vom Lösungsstrorn mitgerissene Austauscherpartikelchen, die erst auf dem Rückstandsseparator aufschwimmen, werden zweckmä#ig dem Austausctikreislauf zugeführt.
  • In den meisten Fällen sind als polar-apolare Flotationsmittel für Ionenaustauscherharze entgegeiigesetzt zu deren pole e ren Gruppein geladene Hydrophobierungsmittel auf Basis aer Fettabkömmlinge zur Flotation geeignet, d.h. negativ geladene Kationenaustauscher mit Hydrophobierungsmitteln, welche positive Wirkgruppen, wie beispielsweise primäre, sekundäre, tertiäre Alkylamine oder quaternäre Alkylammonium-, Alkylpyridinium- bzw. Alkylakylenoxydammonium-Verbindunges, enthalten, oder Anionenaustauscher mit positiven anciven Gruppen durch negativ geladene Hydrophobierungsmittel, wie Alkylcarboxylate, -sulfate, -sulfonate oder-phospliate.
  • In speziellen Fellen sind auch Anionenaustauscher durch kationische Mittel und umgekehrt Kationenaustauscher durch anionisohe Mittel zur Flotation zu bringen. Es können z.B. Anionenaustauscher durch Amine und andere kationische Mittel, wenn die an sich ebenfalls positiv geladenen Anionenaustauscherpartikel mit stark negativen Anionen, wie Hydroxylanionen, beladen worden sind, verwendet werden. Es wird z.B. deren selektive Flotatlonotrennung von anderen Anionen, wie Chloride, Sulfate oder Nitrate, möglich, welche die betreffenden Anionenaustauscher nicht dazu aktivieren können, um mit kationischen Reagenzien zu flotieren. Diese sogenannte aktivierte AnlonenaustautcherRlotatlon mittels kationischer Reagenzien ist jedoch stark von der Ionenkonzentration in der Traglauge abhängig. Dies gilt besonders auch fUr die aktivierte Flotation von Kationenaustauschern, von denen einige, wenn sie mit spezifischen Kationen beladen sind, sich selektiv mit Hilfe von anionischen Fettsäuren flotativ abtrennen lassen. Es gelingt z.B., Ouecksilber-, Blei- und Zinnionen von anderen Metallionen, wie Eisen-, Aluminium-, Silber-, Calcium-, Barium- oder Kaliumionen, gut zu trennen. Gemische anderer spezifischer Ionenaustauscher lassen sich dann wiederum auch in solche Austauscherpartikel zerlegen, die entweder mit Quecksilber- oder Blei- oder Zinnionen beladen sind.
  • Es ist auch möglich, eine spezielle Kationenaustauscherflotation durchzuführen, wenn ein bestimmter Austauscher, beispielsweise die Handelsmarke "Serdolit-rot", mit Bariumionen beladen ist. Bei diesen selektiven Flotationen von Kationenaustauschern mit anionischen Mitteln besteht eine empfindliche Abhängigkeit von der Ionenkonzentration in der Traglauge, wie Beispiel 3 zeigt.
  • Ein Kationenaustauscher (Handelsmarke "Dowex-50") mit Pb++-Ionen beladen, wurde mit 2000 g/t Na-Oleat der Flotation bei verschiedenen Pb++-Ionengehalten unterworfen: a) PbNO3 g/l O 5 1 10 50 100 150 350 Flotationsausbeute s 100 65 55 52 22 0 keine Flotation, nur unselektives Aufschwimmen b) PbN03 g/l bei 100 g/l angefal- bei ca. O g/L angefallelenem Austauscher- nem Austauscherkonzentrat ~'rückstand rückstand nochmals nochmals bei 110 g/l: bei ca. 0 gil: Flotationsausbeute % 100 98 Dies bedeutet, daß es gemäß dem Verfahren der Erfindung auch dann gelingt, Ionenaustauscher aus höher konzentrierten Inenlösungen zur Schaumflotation zu bringen, wenn zuvor bei niedrigeren Konzentrationen die Hydrophobierung bewirkt wird und dann die hydrophobierten Austauscherpartickel im Gegenstrom zur lonenlösung schrittweise flotiert werden.
  • Es können verschiedenartige Metallionen dadurch flotativ getrennt werden, daß sich spezifisch mit einer Ionenart beladene Kationenaustauscher selektiv mit einem Flotationsmittel scha umflotieren lassen, oder durch, daß die gesuchten Ionen in Komplexe, also beispielsweise in Anionenkomplexe, übergeführt werden, die dann sehr leicht von positiv geladenen Anionenaustauschern adsorb@ert werden, die ihrerseits flotativ beispielsweise von solchen Kationenaustauschern getrennt werden, wlche die anderen, nicht Anionenkomplexe bildenden Metallionen,aus einer Mischlösung adsorbieren.
  • Es ließ sich beispielsweise Uran als Uranyl - Ion mit Hilfe des Anionenaustausohers der Handeslmarke "Lewatit-MN" flotativ aus einer Magnesium-Uranylacetat-Lösung nach Zusatz von 5000 g,'t Na-Olfat als uranylhaltiges Schaumkonzentra t abtrennen, während die gleichfalls zugesetzten Partikel des Kationenaustauschers Lewatit-S-100n die Magnesiumionen adsorbierten und Rückstand bei der Ölsöureflotation bildeten.
  • Bei derartigen Flotationen kommen den pH-Werten besondere Einflüsse hinsichtlich der günstigsten Adsorption und der besten Flotierbarkeit zu. Es kann vorteilhaft sein, zunächst im sauren Bereich eine Ionenaustauschersorte zu beladen und dann erst nach Abpufferung der Traglauge zu flotleren, weil im touren keine Flotation stattfindet. Es flotiert z.B. der Anionenaustauscher der Handelsmarke "Dowex II" nach saurer behandlung mit Uran 6 - Salzlösung nach Abpuffern im gebiet um den Neutralwert mit Ölsäure, nicht aber mit Aminen, so daß also eine selektive Abtrennung von Kationenaustauschern, die mit anderen Metallionen der Traglauge beladen sind, durch Amine möglich ist.
  • In Fällen, bei denen Adsorption und Flotation vorteilhaft bei unterschiedlichen pH-Werten durchgeführt werden, ist es zweckmä#ig, auf den ersten Flotationezellen von der Aufgabestele her oder in einem vorgeschalteten Rührgefäß zunächst durch Rühren lediglich die Adsorption der Ionen an den Austauscherpartikeln zu fördern, dann den pH-Wert durch Zugabe von Säuren oder Laugen oder durch Puffersubstanzen zu ändern und die Flotation gegebenenfalls nach Zugabe von anionischen oder kationischen Hydrophobierungsmitteln bei verminderter Ionenkonzantration durohzuführen, wobei wiederum die Austauscherpartikel im Gegenstrom zum Lösungsstrom und den Lösungskonzentrationen geführt werden.

Claims (1)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Flotation von Ionenaustauschern in Fortentwicklung des Verfahrens nach dem DBP ... (Patentanmeldung: Ausseheidungsanmeldung aus P 14 17 644. 4), dadurch gekennzeichnet, daß Ionen selektiv an Austauschersubstanz, vorzugsweise im Gegenstrom, aus Lösung mittlerer oder hoher Ionenkonzentretion adsorbiert werden, nachdem die Austauschersubstanz erst in Lösung geringer Ionenkonzentration mit Hydrophobierungsmitteln behandelt oder solche Austauschersubstanz zur Adsorption verwendet wird, die bereits bei der Vernetzung der Kunststoffgerüste äußerlich einen llydrophoben Charakter erhalten haben und danach die Flotation ohne bzw. mit vorwiegend vermindertem Zusatz bekannter Flotationsmittel, wie Sammler, Schäumer oder Sammler-Schäumer durch Einblasen oder Einsaugen von Luftbläschen unter Gewinnung eines selektiven Schaumkonzentrates bestehend aus ionenbeladener Austauschersubstanz, erfolgt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer vorausgegangenen flotativen Behandlung der Austauschersubstanz mit Hydrophobierungsmitteln in Lösung mittlerer Ionenkonzentration die Adsorption aus Lösungen hoher Konzentration erfolgt und die ionenbeladene Austauschersubstanz durch die spezifisch schwerere Flotationslösung hoher Ionenkonzentration selektiv gravimetrisch ausgetragen wird.
    3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ionenhaltige Schaumkonzentrat einer Eluierung, vorzugsweise in Austauschersäulen oder in einer Eluierungsflotation durch Verdrängerlösung im Gegenstrom, unter Gewinnung eines ionenreichen Eluates und einer regenerierten Aus-tauschersubstenz mit teilweise noch anhaftendem Hydrophobierungsmittel unterworfen wird.
    4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur selektiven Adsorption verschiedenartiger Ionen sn Austauschersubstanz mehrere Austauschersorten verwendet werden und die Flotation nacheinander durchgeführt wird.
    5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Flotationsmittel entgegengestzt zu den polaren Gruppen der Austauschersubstanz geladene polar-apolare ionogene Stoffe, wie die kationenaktiven N-Verbindurgen, beispielsweise primäre, sekundäre, tertläre Alkylamine oder quaternäre Àlkylammonlum-, Alkylpyridinium- bzw. Alkylalkylenoxydammonium-Verbindungen, bzw. die snlonenaktlven Verbindungen, z.B. Alkylcarboxylate, -sulfate, -sulfonete, -sulfhydryle oder -phosphate, verwendet werden.
    6. Verfahren nacli den ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß naoh Adsorption voii stark positiven Kationen, insbesondere Schwermetallionen, an anionisclien Austauschersubstanzen die damit aktivierten Austauschersubstanzen durch anionische Flotationsmittel, insbesondere Fettsäuren, rlotiert werden. r Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Hydrophobierungsmittel bekannte Schäumer, wie Alkohole der Terpenreihe, Pine-Öle, Steinkohlenteeröle, Kreosot und andere als Schaumstabilisatoren bekannte Mittel, wie auch Stärke-und Cellulosederivate verwendet werden.
    8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ionenadsorption und/oder -flotation der Austauschersubstanz der pH-Wert durch Zugabe von Säuren, Basen, Puffersubstanzen geändert wird.
    9. Verfahren nach den Ansprücnen 1 bis 8, dadurch gekennzeichtiet, daß die Ionenadsorption bei sauren oder alkalischen pH-Werten und die Austauscherflotation nach Abpufferung erfolgt.
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