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?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.
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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.
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Es ist als bisher nicht gelungen, eine brauchbare "I@nen-Flstation"
aus wirtschaftlich genügend viele I@nen enthaltenen Lösungen durchzuführen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bei genügend starker Ionen-Konzentration - und damit hohem spez.
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Gewicht der Lösung - und bei genügend leichten Ionen-Austauscher-Partikeln
kann die eigentliche Schaumfiotation selbsttätig in ein Schwere-Trennverfahren übergehen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.