2.2.2. Методика выполнения работы

Оборудование и реактивы

1. Сосуд для флотации – колба или цилиндр на 250 мл с пробкой.

2. Флотореагент (репейное или сосновое масло, ксантогенат или аэрофлот).

3. Сульфидная руда (медная или железная) или искусственно приготовленная смесь сульфида с песком.

4. Металлическая и фарфоровая ступки.

5. Сито с отверстиями 0,1–0,05 мм.

6. Аптекарские или технохимические весы с разновесом

7. Воронка Бухнера с отсосом.

8. Сушильный шкаф.

Проведение работы

Крупные куски руды измельчают в металлической ступке, а затем растирают в фарфоровой до тончайшего порошка. Полученный порошок просеивают через мелкое сито. Частицы руды размером 0,1 мм подвергают повторному дроблению.

Для флотации берут 2,5–3 г руды, содержащей 4–6 % сульфида меди или железа¹.

Руду высыпают в цилиндр на 250–300 мл, наливают 100–150 мл воды и добавляют 2–3 капли флотореагента – репейного или соснового масла, или ксантогената, или аэрофлота.

Цилиндр закрывают пробкой и смесь энергично взбалтывают в течение 0,5–1 минуты до тех пор, пока некоторая часть сульфидов не всплывет на поверхность водного слоя. Через 1–2 минуты в сосуд по стенке наливают воду, которая смывает сульфиды в воронку с пористой пластинкой или в воронку Бухнера с фильтровальной бумагой. Нужно стремиться, чтобы песчинки, которые иногда пристают к стенкам сосуда, не попадали на фильтр. Поскольку после первого взбалтывания всплывает только часть сульфидов, операцию флотации повторяют еще два-три раза. Необходимый вакуум на воронке Бухнера создают водоструйным насосом или насосом Комовского. Общий вид установки для фильтрования приведен на рисунке 2.2.3.

Рис. 2.2.3. Флотация руды:

1 – сосуд для флотации; 2 – колба с воронкой для фильтрования; 3 – осушительные колонки с хлористым кальцием; 4 – насос для создания вакуума

Отфильтрованные сульфиды вместе с фильтром высушивают при 80–100 ºС, взвешивают и проводят необходимые расчеты.

Результаты опыта оформляют в виде таблицы.

Масса руды, г	Масса концентрата, г	Выход концентрата,  %	Степень извлечения металла, х %	Степень концентрации (во сколько раз) 

Данные о массовой доле сульфида в руде, необходимые для расчета, берут у преподавателя. Содержание металла в концентрате определяют расчетным путем, считая, что отфильтрованное вещество является чистым сульфидом.

Контрольные вопросы

1. Что такое флотореагенты, как они классифицируются и какое назначение имеет каждая группа?

2. Для чего при флотации через пульпу продувают воздух?

3. С какими флотореагентами производится флотация сульфидных руд, окислов металлов и нерудных ископаемых?

4. Капля воды на поверхности сульфидной руды не растекается. Что произойдет, если в эту каплю добавить некоторое количество депрессора? Объясните наблюдаемое явление.

Список литературы

1. ^{Тихвинская И. Ю.} Практические по химической технологии / И. Ю. Тихвинская, В. Е. Волынский. – М. : Просвещение, 1984. –160 с.

2. ^{Бабкин В.} В. Фосфорные удобрения / В. В. Бабкин, А. А. Бродский. – М. : Маргус, 1995. – 463 с.

2.3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«РАЗДЕЛЕНИЕ СОЛЕЙ

ЗА СЧЕТ ИХ РАЗЛИЧНОЙ РАСТВОРИМОСТИ»

Цель работы – получить 15–20 г хлористого калия из сильвинита.

2.3.1. Краткие теоретические сведения

В природных условиях соли обычно смешаны с другими солями или минералами. Отделение солей друг от друга осуществляется растворением их в воде с последующим фильтрованием и кристаллизацией. Дальнейшая очистка солей проводится путем дробной кристаллизации.

Для выделения веществ из раствора находит применение метод политермической кристаллизации, который основан на различной растворимости солей в зависимости от температуры. Если растворимость одной из солей увеличивается с повышением температуры более резко по сравнению с растворимостью второй соли, то выделение первой соли можно осуществить охлаждением раствора солей, приготовленного при повышенной температуре. Этим методом проводят выделение хлористого калия из сильвинита. При кристаллизации соли учитывают самые разнообразные факторы: скорость кристаллизации, температуру, степень очистки солей от примесей, использование теплоты, получаемой при охлаждении растворов, и т. д.

Выделение хлористого калия из сильвинита и его анализ. Хлористый калий получают из сильвинита. Разделение смеси хлоридов калия и натрия основано на их различной растворимости. Поскольку растворимость хлористого калия, в отличие от растворимости хлористого натрия, резко возрастает с температурой, отделение хлористого калия можно провести охлаждением горячего насыщенного раствора смеси солей, из которого в осадок будет выпадать хлористый калий. В процессе разделения солей все время циркулирует раствор, насыщенный хлоридом натрия. Сильвинит растворяют горячим раствором, насыщенным хлоридом натрия и ненасыщенным хлоридом калия. В результате содержащийся в сильвините хлорид калия переходит в раствор, а в осадке остается хлорид натрия. При охлаждении из полученного раствора выделяется хлорид калия. Таким образом, принципиальная схема получения хлорида калия из сильвинитовых руд по методу растворения и кристаллизации состоит из следующих основных операций: 1) выщелачивание измельченного сильвинита горячим маточным раствором, полученным после кристаллизации КС1; 2) отделение горячего щелока от отвала (NаС1) и осветление его; 3) кристаллизация КС1 охлаждением щелока; 4) отделение от маточного раствора кристаллов КС1 и сушка их; 5) нагревание маточного раствора и возвращение его на выщелачивание КС1 из новых порций сильвинита.

Рис. 2.3.1. Изотермы совместной растворимости NаCl и КС1 в воде

при 10, 20 и 100 °С

Оптимальные условия переработки сильвинита можно установить, исходя из данных по растворимости в системе, приведенных в таблице и на графике (рис. 2.3.1). В таблице 2.3.1 приведены данные по растворимости чистых солей (NaCl и КС1), а также составы растворов, находящихся в состоянии равновесия смесей хлоридов калия и натрия.

Таблица 2.3.1

Растворимость солей в системе NaCl–KCI–H₂O

Температура °С	Состав осадка	Состав растворов, количество граммов соли на 100 г воды
		NaCl	KCI
25	КС1	–	26,96
	NaCl	35,63	–
	KCl+NaCl	29,38	16,28
50	KCI	–	43,12
	NaCl	36,50	–
	KCl + NaCl	29,09	22,03
75	KCI	–	49,70
	NaCl	37,75	–
	KCl+NaCl	27,87	29,06
100	KCI	–	56,20
	NaCl	39,40	–
	KCl+NaCl	27,39	35,16