9.9.2011

1

OSNOVNI PROCESI U POSTUPCIMA DOBIVANJA I ODJELJIVANJA MINERALNIH SOLI ILI SMJESA SOLI

Raznolikost anorganskih soli i/ili smjesa soli te v rste sirovina u kojima se one mogu nalaziti i iz kojih se mogu ekonomi čno dobivati uvjetuje neophodnost poznavanja i primjenu razli čitih metoda i tehnika kod njihove proizvodnje, odno sno izdvajanja i odjeljivanja. Kao najvažniji, a često puta i mogu ći osnovni procesi u proizvodnji anorganskih soli primjenjuju se :

- termokemijska ili termi čka obrada sirovine - procesi otapanja i kristalizacije

Termi čka obrada sirovine često se koristi kao osnovni postupak ili kao prva faza postupka, gdje se otapanje i kristalizacija uvode k ao druga faza što je posebnokarakteristi čno kod dobivanja niza soli i smjesa minealnih soli .

Proces otapanja provodi se razli čitim otapalima kao što su kiseline, lužine ili soli , a najčešće se nastoji primijeniti vodu kao najjeftinije sred stvo, a ona ima i pored toga svojstvo otapanja ve ćine anorganskih mineralnih soli i njihovih smjesa.

Za provedbu procesa potrebno je poznavanje mehanizm a i kinetike osnovnih kemijskih procesa te mogu ćnosti provedbe reakcija do uspostave ravnoteže koja definira mogu ća iskorištenja, čemu je preduvjet primjena znanja iz podru čja heterogene ravnoteže faza razli čitih sustava soli o čemu je ve ć prije govoreno.

1

Ovakav pristup omogu ćuje izbor tehnološkog procesa ili kombinacije više procesa i postupaka kako bi se što racionalnije dobilo željen i i planirani proizvod.

O procesima otapanja i kristalizacije u heterogenim sustavima soli ili smjesa soli te uspostavi ravnotežnih stanja u njima, ve ć je prethodo re čeno pa će se na ovom mjestugovoriti o provedbi procesa otapanja i kristalizaci je s potrebnom opremom i ure đajimakod konkretnih industrijskih primjera.

Kako se kod procesa dobivanja mineralnih soli ili s mjesa soli, javlja velika potreba za međusobnim odjeljivanjem samih soli jedne od druge ili drugih, tako isto u smislu pro čićavanja ili postizanja zadanog sastava u nastalom p roduktu, odjeljivanje se može posti ći razli čitim metodama i postupcima, kao što su:

- otapanje,

- izotemna i/ili politermna kristalizacija

- ionska izmjena

- flotacija

- hidroseparacija te

- ekstrakcija s organskim otapalima i dr.2

9.9.2011

2

OTAPANJE, IZOTERMNA I POLITERMNA KRISTALIZACIJAKOD DOBIVANJA NaCl, (KUHINJSKE SOLI)

S obzirom na vrstu sirovina, NaCl se može dobivati na tri na čina i to :- rudarskim na činom iz ležišta kamene soli,- proizvodjom iz prirodnih ili umjetno dobivenih sol ih otopina- uparavanjem morske vode pomo ć Sunčeve energije za čenja

RUDARSKI NAČIN DOBIVANJA NaCl

Rudarski na čin dobivanja NaCl iz ležiša kamene soli u osnovi se ne razlikuje od principai postupaka rudarskog dobivanja bilo koje rude.

DOBIVANJE NaCl IZ SLANIH OTOPINA

Slane ili solne otopine kao sirovine za dobivanje NaCl, mogu biti prirodne ( slani izvori vode, slana jezera i morska voda), koje su nezasi ćene te umjetno dobivene (otapanjem krute soli).

Umjetne otopine soli dobivaju se podzemnim otapanje m NaCl, gdje se slatka voda dovodi pod zemlju u ležišta kamene soli, rudarskim načinom ( gradnjom podzemnih komora ) ili izradom bušotina. 3

Podzemo otapanje soli bušenjem samostalnih bušotina ovisi o prisutnm one čišćnjima u ležištu. Dobrim se ležištem smatra ono u kojem se n alazi čistog NaCl iznad 96%.

Kod procesa otapanja soli u bušotini važan je na čin strujanja i brzina kojom se dobiva slana otopina. Temperatura solnih ležišta raste s dubinom ( oko 2 °°°°C na svakih 100 m) pa temperatura otapanja mož biti 20 - 80 °°°°C. Kod više temperature otapanje je brže i kod toga mogu nastati i poteško će posebno u gornjim dijelovima izlaznih cijevi kada se otopina ohladi, što može dovesti do za čipanja cijevi zbog taloženja.

Princip rada i presjek samostalne bušotine prikazan je na sl.

Sl. Presjek samostalne bušotine za podzemno otapanj e soli 1- sloj line, pijeska i škriljevca; 2 - sloj vapnenca , gipsa i ahidrita; 3- soj kamene soli; 4 - uža cijev i 5 - šira cijev 4

9.9.2011

3

Dobivena solna otopina ( priroda ili umjetna) podvr gava se procesu pro čišćavanja od štetnih primjesa, koje mogu biti suspendirane tvari , plinovi i otopljene anorganske soli.

Suspendirane krute tvari (glinaste) uklanjaju se fi ltriranjem, a topljive soli koje sadrže; Ca 2+ , Mg 2+, SO4

2- prevode se u CaCO 3 , Mg(OH)2 te CaSO4 umjesto BaSO 4

ako se radi o soli za ljudsku ishranu. Ako slana ot opina sadrži HCO 3- isti se s vapnom

taloži kao CaCO 3.Pročišćene slane otopine podvrgavaju se kristalizaciji Na Cl u kristalizatorima. Danas

se u industrijskoj praksi nalazi niz razli čitih vrsta i izvedbi kristalizatora. Jedan takav, vakuumski kristalizator prikazan je na sl.

Sl. Vakuumski kristalizator s prinudnom cirkulacijo m 1- ogrijevna komora; 2- cikulacijska pumpa; 3- izlaz suspenzije s kristalima NaCl; 4 - kristalizacijska komora; 5 - separacijski prosto r 5

Svježa otopina ulazi u donji dio kristalizatora i s truji u susret kristalima koji se talože. Pri tom sitniji kristali putuju zajedno s otopinom, a k rupniji padaju na dno kristalizacijske komore, odakle se kristalna suspenzija sa oko 80% N aCl kristala, vadi i odvodi na odjeljivanje centrifugiranjem, a nakon toga na suše nje. Osušeni kristalizirani NaCl, obi čno sadrži 0,005 - 0,15% vlage, a dopuštena vlažnost je 0,20%. Osušena i ohla đena sol koja sadrži 99,7- 99,8 % NaCl, sprema se u sklad išta gotove soli iz kojih se otprema na strojno pakiranje u vre će od PE ili papira s uloškom od PE.

Industrijski postupak dobivanja NaCl u više članom vakuumskom ispariva čkompostrojenju prikazan je na sl.

Sl. Shema postupka dobivanja NaCl u tro članom vakuumskom ispariva čkom postrojenju6

9.9.2011

4

DOBIVANJE NaCl ILI KUHINJSKE SOLI IZ MORSKE VODE

Solane, u kojima se dobiva NaCl ili kuhinjska sol uparavanjem morske vode sastoje se od niza bazena, postrojenja i drugih ure đaja. Za njihov smještaj odabire se ravno obalnozmljište velikih površina koje je nepropusno za vod u, a nalazi se u klimatskoj zoni s malom koli činom oborina i suhim vjetrovima. Dobivanje soli u s olanama zapo čimaizravnim uvo đenjem morske vode u bazene velike površine. (S obzi rom da morska vodaJadranskog mora prosje čno sadrži oko 3,8 g NaCl/dm 3 morske vode, to zna či da je zadobivanje 1, 0 kg soli potrebno 60 - 70 dm 3 morske vode).

U prvoj fazi, uparavanje morske vode u bazenima, vr ši se djelovanjem Sun čevog toplinskog zra čenja, dok se sadržaj vode u bazenima ne prepolovi. Kontrola se vrši određivanjem gusto će prema °°°°Be' (stupanj Baumea - stupanj Bomea). Pri tome se gusto ća morske vode pove ća s vrijednosti 3,5 °°°°Be' na 7,0 °°°°Be ′′′′. U ovoj prvoj fazi dolazi do taloženja CaCO 3 ( njegova topljivost u morskoj vodi je oko 0,1 kg n a 1000 dm 3 ), a s njimse djelomi čno uklanjaju i neke mikroprimjese, npr. željezne so li.

U drugoj fazi, isparavanje se vrši dok se postigne gusto ća morske vode od 12 °°°°Be', čimese volumen vode smanji na oko četvrtinu po četnog volumena. Pri kraju ove druge faze dolazi do zasi ćenja otopine s gipsom, CaSO 4 i on se po čne taložiti. U ovim uvjetima taloži se i željezo kao oksid te organske tvari koj e potje ču iz mikroorganizamauginulih u slanoj otopini visoke koncntracije. 7

Treća faza isparavanja djelovanjem Sunca ozna čena je izdvajanjem i taloženjem gipsa, CaSO4 i porastom gusto će na 25 °°°°Be ′′′′. U ovoj fazi volumen otopine opadne na svega 1/10početnog volumena, kada otopina postaje zasi ćena i s obzirom na NaCl. Kraj ove fazepredstavlja završetak tzv. pripremnog isparavanja. U modernijim solanama (Pag) nakon završene tre će faze, tj. kada je morska voda postala zasićena i s NaCl, i kada je ve ć istaložen gips, morska voda se prebacuje u natkriv eni bazen iz kojega se odvodi u višestupanjsko vakuumsk o postrojenje za kristalizaciju i dobivanje soli, kao što je prethodno opisno kod dob ivanja NaCl iz slanih otopina.

Četvrta faza, tj. faza nakon pripremnog isparavanja, je faza u kojoj se taloži NaCl. Zasićena otopina se prebacuje u posebni bazen, bazen za kristalizaciju u kojemu se kristalizira sol, i gusto ća otopine raste do oko 30 °°°°Be'. Kad se to postigne iz morske vode istaloženo je oko 85 % od ukupno prisutnog NaC l u sustavu. Ispuštanjem mati čniceu posebne bazene, zaostaje kruta kristalizirana sol koja se skuplja ili " bere". Mati čnica, nakon odjeljivanja NaCl sadrži uz NaCl i soli K +, Mg2+ i Br - se ili baca ili podvrgava procesima izdvajanja ovih spomenutih soli.

Nedostatak ovog postupka je što je sol one čišćena Mg-solima pa se pro čišćava ispiranjem, tj. prekristalizacijom, gdje one čišćenja Mg - soli prelaze u otopinu. Onečišćenja se iz otopine uklanjaju povremenim taloženjem Mg(OH)2 uvođenjem NaOH. Ova čista otopina za ispiranje stalno kruži u procesu. N akon ispiranja, kristali soli seodvajaju centrifugiranjem, suše u sušnicama te melj u i klasiraju na sitima te otpremaju u silose. 8

9.9.2011

5

DOBIVANJE KALIJEVIH SOLI IZ PRIRODNIH IZVORA

Komercijalni prirodni izvori za dobivanje kalijevih spojeva ( preko 90%) su prirodna ležišta minerala silvinita, tj. smjesa KCl i NaCl t e karnalita, KCl · MgCl 2· 6 H2O. Iz ovih izvora KCl se može dobiti procesima otapanja i poli termnom kristalizacijom te flotacijom. Pored toga kalijeve soli mogu se dobit i iz K 2SO4· 2 MgSO4 ili pak iz prirodnih slanih izvora; morska voda, mati čnice nakon dobivanja kuhinjske soli.

DOBIVANJE KCl OTAPANJEM I POLITERMNOM KRISTALIZACIJ OM SILVINITA

Ovaj postupak temelji se na razli čitim topljivostima KCl i NaCl kod razli čitih temperaturaTopljivost KCl raste s porastom temperature, dok je topljivost NaCl skoro konstantna ili se neznatno mijenja. U 1,0 dm 3 vode kod 20 °°°°C može se istovremeno otopiti 150 g KCl i 300g NaCl, a kod 100 °°°°C zasićena otopina sadrži 360 g KCl, ali samo 275 g NaCl. Ovo omogu ćuje da se izmjeni čnim zagrijavanjem uz otapanje i kristalizaciju može iz silvinita odijeliti KCl.

Postupak izdvajanja i odjeljivanja KCl iz smese sol i, silvinita može se jednostavno pratiti iz faznog dijagrama ternarnog sustava H 2O - NaCl - KCl ( sustav voda + dvije soli sa zajedni čkim ionom) u politermnim uvjetima, tj. kod dvije te mperature, kao na sl.. 9

Sl. Fazni dijagram H 2O-NaCl - KCl i odjeljivanje KCl

10

9.9.2011

6

IONSKA IZMJENA U PROCESIMA DOBIVANJA I ODJELJIVANJA ANORGANSKIH SOLI

Procesima ionske izmjene primjenom ionskih izmjenji vača mogu će je izdvajati i odjeljivati kako štetne tako i korisne sastojke iz otopina soli, odnosno, mogu će je ove procese iskoristiti u cilju dobivanja i odjelji vanja anorganskih soli.

Kationska izmjena izvodi se s kationskim izmjenjiva čima, jakokiselog tipa, kojima je aktivna grupa jako disocirana i sadrži izmjenjivi H + - ion, kojega može zamijeniti s kationima iz reakcijskog sustava.

Rezultat ove ionske izmjene i ravnoteža u procesu d obivanja i odjeljivanja soli može se jednostvno prikazati jednadžbama:

Iz-H + NaCl = Iz - Na + HCl U slu čaju reakcija dvostruke izmjene kao na pr.,

KCl + NaNO3 = NaCl + KNO3

(o čemu je prethodno govoreno uz svu složenost), proces i su vrlo pojednostavljeni i mogu se prikazati na sljede ći način:

Iz-Na + KCl = Iz - K + NaClIz - K + NaNO3 = Iz - Na + KNO3

Jedna od prikazanih reakcija služi za dobivanje KNO 3 a druga za regeneraciju Iz- K. 11

Kod anionske izmjene koriste se anionski ionski izm jenjiva či, Iz - OH koji svoj OH-ion zamjenjuju s anionom iz vodene otopine prema reakci ji

Iz- OH + HCl = Iz - Cl + H2O

Svakako i ovdje treba spomenuti, da anionskoj izmje ni mora pethoditi kisela izmjena ili se mora koristiti otopina kiseline. (O ionskm izmje njiva čima i ionskoj izmjeni u vodnim elektrolitima, posebno kod pripreme voda, govorit će se opširnije). Nakon ove izmjene s kiselinom, za proces dvostruke izmjene dobivanja KNO 3 može se napisati:

Iz - Cl + NaNO3 = Iz - NO3 + NaCl

Iz - NO3 + KCl = Iz - Cl + KNO 3

Kationske i anionske ionske izmjenjiva če regenerira se razrije đenim vodnim otopinama HCl i NaOH prema reakcijama

Iz - Na + HCL = Iz - H + NaCl

Iz - Cl + NaOH = Iz - OH + NaCl

Prakti čna provedba ovih procesa izvodi se propuštanjem vod enih otopina kroz kolone ionskih izmjnjiva ča, pri čemu se produkti reakcije odvode strujom otopine i reakcije izmjene teku do kraja, tj. dok sav kation ( Na + i /ili K+ ) odnosno, anion ( Cl - i/ili NO 3

- ) budu vezani za ionske izmjenjiva če.. 12

9.9.2011

7

Izmjena iona se doga đa sve dotle dok se ionska masa ne zasiti, tj. do p roboja Na + - iona u otopini filtrata, a što obi čno izosi 70 - 90 % kapaciteta izmjene ionskih izmjen jivača .Pomo ću ionske izmjene mogu se provesti najrazli čitiji procesi dvostrukih izmjena, koji se vrlo teško provode politermnim procesima otapanja i kristalizacije, kao i drugi procesi pro čišćavanja ili koncentriranja razrije đenih otopina. Posebno zgodnim postupkom pokazuje se kod dobivanja fosfata iz fosfatne kisel ine bez utroška alkalija za neutralizaciju,što se može prikazati jednadžbama:

H3PO4 + 3 Iz-NH4 = (NH4)3PO4 + 3 Iz - H ili

H3PO4 + 3 Iz-K = K3PO4 + 3 Iz - H

Prevođenje Iz-H u oblik soli može se izvesti pomo ću NH4Cl i KCl kao jeftinih soli.Ovako se mogu dobiti ne samo tercijarni fosfati, ve ć i sekundarni ili primarni, ako se ionski izmjeniva č koristi u odre đenom obliku kao na pr. Iz 3-KH2..

13

FLOTACIJA KAO SEPARACIJSKI PROCES I NA ČIN DOBIVANJA ANORGANSKIH SOLI

Flotacija - je proces razdvajanja minerala pomo ću zračnih mjehuri ća koji se vežu uz željeni mineral i tako kao "pjena" isplivaju na pov ršinu suspenzije, tj. "isflotiraju"Proces se temelji na razlikama u kvašljivosti tih k omponenti odnosno njihovih površina, pri čemu se kvašljivost definira kao intenzitet hidrofil nosti ili prijemljivosti površine za vodu. Dakle, procesi flotacije temelje se na svojs tvima samih tvari i svojstvima njihovih površina. Na uspješnost flotacije utje ču:

- flotacijski reaktivi ( org. tvari koje se dodaju u malim iznosima u "flotacijsku pulpu" ili suspenziju - org. kiseline, sapuni, detergenti idr.) Za stvaranje fino dispergirane i postojane flotacijske pjene primjenj uju se tzv. pjenušci.

Za povećanje prionljivosti čestica minerala, odnosno soli, za zra čne mjehuri će , a time i poboljšanu flotaciju dodaju se površinski aktivne u vodi topljive tvari, koje na površini čestica (koje flotiraju) stvaraju stabilne adsorpci jske slojeve a nazivaju se - kolektori ili sabira či.Molekule kolektora ili sabira ča svojim polarnim dijelom orijentiraju se prema čestici, dok se nepolarni dio orijentira prema vani, čime se smanjuje kvašljivost česticevodom i smanjuje postojanost hidratne opne pa čestica lakše ( ja če) prijanja uz zra čni mjehuri ć i time lakše flotira. 14

9.9.2011

8

Za reguliranje djelovanja kolektora koriste se tzv. regulatori flotacije koji se nazivaju- aktivatori i/ili depresori. Aktivatori poja čavaju, depresori slabe flotaciju →→→→ selektivnost

Proces flotacije predstavlja heterogeni sustav s tr i faze: kruta, teku ća i plinovita u kojemu će čestice minerala ili soli biti ja če ili slabije vezane i i ći u pjenu ili ne, ovisit ćeo odnosu površinskih energija na granici sve te tri faze ( voda, čestica i zrak), a čiji odnos dovodi do uspostave ravnoteže. Flotabilnost se može procijenjivati iz poznavanja k uta kvašenja. Kut kvašenja ili kontaktni kut theta, ΘΘΘΘ, je jedan ali ne i jedini pokazatelj koji pokazuje uspješnost mogu ćeg flotiranja željenog minerala, odnosno soli. Ovaj kut theta, ΘΘΘΘ, može imati vrijednosti od 0 - 180 ° i što je on ve ći kvašenje je slabije i obrnuto.Ako se uzme jedan op ćeniti primjer prikazan kao na sl. ,

Sl. Kontaktni kut kvašenja, theta, ΘΘΘΘ i njegova uloga kod stvaranja stabilneflotacijske pjene 15

Na stanje ravnoteže u to čki A, sl. a) djeluju sile, koje s jedne strane nasto je kap

teku ćine (1) rasprostrijeti po površini krute faze (3), a s druge strane sile ( napetost površine) izme đu teku će faze (1) i krute faze (3) te sile izme đu teku će faze (1) i plinske faze (2) koje nastoje sprije čavaju ili onemogu ćuju rasprostiranje kapi po površini pa se za stanje ravnoteže u to čki A na sl. a) može napisati da je

σσσσ 23 = σσσσ 13 + σσσσ 12 cos ΘΘΘΘ (1)gdje je

σσσσ 13 - napetost površine izme đu teku će faze (1) i krute faze (3) σσσσ 12 - napetost površine izme đu teku će faze (1) i plinovite faze (2) σσσσ 23 - napetost površine izme đu plinovite faze (2) i krute faze (3)

Iz jednadžbe (1) za ravnotežu u to čki A proizlazi da je kut kvašenja theta odre đen kao

Svi mogu ći slu čajevi, vezani uz kvašenje obuhva ćeni su kutovima od 0- 180 ° iz čega

proizlazi da je:

- za kut kvašenja koji ima vrijednost 0° ≤≤≤≤ ΘΘΘΘ <<<< 90° σσσσ 23 > σσσσ 13 ΘΘΘΘ > 0

12

1223

σ

σσ Θ cos

−=

16

9.9.2011

9

U idealnom grani čnom slu čaju ΘΘΘΘ = 0 cos ΘΘΘΘ = 1 kao na sl.

Sl. Smjer djelovanja flotacijske sile kod hidrofiln og minerala ili soli

Tekućina lako kvasi česticu i flotacijska sila σσσσ 12 usmjerena je prema doljei zajedno sgravitacijskom silom uzrokuje da čestica minerala ili soli padne na dno.Ovakve minera lenaziva se hidrofilnim.

Za kut ΘΘΘΘ = 90°, cos ΘΘΘΘ = 0 i σσσσ 23 = σσσσ 13, flotacijska sila je okomito usmjerena na česticukao na sl., i tada se radi o prijelaznom slu čaju izme đu hidrofilnog i hidrofobnog ninerala ili soli.

Sl. Smjer djelovanja flotacijske sile kod prijelazn og slu čaja 17

Za kut kvašenja, 90° < ΘΘΘΘ < 180° bit će σσσσ 23 < σσσσ 13 i cos ΘΘΘΘ < 0, flotacijska sila ima smjer suprotan sili gravitacije i ako je ona ve ća od razlike sile teže i uzgona čestica će oti ći u pjenu, tj. čestica "flotira" kao na sl.

Sl. Smjer djelovanja flotacijske sile kod hidrofobn og minerala

Iz ovog proizlazi, da će flotacija biti to uspješnija što je čestica sitnija, pa se u tom slu čaju govori o hidrofobnim mineralima ili solima.

Provedba flotacijskog postupka zbog toga zahtjeva - čestice dovoljno usitnjene - pripremljene za prijanjanje uz zrak

Prvi uvjet, ali ne uvjek ispunjava se dovoljnim usitn javanjem - mljevenjem. Dopuštena fino ća mljevenja mora biti u skladu s gusto ćom tvari. Ovisno o gusto ći;

- za ρρρρ < 3 g/cm 3 ispod 3 mm (optimum 0,5 - 2,0 mm)- za ρρρρ > 3 g/cm 3 0,3 - 0,6 mm (optimum 0,05 - 0,15 mm)

18

9.9.2011

10

Čestice manje od 5 µµµµm prakti čki ne flotiraju u obi čnoj pjenastoj flotaciji

Priprema za flotaciju obuhva ća nekoliko faza i to:

- kolekcioniranje

- kondicioniranje

- stvaranje ili tvorbu pjene

Kolekcioniranje - dodavanje kolektora i presvla čenje čestice hidrofobnom opnom

Sl. Adsorpcija kolektora na krute čestice

19

20

9.9.2011

11

Kondicioniranje - obuhva ća razli čite postupke za omogu ćivanje i osiguravanje selektivnosti kolekcioniranja, a to su:

- aktivacija- depresija

Tvorba ili stvaranje pjene, tj. mineralizacija zra čnog mjehura predstavlja čin ili aktprijanjanja kolekcionarne čestice za zra čni mjehur, a što je temelj flotacije i da se ostvari stvaranje pjene treba u sustav osigurati:

- uvođenje zraka - dodavanje tenzida (pjenušavac)

Tenzidi - heteropolarni spojevi strukture R-G, koja se sastoji iz R- nepolarni ugljikovodi čni dio sa više od 6 C atoma i polarne grupe G - pola rna grupa( -OH, -COOH, = CO ili -NH 2)

Sl. Faze prijanjanja kolekcionarne čestice na zra čni mjehur21

Konačno stanje stabiliziranog i mineraliziranog agregata kruta čestica - zra čni mjehur prikazana je na sl.

Sl. Stabilizirani agregati čestica-zra čni mjehur

Provedba postupka flotacije u praksi izvodi se u pn eumatskim, ciklonskim, stubnim, mehani čkim s agitatorima ili fluo-solid ure đajima čije su sheme prikazane na sl.

22

9.9.2011

12

Sl. Shematski prikaz flotacijskih ure đaja

a) pneumatski ( Callow) b) i c) ciklonskid) stupnie) fluo-solid

23

Flotacijski postupak kao dio tehnološkog postupka u praksi sastoji se iz (obi čno) 7 faza- mokrog mljevenja - razrije đivanja suspenzije ( pulpe)- kondicioniranja - kolekcioniranja- aeriranja- dodavanja tenzida ( pjenušavca)- skidanja pjene

S obzirom na režim rada i na čine prikazivanja flotacijskih procesa razlikuju se:- kolektivna i - selektivna flotacija

Osim klasi čne ili pjenaste flotacije postoje i drugi flotacijs ki postupci- ultraflotacija- elektroflotacija- gravitacijska i - ionska flotacija

24

9.9.2011

13

HIDROSEPARACIJA U PROCESIMA DOBIVANJA I ODJELJIVAN JA ANORGANSKIH SOLI

Hidroseparacija predstavlja odjeljivanje čestica na temelu njihovih gusto ća primjenom djelovanja gravitacijske sile ili sile teže. Kod ob ogaćivanja ruda odjeljivanje se izvodi pomo ću pokretnih konentracijskih stolova u struji vode ( naziv -hidro), koja odnosi čestice razli čite gusto će razli čitim bzinama.

Postupak se izvodi u ure đajima za taloženje - hidrociklonima, koji rade na pi ncipu rada ciklona, gdje se provodi pro čišćavanje plinova od prašine. Shematski prikaz hidrociklona prikazan je na sl.

Sl. Shematski prikaz hidrociklona 25

Vodena suspenzija koja se treba razdijeliti ili iz sustava odijeliti, uvodi se tangencijalno u cilindri čni dio ure đaja. Lagane i fine čestice zajedno s teku ćim dijelom suspenzije odvode se s vrha, a krupnije i teže (guš će) čestice odvode se s dna konusnog djela uređaja u obliku uguš ćene "pulpe" ili mulja.

Posebna vrsta hidroseparacije je " gravitacijska s eparacija" minerala ( soli) pomo ću tzv. teških teku ćina, tj. suspenzija . Kod ovog razdjeljivanja, smje sa minerala ili soli iz kojih se želi odijeliti jednu sol ili mineral od dr uge soli li minerala, uvodi se u pripremljenu suspenziju kojoj je gusto ća veća od gusto će jedne od soli ili minerala, a manja od gusto će druge soli ili minerala.

Čestice lakše soli ili minerala isplivaju na površi nu dok teže (guš će) čestice potonu na dno i tako se odjeljuju. ( Cikloni i drugi ure đaji za separaciju obra đeni su u Operacijma kemijske industrije)

26

9.9.2011

14

DOBIVANJE I SEPARACIJA ANORGANSKIH SOLI EKSTRAKCIJ OMS ORGANSKIM OTAPALIMA

Ovo je jedan od mogu ćih načina odjeljivanja ili separacije, odnosno, ekstrakc ije anoranskih soli iz vodenih sustava pomo ću organskih otapala. Izdvojena ili ekstrahirana sol obi čno se nalazi u organskom otapalu i to kao neionizir ana sol. Ina če, ovdje se možespomenuti da eteri ortofosfatne kiseline ( npr. tri butil fosfat) omogu ćuju selektivno izdvajanje razli čitih soli iz otopina. Na taj na čin omogu ćeno je dobivanje koncentrirane fosfatne kiseline ( 80 %-tna H 3PO4) bez uparavnja. Postupak se posebno može koristit i za koncentriranje (npr fosfatna kiselina) reakcijs kih produkata. Za ekstrakciju sekoriste polarna otapala: alkoholi, ketoni i eteri, koji mogu utjecati na ravnotežu,odnosno na pomak ravnoteže kod reakcija dvostruke i zmjene, posebice u slu čaju soli i kiselina, što se op ćenito može prikazati reakcijom

BX + HY = HX + BYgdje je

B- kationH- kation ( vodikov ion)X i Y su anioni

Dodavanje organskog otapala u sustav ravnotežne rea kcije s dvostrukom izmjenom, dolazi do pomaka ravnoteže, stvaraju se dva teku ća sloja (faze).

27

U vodenoj fazi nalaze se soli BX i BY, a kiseline H X i HY se nalaze razdijeljene u obje faze. Kako su koeficijenti razdjeljenja kiselina iz među ovih teku ćih faza razli čiti, one će se prema tome u njima i razdijeliti. U pravilu u nevodenu fazu će prije ći jedna od njih , (npr. kiselina, HX), što djeluje na pomak ravnoteže prikazane reakcije u vodenoj fazi n a stranu nastajanja soli (BY) kojamože kristalizirati iz vodene otopine nakon uklanja nja, tj. odvajanja otapala.

Otapalo se regenerira ispiranjem s vodom, gdje kise lina iz njega prelazi u vodu i tako zaostaje samo otapalo, koje se ponovno vra ća u proces.

Kao primjeri dobivanja i odjeljivanja (separacije) anorganskih soli mogu se navesti dobivanja: K 2SO4, KNO3, (NH4)2SO4

2 KCl + H2SO4 = K2SO4 + 2 HCl

Ako se mogu izabrati uvjeti da se u krutoj fazi nal azi samo jedna sol tada se ona dobiva jednostavnim razdvajanjem odnosno odjeljivanjem faz a, a regeneracija organskogotapala izvodi se destilacijom uz istovremeno izdva janje nastale kiseline ( npr dobivanje KNO3)

KCl + HNO3 = KNO3 + HCl

28

9.9.2011

15

Primjena organskih otapala omogu ćuje provedbu i reakcija koje se ne bi mogle jednostavno provesti u praksi (npr. dobivanje (NH 4)2SO4 iz NH4Cl i CaSO 4)

2 NH4Cl + CaSO4 = CaCl2 + (NH4)2SO4

U vodi ova reakcija ide u suprotnom smjeru gdje dol azi do taloženja gipsa, tj. CaSO 4.

U izobutilnom alkoholu

CaSO4 + 2 HCl = CaCl 2 + H2SO4 (1)

H2SO4 + NH4Cl = (NH4)2SO4 + 2 HCl (2)

ove reakcije idu jedna za drugom. Nakon odvajanja ( NH4)2SO4, alkoholna otopina kiseline, (HCl), se ponovno vra ća u proces. Izobutilni alkohol se izvodi iz gornjeg dijela ekstraktora i odvodi na obradu s krutim NaCl radi u klanjanja vode, nakon čega se odvaja od zasi ćene otopine NaCl te ponovno vra ća u ekstraktor.

29

Nakon odvajanja (NH 4)2SO4 alkoholna otopina HCl se ponovno vra ća u proces

Shematski prikaz provedbe reakcije dobivanja (NH 4)2SO4 prikazan je na sl.

Sl. Dehidratacija i kristalizacija (NH 4)2SO4 uz izo- butanol30