Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Теоретические аспекты использования гидроминерального сырья.

Воронина Е. Ю., Зелинская Е. В.,

6.6.1. Изучение вымораживания солей из рассолов Удачнинского ГОКа

Для определения концентрации солей в растворах были использованы методы измерения плотности и показателя преломления растворов как наиболее доступные и малозатратные в производственных условиях.[1]

На основе пробы природного рассола Удачнинского ГОКа была исследована принципиальная возможность разделения фаз методом вымораживания.

Определение показателя преломления растворов

При 20 ^оС были определены показатели преломления (n_d²⁰) исходного рассола и разбавленных растворов на рефрактометре  ИРФ-22. Результаты измерений представлены в таблице 15:

Таблица 15. Зависимость показателя преломления  и  степени разбавления

На рис. 57 представлен график зависимости  n_d²⁰- С растворов.

Рис. 57. Зависимость показателя преломления раствора от минерализации

График отражает четкую тенденцию уменьшения показателя преломления при снижении концентрации раствора.

Использование метода измерения показателей преломления растворов солей для определения их относительной концентрации в процессе кристаллизации рассолов как экспресс-метода также приемлемо и целесообразно.

Относительное содержание солей в разделенных фазах при замораживании растворов

Исходные рассолы различных минерализаций замораживали при различных температурах (-45, - 30 ^оС, -13 и -22 ^оС). Замерзание исходного рассола наблюдается через 30 минут при -40...-45^оС по всему объему. Замерзание разбавленных растворов наблюдали при -13 и при -22 ^оС при выдерживании в течение 24-36 часов. При исследованных температурах разбавленные растворы замерзали только частично: в верхней части образуется лед, нижняя часть - жидкий подвижный раствор. При большом разбавлении исходного раствора (1:3,5; опыт 8) и температуре -22^оС раствор замерзал без разделения фаз, фиксировали образование пропитанного жидкостью  льда по всему объему, жидкость не отделяется.

Результаты исследования по разделению фаз методом замораживания растворов и зависимость показателей d⁴₂₀ и n_d²⁰ отдельных фаз от концентрации исходного раствора и температуры замораживания представлены в таблицах 16,17.

Как видно из данных таблиц, наблюдается хорошее совпадение относительной концентрации растворов, определенной двумя независимыми способами.

При замораживании разбавленных растворов в исследованных условиях независимо от температуры замораживания и  глубины разбавления наблюдается разделение растворов на две фазы: незамерзающий жидкий остаток с повышенной относительно исходного раствора концентрацией солей и лед, содержавший во всех случаях растворенные соли (от 14- 15 %). На основании проведенных опытов следует, что соотношение концентраций солей в жидком остатке и растворе, полученном изо льда, незначительно зависит от температуры замораживания и  глубины разбавления.

Таблица 16. Зависимость показателей d⁴₂₀ и n_d²⁰ разделенных фаз
от концентрации исходного раствора и температуры замораживания

Таблица 17. Относительная концентрация растворов, полученных

при замораживании и разделении, и рассчитанная по показателям  d⁴₂₀ и d⁴₂₀ при 20^оС

Распределение элементов при вымораживании рассолов УдачнинскогоГОКа

Рассол (табл.18) общей минерализацией 180 г/дм³ вымораживали в естественных условиях.

Таблица 18. Концентрация элементов в исходном  рассоле УГОКа

Все элементы сконцентрировались в ледяной фазе, поскольку выход этой фазы был значительно больше выхода жидкой фазы. 30% всех солей осталось в жидкой фазе, 70% вовлечено в ледяную фазу (рис. 58). При таянии льда в первые 10 минут выходит примерно 55 % солей от общего солесодержания и 79% от вовлеченных в ледяную фазу. С оставшейся частью льда при таянии выходит, соответственно,  15 % и  21 %.

Рис. 58. Извлечение солей при таянии ледяной фазы рассола УГОКа

Можно отметить, что значительно вовлекается в лёд кальций - макрокомпонент, находящийся в рассоле в наибольшей концентрации. Остальные элементы извлеклись в ледяную фазу практически одинаково (рис. 59).

Рис. 59. Извлечение элементов в разные фазы при вымораживании рассола УГОКа

Ледяную фазу плавили и отбирали пробы на анализ. Динамические кривые содержания элементов в оттаивающих порциях ледяной фазы из рассола
УГОКа представлены на рис. 60.

Рис. 60. Интенсивность извлечения элементов из ледяной фазы рассола Удачнинского ГОКа

Из графиков видно, что соли максимально извлекаются в ледяную фазу. При таянии ледяной фазы максимальные концентрации всех элементов - Са, Na, K, Sr, Li - получаются при таянии первых порций льда.

[1] Исследования проведены проф., д.х.н. А.Н.Мирсковой (ИрИХ СО РАН)