DE112011103697T5 - Process for thickening a saponite-containing suspension - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren, die im Bergbaubereich bei der Anreicherung diamanthaltiger Kimberlitgattungen zur Gewinnung umlaufenden Wassers, das frei von suspendierten lehmigen Stoffen, insbesondere von Saponit anwendbar sind. Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein neues Verfahren bereitzustellen, in dem die Verdickungsgeschwindigkeit der saponithaltigen Suspension erhöht wird. Gelöst wird die technische Aufgabe dadurch, dass ein Verfahren zur Verdickung saponithaltiger Suspensionen im Wege der Ausfällung ihrer Teilchen zur anschließenden Ausscheidung des dadurch gebildeten Präzipitats bereitgestellt wird, in dem Kohlensäuregas in einem Verhältnis von 300 g pro 1 kg trockenes Präzipitat unter einem Druck von bis zu 2 Kg/cm2 in die Suspension aufgenommen wird. Nach der Hinzugabe des Kohlensäuregases in die saponithaltige Suspension kann diese mit einem Flockungsmittel, vorzugsweise Aluminiumsulfat, verarbeitet werden.The invention relates to processes which are applicable in the mining sector in the enrichment of diamond-containing kimberlite genera for obtaining circulating water, which are free of suspended loamy substances, in particular of saponite. The technical object of the invention is to provide a novel process in which the thickening rate of the saponite-containing suspension is increased. The technical object is achieved by providing a method for thickening saponite-containing suspensions by precipitating their particles for subsequent precipitation of the precipitate formed thereby, in which carbonic acid gas in a ratio of 300 g per 1 kg of dry precipitate under a pressure of up to 2 Kg / cm2 is added to the suspension. After adding the carbonic acid gas into the saponite-containing suspension, it can be processed with a flocculant, preferably aluminum sulphate.

Description

FachgebietArea of Expertise

Die Erfindung betrifft Verfahren, die im Bergbaubereich bei der Anreicherung diamanthaltiger Kimberlitgattungen zur Gewinnung umlaufenden Wassers, das frei von suspendierten lehmigen Stoffen, insbesondere von Saponit, im Wege der Verdickung der Suspension anwendbar sind.The invention relates to processes which are applicable in the mining sector in the enrichment of diamond-containing kimberlite genera for obtaining circulating water, which are free from suspended loamy substances, in particular saponite, by way of thickening the suspension.

Stand der TechnikState of the art

Eine Besonderheit der Flöze des Diamantenvorkommens ”M. W. Lomonosow” im Bezirk Archangelsk der RF besteht im Vorherrschen vom Saponit, welches sich durch einen hohen Grad an physikalisch-chemischer Aktivität auszeichnet und dünne Suspensionen, gelförmige und nicht konsolidierende Suspensionen und Präzipitate mit niedriger Dichte bildet. Die Verdickung einer saponithaltigen Suspension führt zur Gewinnung umlaufenden Wassers, d. h. von Wasser, das mehrfach zur Anreicherung diamantenhaltiger Gattungen eingesetzt wird.A peculiarity of the seams of the diamond deposit "M. W. Lomonosov "in the Arkhangelsk region of the Russian Federation predominates from saponite, which is characterized by a high degree of physicochemical activity and forms thin suspensions, gelatinous and non-consolidating suspensions and low density precipitates. The thickening of a saponite-containing suspension leads to the recovery of circulating water, d. H. of water, which is used several times for the enrichment of diamond-containing genera.

Bekannt ist ein Verfahren zur Verdickung einer saponithaltigen Suspension im Wege des Einfrierens der Suspension mit anschließender Betauung, was zum Bruch der diffusen Schicht aus Mineralteilchen, ihrer Aggregation sowie zur Entstehung angrenzender Flockungsbindungen unter Präziptatbildung und anschließender Dehydratation und Konsolidation führt (vgl. Zusammenfassung der Dissertation

Figure 00010001
des Kandidaten der Geologie F. B. Karpenko, RANin-t Geoekologiji im W. M. Sergejewa, M., 2009)A process is known for thickening a saponite-containing suspension by freezing the suspension with subsequent condensation, which leads to breakage of the diffuse layer of mineral particles, their aggregation and to the formation of adjacent flocculation bonds under preciptation and subsequent dehydration and consolidation (see abstract of the dissertation
Figure 00010001
the candidate of geology FB Karpenko, RANin-t Geoekologiji in the World Championships Sergeyeva, M., 2009)

Das Verfahren ist vorübergehend und reversibel, erfordert eine erhebliche Bodenerfassung, und ist mit einem erheblichen Material-, Ausrüstungs- und organisatorischen Bedarf verbunden.The process is transient and reversible, requires significant ground detection, and is associated with significant material, equipment and organizational needs.

Ein Flockungsverfahren ist bekannt, in dem Partikel im Wege der Verdickung mithilfe von Flockungsmitteln aus Flüssigkeiten entfernt werden. Hierbei soll die Flockung das Dispersionssystem destabilisieren und die Verklebung der Partikel unter der Wirkung molekularer Kupplungskräfte ermöglichen, um letzten Endes ein Präzipitat aus der Suspension auszufällen. Die Destabilisierung der Kolloiden erfolgt mittels der Hinzugabe von Flockungsmitteln, Aluminium- und Eisensalzen. Im Ergebnis der Hydrolyse der Salze in der Lösung bilden sich mehrfach geladene Metallionen, die die Abstoßungskräfte zwischen kolloiden Partikeln reduzieren. Nach der Neutralisierung der Abstoßungskräfte für leichtes Rühren der Lösung zur Abstoßung der Teilchen, und die Anziehungskräfte bringen die Teilchen dazu, aneinanderzukleben, was zur Bildung großer Agglomerate führt, die durch Klärung oder Filtration zu entfernen sind (M. Hammer,

Figure 00020001
A flocculation process is known in which particles are removed by means of thickening with the aid of flocculants from liquids. In this case, the flocculation should destabilize the dispersion system and allow the adhesion of the particles under the action of molecular coupling forces to ultimately precipitate a precipitate from the suspension. The destabilization of the colloids takes place by means of the addition of flocculants, aluminum salts and iron salts. As a result of the hydrolysis of the salts in the solution, polyvalent metal ions are formed which reduce the repulsive forces between colloidal particles. After neutralizing the repulsive forces for easy stirring of the solution to repel the particles, and the attractive forces cause the particles to stick together, resulting in the formation of large agglomerates which are to be removed by clarification or filtration (M. Hammer.
Figure 00020001

Dem technischen Charakter und dem erreichten Ergebnis nacht kommt der Erfindung das Suspensions-Verdickungsverfahren am nächsten, in dem die Teilchen einer wässrigen Suspension unter der Wirkung der Schwerkraft ausgeschieden werden. Die Präzipitationsgeschwindigkeit hängt dabei von ihrer Größe, Dichte und der Viskosität des Mediums ab ( BSE, 2. Aufl., Bd. 31, 1956, S. 438 ).The technical character and the result achieved night the invention comes closest to the suspension-thickening process, in which the particles are excreted in an aqueous suspension under the action of gravity. The precipitation rate depends on its size, density and the viscosity of the medium ( BSE, 2nd ed., Vol. 31, 1956, p. 438 ).

Ein grundsätzlicher Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, dass die Ausscheidung kleiner Teilchen, z. B. Saponitteilchen, zeitintensiv ist, was sich negativ auf die Verarbeitung des Diamantenvorkommens auswirken kann.A fundamental disadvantage of the known method is that the precipitation of small particles, for. As saponite, is time-consuming, which may adversely affect the processing of diamond deposits.

Die chemische Formel des Saponitmoleküls, lautet NaMg3[AlSi3O10](OH)2·4H2O: Als Mischung kann es Fe, sowie Cr, Ni, Cu, Li und als isomorphe Mischung auch Ca enthalten. Eine Besonderheit des Saponits, die sich negativ auf die Fähigkeit der Teilchen in seiner wässrigen Suspension zur Aufnahme des Flockungsmittels oder der Moleküle anderer Teilchen, besteht im hohen Magnesium- (5–8%) und Kalziumgehalt (3–5%) des Saponitlehms; deshalb weisen Saponitlehme eine hohe Hygroskopizität auf. Die zum Saponitmolekül gehörenden Magnesium- und Kalziumatome weisen ungesättigte Bindungen auf, die Wassermoleküle ins Saponitmolekül aufnehmen; in Verbindung damit wird das Saponitmolekül neutral, d. h. unfähig, sich mit dem Flockungsmittelmolekül bzw. Molekül eines anderen Saponitteilchens zu binden, und schnell genug auszufallen.The chemical formula of the saponite molecule is NaMg 3 [AlSi 3 O 10 ] (OH) 2 .4H 2 O: As a mixture it may contain Fe, as well as Cr, Ni, Cu, Li and as an isomorphic mixture also Ca. A peculiarity of the saponite which negatively affects the ability of the particles in its aqueous suspension to take up the flocculant or the molecules of other particles is high magnesium (5-8%) and calcium (3-5%) saponite clay; Therefore, saponites have a high hygroscopicity. The saponite molecule belonging magnesium and calcium atoms have unsaturated bonds that absorb water molecules in the saponite molecule; in conjunction with this, the saponite molecule becomes neutral, unable to bind with the flocculant molecule of another saponite particle, and precipitates quickly enough.

Der hohe Magnesium- und Kalziumgehalt erhöht die strukturelle Viskosität der saponithaltigen Suspension, was die Flockung ihrer Teilchen erschwert und eine nennenswerte Verdickungsgeschwindigkeit der saponithaltigen Suspension, und damit auch eine hohe Umlaufwasser-Bildungsgeschwindigkeit nicht ermöglicht; deshalb muss zusätzliches frisches Wasser in den technologischen Prozess aufgenommen werden.The high magnesium and calcium content increases the structural viscosity of the saponite-containing suspension, which makes the flocculation of their particles difficult and a significant thickening rate of the saponite-containing suspension, and thus a high circulation water formation rate is not possible; therefore additional fresh water has to be included in the technological process.

Die niedrige Verdickungegeschwindigkeit der saponithaltigen Suspension kann außerdem zur Überfüllung der Saponiterzbehälter, zur Verschmutzung angrenzender natürlicher Gewässer sowie zur Verzögerung der Diamantenförderungsarbeiten führen.The low thickening rate of the saponite-containing suspension can also lead to overfilling of the saponite tanks, contamination of adjacent natural waters and delaying the diamond mining operations.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein neues Verfahren bereitzustellen, in dem die Verdickungsgeschwindigkeit der saponithaltigen Suspension erhöht wird.The technical object of the invention is to provide a novel process in which the thickening rate of the saponite-containing suspension is increased.

Gelöst wird die technische Aufgabe dadurch, dass ein Verfahren zur Verdickung saponithaltiger Suspensionen im Wege der Ausfällung ihrer Teilchen zur anschließenden Ausscheidung des dadurch gebildeten Präzipitats bereitgestellt wird, in dem erfindungsgemäß Kohlensäuregas in einem Verhältnis von 300 g pro 1 kg trockenes Präzipitat unter einem Druck von bis zu 2 Kg/cm2 in die Suspension aufgenommen wird.The technical object is achieved by providing a method for thickening saponite-containing suspensions by precipitating their particles for subsequent precipitation of the precipitate formed thereby, in accordance with the invention carbonic acid gas in a ratio of 300 g per 1 kg of dry precipitate under a pressure of up to to 2 Kg / cm2 is added to the suspension.

Nach der Hinzugabe des Kohlensäuregases in die saponithaltige Suspension kann diese mit einem Flockungsmittel, vorzugsweise Aluminiumsulfat, verarbeitet werden.After adding the carbonic acid gas into the saponite-containing suspension, it can be processed with a flocculant, preferably aluminum sulphate.

Bei der praktischen Anwendung des Verfahrens ist die Menge an Kohlensäuregas unter Berücksichtigung des Drucks des hinzugegebenen Gases sowie der Konzentration der Suspension zu bestimmen.In the practice of the method, the amount of carbonic acid gas is to be determined taking into account the pressure of the added gas and the concentration of the suspension.

Die Hinzugabe von Kohlensäuregas in einem Verhältnis von 300 g:1 kg trockenes Präzipitat in die Suspension unter einem Druck von 2 kg/cm2 durchbricht die Molekülstruktur der verdickten Suspension, separiert die Magnesium- und Kalziumkarbonate in der Lösung und bildet Lücken an den frei gewordenen Stellen der Magnesium- und Kalziumatome im Saponitmolekül, an deren Stelle die Wasserstoff- oder Metallionen mit ungesättigten molekularen Bindungen treten, die von den Molekülen anderer Saponitteilchen aufgenommen werden, um Agglomerate zu bilden, die mit hoher Geschwindigkeit ausfallen. Dies ermöglicht die Verdickung der saponithaltigen Suspension auf großen Erzbehälterflächen und mit hoher Ausbeute, und erfüllt den ganzen Umlaufwasserbedarf der Anreicherungsanlage.The addition of carbon dioxide gas in a ratio of 300 g: 1 kg of dry precipitate into the suspension under a pressure of 2 kg / cm 2 breaks the molecular structure of the thickened suspension, separates the magnesium and calcium carbonates in the solution and forms gaps in the vacancies The magnesium and calcium atoms in the saponite molecule are replaced by the hydrogen or metal ions with unsaturated molecular bonds that are taken up by the molecules of other saponite particles to form agglomerates that precipitate at high speed. This allows the thickening of the saponite-containing suspension on large Erzbehälterflächen and with high yield, and meets all the circulation water needs of the enrichment plant.

Die Möglichkeit, die saponithaltige Suspension nach der Hinzugabe des Kohlensäuregases mit einem Flockungsmittel, vorzugsweise mit Aluminiumsulfat, zu verarbeiten, kann die Verdickungsgeschwindigkeit der Suspension erheblich erhöhen, was die Ausbeute der Anreicherungsanlage noch weiter erhöht.The ability to process the saponite-containing suspension after the addition of the carbonic acid gas with a flocculant, preferably with aluminum sulfate, can significantly increase the thickening rate of the suspension, which further increases the yield of the enrichment plant.

Exemplare einer Saponitlehmlösung aus dem Diamantenvorkommen Archangelsk wurden im Labor des Lehrstuhls für Wasserversorgung der Sankt-Peterburgski Gosudarstwenni Architekturno-Stroitelni Universitet zur Auswertung der Ausfällungs- und Filtrationsmöglichkeiten untersucht.Specimens of a saponite clay solution from the Arkhangelsk diamond deposit were analyzed in the Laboratory of the Water Supply Department of Sankt-Peterburgski Gosudarstvenni Architekturno-Stroitelni Universitet for evaluation of precipitation and filtration possibilities.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1. Ausführungsbeispiel1st embodiment

Das Volumen des Exemplars beträgt 1 Liter. Die Lösung ist rotbraun, und die Konzentration der Saponitsuspension beträgt 180 g/l. Die Ausfällungsmöglichkeit wurde im allgemein anerkannten Verfahren mit Messzylindern unter Hinzugabe eines Flockungsmittels geprüft (Aluminiumsulfat und VPK-420). Im Laufe von 3 Stunden kam es praktisch zu gar keiner Ausfällung.The volume of the copy is 1 liter. The solution is reddish brown and the concentration of the saponite suspension is 180 g / l. The precipitation possibility was tested in the generally accepted procedure with measuring cylinders with the addition of a flocculant (aluminum sulphate and VPK-420). In the course of 3 hours there was practically no precipitation.

2. Ausführungsbeispiel2nd embodiment

Es wurden zwei Exemplare der Lösung gebraucht; dabei betrug die Konzentration der Saponitsuspension 460 g/l und das Volumen 900 ml. Eines der Exemplare wurde mit 250 g Kohlensäregas pro 1 kg trockenes Präzipitat unter einem Druck von 1,5 kg/cm2 bearbeitet. Die Verdickung der Saponitsuspension erfolgte in zweiporigen Kolben der OOO Kalan (Produkt Nr. EFVP-St-100x110-200). In jeden Kolben wurden 870 ml der Lösung gegossen. Im Ergebnis wurden nach einem Tag aus dem Kolben mit der mit dem Kohlensäuregas gebildeten Lösung 175 ml Wasser ausgeschieden.Two copies of the solution were needed; the concentration of the saponite suspension was 460 g / l and the volume was 900 ml. One of the specimens was processed with 250 g of carbonic acid gas per 1 kg of dry precipitate under a pressure of 1.5 kg / cm 2. The thickening of the saponite suspension was carried out in two-pin pistons of OOO Kalan (product no. EFVP-St-100x110-200). In each flask, 870 ml of the solution was poured. As a result, after one day, 175 ml of water was precipitated from the flask with the solution formed with the carbonic acid gas.

Aus den obigen Beispielen lässt sich schließen, dass die mit dem Kohlensäuregas bearbeitete Lösung der Saponitsuspension eine höhere Verdickungsgeschwindigkeit aufweist.From the above examples, it can be concluded that the solution of the saponite suspension treated with the carbonic acid gas has a higher thickening rate.

Die Einführung von Kohlensäuregas in die Saponitsuspension unter einem Druck von 2 kg/cm2 und im Verhältnis von 300 g pro 1 kg trockenes Präzipitat erhöht die Verdickungsgeschwindigkeit bei der Separation, in welcher Hinsicht das erfindungsgemäße Verfahren dem Stand der Technik überlegen ist.The introduction of carbonic acid gas into the saponite suspension under a pressure of 2 kg / cm 2 and in the proportion of 300 g per 1 kg of dry precipitate increases the rate of thickening in the separation, in which respect the process according to the invention is superior to the prior art.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Die Erfindung ist im Bergbaubereich bei der Anreicherung diamanthaltiger Kimberlitgattungen zur Gewinnung umlaufenden Wassers, das frei von suspendierten lehmigen Stoffen, insbesondere von Saponit, im Wege der Verdickung der Suspension anwendbar. Außerdem können in diesem Verfahren (Ofen-)Abgase als Kohlensäuregasquelle verwendet werden.The invention is applicable in the mining sector in the enrichment of diamond-containing kimberlite genera for obtaining circulating water, which is free of suspended loamy substances, in particular of saponite, by way of thickening of the suspension. In addition, (furnace) exhaust gases can be used as carbonic acid gas source in this process.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • BSE, 2. Aufl., Bd. 31, 1956, S. 438 [0006] BSE, 2nd ed., Vol. 31, 1956, p. 438 [0006]

Claims (2)

Verfahren zur Verdickung saponithaltiger Suspensionen im Wege der Ausfällung ihrer Teilchen zur anschließenden Ausscheidung des dadurch gebildeten Präzipitats, dadurch gekennzeichnet, dass Kohlensäuregas in einem Verhältnis von 300 g pro 1 kg trockenes Präzipitat unter einem Druck von bis zu 2 Kg/cm2 in die Suspension aufgenommen wird.Process for thickening saponite-containing suspensions by precipitating their particles for subsequent precipitation of the precipitate formed thereby, characterized in that carbonic acid gas is added to the suspension in a ratio of 300 g per 1 kg of dry precipitate under a pressure of up to 2 kg / cm 2 , Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die saponithaltige Suspension nach der Einführung des Kohlensäuregases mit einem Flockungsmittel, vorzugsweise Aluminiumsulfat, bearbeitet wird.A method according to claim 1, characterized in that the saponite-containing suspension after the introduction of the carbonic acid gas with a flocculant, preferably aluminum sulfate, is processed.
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