ჩამდინარე წყლების დამუშავების პრობლემა აქტუალურია მრავალი ათწლეულის განმავლობაში. სირთულე მდგომარეობს მეთოდებისა და აღჭურვილობის მოძველებაში, აგრეთვე ახალი ქიმიკატების გაჩენაში საყოფაცხოვრებო ქიმიკატებში და წარმოებაში, რაც მოითხოვს სრულიად ახალ მიდგომებს მათი ამოღების კანალიზაციისგან. ჩამდინარე წყლების დამუშავების ერთ-ერთი უნივერსალური მეთოდია ფლოტაცია. დამაბინძურებლის მახასიათებლებიდან გამომდინარე, ის მოითხოვს მხოლოდ რეაგენტების შეცვლას და პროცესის პირობების კორექტირებას.
ჩამდინარე წყლების დამუშავება
ეს მეთოდი წარმატებით იქნა გამოყენებული ბოჭკოების, ნავთობპროდუქტების, ზეთებისა და ცხიმების შემცველი ჩამდინარე წყლების და წყალში ცუდად ხსნადი სხვა ნივთიერებების დასამუშავებლად. ჩამდინარე წყალი პირველად გადადის სუსპენზიასა და ემულსიაში სპეციალური ნივთიერებების გამოყენებით.
ფლოტაციის პროცესი ეყრდნობა გაზის ბუშტების უნარს მიმაგრდეს ნაწილაკებზე, რაც ეხმარება მათ სითხის ზედაპირზე ცურაში.
მეთოდის ზოგადი პრინციპები
ფლოტაციის უმარტივესი მოქმედება არის მიმაგრებაუხსნადი ნაწილაკები (მაგალითად, მინერალური, ზეთი ან სხვა) ჰაერის ბუშტებში. გაწმენდის წარმატება დამოკიდებულია ნაწილაკსა და ბუშტებს შორის კავშირის ფორმირების სიჩქარეზე, ამ კავშირის სიძლიერეზე და ამ კომპლექსის არსებობის ხანგრძლივობაზე. რაც, თავის მხრივ, განისაზღვრება ნაწილაკების ბუნებით, წყლით დასველების ტენდენციით და რეაგენტებთან მათი ურთიერთქმედების თავისებურებებით. ამრიგად, ფლოტაცია არის პროცესი, რომელიც დამოკიდებულია ბევრ ფაქტორზე.
ელემენტარული აქტი შეიძლება განხორციელდეს ერთ-ერთი შემდეგი მექანიზმით:
- ბუშტუკები წარმოიქმნება დაუყოვნებლივ შეჩერებულ ნაწილაკებში;
- სუსპენზიის ნაწილაკები ემაგრება გაზის ბუშტს მასზე შეჯახებისას;
- ნაწილაკების ზედაპირზე წარმოიქმნება პატარა ბუშტი, რომელიც შეჯახებისას ერწყმის მეორეს და იზრდება მოცულობა.
კომპლექსი, რომელიც წარმოიქმნება ფლოტაციის პროცესში, პრაქტიკულად უმოძრაო გარემოში ცურავს მხოლოდ იმ პირობით, რომ გაზის ბუშტის ამწევი ძალა ნაწილაკების წონაზე მეტი იყოს. ეს გამოიწვევს დამუშავებული წყლის ზედაპირზე ქაფის ფენის წარმოქმნას.
გარდა ამისა, ბუშტებისა და ნაწილაკების ზედაპირის ფართობი შეხების წერტილში უნდა იყოს გარკვეული თანაფარდობით. წებოვანი ძალები იზრდება ნაწილაკების კვადრატის ზომის პროპორციულად, რადგან მათი შეერთების პერიმეტრი შემოიფარგლება მათი ყველაზე დიდი სახის ზომით. და გამყოფი ძალა პირდაპირ დამოკიდებულია დამაბინძურებელი ნაწილაკების მასაზე (ანუ მის წრფივ ზომებზე კუბში). ამრიგად, როდესაც ნაწილაკების გარკვეულ ზომას მიიღწევა, რაზმის ძალები აღემატება წებოვან ძალებს. ასე რომფლოტაციით ჩამდინარე წყლების წარმატებული დამუშავება მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ ბუშტებთან შეჩერების ურთიერთობის ბუნებით, არამედ მათი ზომითაც.
წყლის ბუშტებით გაჯერების გზები
არსებობს მრავალი ტექნიკა, რომელიც უზრუნველყოფს ჩამდინარე წყლებში გაზის ბუშტების გამოჩენას. ფლოტაციაში გამოყენებული ძირითადი მეთოდებია:
- შეკუმშვის (ან წნევის) მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია წყალში ჰაერის ხსნადობის გაზრდაზე წნევის მატებასთან ერთად.
- მექანიკური მეთოდი სითხის ჰაერთან ინტენსიურ შერევაზე დაფუძნებული.
- ჩამდინარე წყლების გავლა ფოროვან მასალებში, რაც იწვევს მათ გაფანტვას.
- ელექტრული მეთოდი წყლის ელექტროლიზზე დაფუძნებული, რომელსაც თან ახლავს გაზის ბუშტების გამოჩენა.
- ქიმიური პროცესი, რომელიც იწვევს ბუშტების წარმოქმნას ჩამდინარე წყლების კომპონენტებთან გარკვეული რეაგენტების ქიმიური რეაქციების დროს.
- ვაკუუმის მეთოდი ხასიათდება წნევის შემცირებით.
წნევის ფლოტაცია
ყველაზე ეფექტურია მცირე კონცენტრაციის წვრილი და კოლოიდური სუსპენზიების გამოსაყვანად. გაწმენდილი წყალი გაჯერებულია ჰაერით 7 მპა-მდე წნევის ქვეშ სპეციალურ რეაქტორში - სატურატორში. მისგან წყლის გამოყოფის შემდეგ წნევა მკვეთრად ეცემა ნორმამდე (ატმოსფერული), რაც იწვევს ჰაერის ბუშტების ინტენსიურ პროცესს.
წყლის დამუშავების ეფექტურობის საგრძნობლად გაზრდის მიზნით, ფლოტაცია შერწყმულია კოაგულაციასთან და ფლოკულაციასთან. ორივე ეს მიდგომახელს უწყობს გაუხსნელი ნაწილაკების ზომის ზრდას. კოაგულანტები ორივე არაორგანული ნაერთებია, ჩვეულებრივ, რკინის ან ალუმინის მარილები და ზოგიერთი ორგანული ნივთიერება. ფლოკულანტები არის სპეციალური პოლიმერები, რომელთა მოლეკულები წყლიან გარემოში ქმნიან დამუხტულ ქსელს, რომელსაც შეუძლია მიიზიდოს დამაბინძურებელი ნაწილაკები, რაც იწვევს ფლოკულენტური აგრეგატების გამოჩენას.
ინსტალაციები და ნაკადის დიაგრამები
დანადგარები, რომლებიც ახორციელებენ წნევით ფლოტაციას, შეიძლება განთავსდეს არა მხოლოდ შიდა, არამედ მათ გარეთაც. ასე რომ, პირველი შესაფერისია მცირე მოცულობებისთვის, თუ წყლის მოხმარება არ არის 20 მ3/სთ-ზე მეტი, ხოლო მეორეს აქვს ბევრად უფრო დიდი ტევადობა. სტრუქტურების კომბინირებული განლაგება ხშირად ხდება, როდესაც დიდი ობიექტები, მაგალითად, სატურატორი და ფლოტაციური უჯრედი, არის გარეთ, ხოლო ტუმბოები შიგნით.
ჰაერის ტემპერატურის შესაძლო შემცირების პირობებში დამონტაჟების შემთხვევაში აუცილებელია ქაფის გათბობის სისტემის უზრუნველყოფა. კლასიკური შეკუმშვის ფლოტაციის ქარხანა შედგება შემდეგი აღჭურვილობისგან:
- ტუმბო სითხის მიწოდებისთვის.
- კომპრესორი ჰაერის (ან ნებისმიერი გაზის) მიწოდებისთვის წყლის გამწმენდ სისტემაში.
- სატურატორი (მისი სხვა სახელია წნევის ავზი), რომელშიც ჰაერი იხსნება ჩამდინარე წყალში.
- ფლოტაციური კამერები, თუ პროცესი ითვალისწინებს შეჩერებული ნაწილაკების გახეხვის ეტაპს.
- რეაგენტის მოწყობილობა, მათ შორის მოწყობილობები დოზირებისა დარეაგენტების შერევა გასაწმენდ სითხესთან.
- დასუფთავების პროცესის კონტროლის სისტემა.
ტექნოლოგიური სქემები, რომლებიც მოიცავს ჩამდინარე წყლების დამუშავებას წნევით ფლოტაციით, შეიძლება იყოს:
- ერთდროული, როდესაც გასაწმენდი სითხის სრული მოცულობა გადის სატურატორში.
- რეცირკულაცია, როდესაც გამწმენდი სითხის მხოლოდ 20 - 50% გადის სატურატორში.
- ნაწილობრივ პირდაპირი ნაკადი, როდესაც ნედლი წყლის დაახლოებით 30-70% შედის სატურატორში, ხოლო დანარჩენი მიედინება პირდაპირ ფლოტაციურ პალატაში.
ამ სქემებიდან ერთ-ერთის არჩევისას გათვალისწინებულია გაწმენდილი ჩამდინარე წყლების ფიზიკური და ქიმიური თვისებები, მოთხოვნები დამუშავების ხარისხის, ადგილობრივი პირობებისა და ეკონომიკური მაჩვენებლების მიმართ.
ელექტროფლოტაცია
ამ მეთოდის გამოყენება მე-20 საუკუნის მეორე ნახევარში დაიწყო. შემდეგ გაირკვა, რომ ელექტროლიზური აირები ბევრად უფრო ეფექტურია ვიდრე ინერტული აირები ან ჰაერი ფლოტაციის ინტენსივობის გაზრდისას. ეს შესაძლებელს ხდის წყალში უხსნადი ნავთობპროდუქტების, საპოხი ზეთების, მძიმე და ფერადი ლითონების ცუდად ხსნადი ნაერთების იზოლირებას, რომლებიც ქმნიან სტაბილურ ემულსიებს ჩამდინარე წყალში. მაგრამ ელექტროლიზური აირების გარდა, ზოგიერთი მინარევების მოცილებაზე გავლენას ახდენს ხელოვნურად შექმნილი ელექტრული ველი, რომელშიც დამუხტული ნაწილაკები მოძრაობენ საპირისპიროდ დამუხტული ელექტროდებისკენ.
ელექტროფლოტაციის მნიშვნელოვანი უარყოფითი მხარეა დაბალი პროდუქტიულობა, ელექტროდების მაღალი ღირებულება, ცვეთა და დაბინძურება და აფეთქების საშიშროება.
ქაფის დანაწილების მეთოდი
ის ადუღებს გახსნილი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების (სურფაქტანტების) ადსორბციას ხსნარში ამომავალ გაზის ბუშტებზე. ამ შემთხვევაში ინტენსიურად წარმოიქმნება ქაფი, გამდიდრებულია ადსორბირებული ნივთიერებით.
ამ ტიპის ფლოტაციის გამოყენების მნიშვნელოვანი სფეროა სამრეცხაოებში გამოყენებული სარეცხი საშუალებებისგან წყლის გაწმენდა. იგი ასევე შესაფერისია ბიოქიმიური დამუშავებისგან გააქტიურებული ლამის გამოსაყოფად.
მადნის გასახდელი
ფლოტაციის პროცესი წარმატებით გამოიყენება ყველა სახის მადნის პირველადი დამუშავებისას, რაც შესაძლებელს ხდის ლითონის ან მისი ნაერთების მაღალი შემცველობის მქონე ძვირფასი ფრაქციის გამოყოფას. იგი ეფუძნება განსხვავებებს გამოყოფილი მინერალების ზედაპირის თვისებებში.
მადნის ფლოტაცია არის სამფაზიანი პროცესი:
- მყარი ფაზა არის დამსხვრეული მინერალი;
- თხევადი ფაზა არის რბილობი;
- გაზის ფაზა წარმოიქმნება რბილობში გამავალი ჰაერის ბუშტებით.
ფლოტაცია შეიძლება იყოს ქაფიანი, აპკი ან ცხიმიანი, ეს დამოკიდებულია თხევადი ფაზის ზედაპირზე წარმოქმნილი პროდუქტის ფორმაზე.
