Способ сгущения шлама

 

Изобретение относится к производству глинозема и может быть использовано для отделения твердых частиц, суспендированных в водных щелоках процесса Байера. Цель изобретения - повышение эффективности процесса. Для этого сгущение шлама в процессе Байера ведут обработкой анионным и катионным флокулянтами. В качестве катионного флокулянта используют полимер хлористого 3-метакриламидопропилтриметиламмония и его сополимер с акриламидом, содержащий не менее 25 мас.% звеньев хлористого 3-метакриламидопропилтриметиламмония с характеристической вязкостью 2,9-10 дл/г и молекулярной 500000-30000000. После введения флокулянтов осуществляют фильтрацию суспензии под давлением на фильтре Келли. Данный способ позволяет повысить степень осветления суспензии. 7 з.п. ф-лы, 5 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 01 Р 7/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАтянтУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4202242/27-02 (86) РСТ/С В 8б/00417 (17.07.86) (22) 27.03.87 (31} 8519107 (32) 29,07.85 (33) GB (46) 30.10.90, Бюл. 9 40 (71) Эллайд Коллоидс Лимитед (GS) (72) Джон Родни Филд, Джиллиан Мэри

Муди и Тревор Кейт-Хантер (6В) (53) 669.712 (088.8) (56) Заявка Японии 9 53-22983, кл. 13/7/A31, опублик, 12.07.78 (54) СПОСОБ СГУЩЕНИЯ ШЛАМА

I (57) Изобретение относится к произ= водству глинозема и может быть использовано для отделения твердых частиц, суспендированных в водных щело-:

Изобретение относится к производству глинозема и может быть использовано для отделения твердых частиц, суспендированных в водных щелоках процесса Байера.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса.

В соответствии с настоящим изобретением испытывали следующие полимеры.

А — гомополимер MAPTAC (хлористый-3-метакриламидопропилтриметил аммония), полученный путем гелевой полимеризации, с характеристической вязкостью 5,1 дл/г;

 — сополимер МАРТАС и ACm (акриламид) при соотношении мономеров 70:,. SU„„1.604152 А 3

2 ках процесса Байера. Цель изобретения — повышение эффективности процесса. Для этого сгущение шлама в процессе Байера. ведут обработкой анионным и катионным флокулянтами. В качестве катионного флокулянта используют полимер хлористого 3-метакриламидопропилтриметиламмония и его сополимер с акриламидом, содержащий, не менее 25 мас.Х звеньев хлористого 3-метакриламидопропилтриметилам.мония с характеристической вязкостью

2,9-10 дл/г и молекулярной 500000—

30000000. После введения флокулянтов осуществляют фильтрацию суспензии под давлением на фильтре Келли. Дан- Я ный способ позволяет повысить сте пень осветления суспензии. 7 s.n. ф-лы, 5 табл.

С:

:30 с характеристической вязкостью

5,0 дл/г;

С вЂ” сополимер МАРТАС и Acm npu соотношении мономеров 95:5, полученный путем обратнофазовой полимеризации с последующей азеотропной ректификацией с характеристической вязкостью 4,7 дл/г;

Д. - полиакрилат натрия.

Пример 1, Для иммитации условя вий получения окиси алюминия по методу Байера готовили суспензию

20 г/л каолина в растворе гидроокиси натрия 200 г/л, После осаждения суспензии 500 .мл надосадочной жидкости с мутностью 20 NTU и содержанием взвешенных частиц менее 0,3 мас.Е

1604152

20 помешали в высокий химический стакан емкостью 600 мл, обрабатывали испытуемым флокулянтом А и подвергали интенсивному перемешиванию. Через 2 мин скорость вращения мешалки уменьшали и и продолжали перемешивание еще 15 мин. В течение этого времени перемешивание прекращади через 5, 10 и 15 мин, давали возможность суспензии 10 осесть и определяли мутность надосадочной жидкости, При этом были получены следующие результаты (табл.1).

Пример 2. Процесс ведут аналогично примеру 1 с флокулянтом В.

При этом были получены следующие ре зультаты (табл.2).

Пример 3. Процесс проводили таким же образом, как и в случае примера 2, но температура жидкости равнялась 90 С. Полученные результа" ты приведены в табл.3.

Пример 4. Процесс проводили таким же образом, как и в случае примера 3, при перемешивании в течение

10 мин с использованием гомополимера МАРТАС и сополимеров с различными

30 значениями характеристической вязкости. Полученные результаты приведены в табл.4, в которой количества

МАРТАС указаны в.мас._#_,а остальное приходится на полимеры, производные акриламида. Мутность без добавления полимера равнялась 20 NTU.

Полученные результаты иллюстрируют преимущество предлагаемого способа с точки. зрения размеров хлопьев, а сле-.

40 довательно, и потенциальной возможности увеличения скорости фильтрации при использовании сополимеров . МАРТАС с полиакриламидом.

Пример 5. Суспензию готовили 4 и осаждали так же, как это описано в примере 1. В том случае, когда сополимер не добавлялся, фильтрация продолжалась 32 с. При добавлении различных сополимеров (см.табл.4)

50 в количестве 0,1-1 мг/л к надосадочной жидкости продолжительность фильтрации уменьшалась примерно на 10 или более секунд.

Пример 6. 50%-ную суспензию . в масле сополимера 95% МАРТАС и 5%

55 акриламида с характеристической вязкостью 4,7 готовили путем обратнофазовой полимеризации с последующей азеотропной рек тификацией. Полученный продукт обозначен как полимер К.

Готовили,суспензию 10 г/л каолина в растворе гидроокиси натрия 200 г/л и затем интенсивно перемешивали ее с помощью лабораторной мешалки в течение 10 мин с полимером С. После этого к суспензии добавляли продукта Д (полиакрилат натрия в количестве 0,5 мг/л, продолжали интенсивное перемешивание в течение еще минуты, а затем скорость вращения мешалки уменьшали и перемешивали смесь при низкой скорости вращения в течеьие

15 мин. Затем продукту давали отстояться и определяли мутность надосадочной жидкости, Продукты Д и С добавляли после осаждения. Полученные результаты приведены в табл.5, в которой мутность

"перед" означает мутность в тех случаях, когда полимеры Д и С добавлялись перед, а мутность после, когда они добавлялись после осаждения.

Приведенные данные наглядно ил.— ; люстрируют преимущество, достигаемое при использовании предлагаемого сополимера, в частности при добавлении его перед осаждением.

Предлагаемые полимеры имеют высокий молекулярный вес, обычно как минимум 500000 и,как правило менее 30 миллионов. Характеристическая вязкость должна быть не менее 1, предпочтительно не менее 3 дл/г. Хотя величина ее может составлять до

30 дл/г, обычно она не превышает 8 или 10 дл/г. Хорошие результаты получаются при вязкости 4,5—

8 дл/г, однако результаты часто достигаются при значениях ее Зт5 дл/г.

В соответствии с настоящим изобретением полимеры могут быть получены, обычными способами, например путем гелевой полимеризации в водной среде с последующими сушкой и йзмельченй ем или обратнофазовой полимеризации, после которой часто следует стадия азеотропной ректификации с образованием в результате стабильной суспензии полимера в неводной среде или сухого слоя полимера, который отделяют от неводной среды. Часто предпочитают получать полимер в виде стабильъ ной суспензии мелких (например,разме- ром менее 4 мкм) частиц в маслянистой жидкости путем обратнофазовой по1604152

45

55 лимеризации, после которой обычно проводят азеотропную ректификацию.

Полученный полимер можно затем добавлять к раствору алюмината натрия обычным образом, например, в виде разS бавленного раствора, получаемого путем растворения твердого полимера в воде или смешения с водой суспензии полимера, полученного путем обратнофазовой полимеризации, часто в присутствии эмульгатора для получения суспензий типа мас о в воде.

Данное изобретение может быть использовано для отделения взвешенных твердых неорганических частиц от растворов алюмината натрия любого происхождения. На практике рН таких растворов бывает обычно выше ll как правило вьппе 13, например 13,5, а чаще не менее 14. Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что он является достаточно эффективным даже при повьппенной температуре жидкости, например, при температуре выше 60, а часто и вьппе 80 С.

Обычно подвергаемая обработке жидкость имеет температуру как минимум о

95 С. Удовлетворительные результаты могут быть получены при температурах до 115 С или более высоких темперао турах.

Раствором алюмината натрия может быть любой такой раствор, образующийся в процессе получения алюминия по методу Байера, который необходимо очистить от находящихся в нем во взвешенном состоянии твердых частиц.

Предпочтительно, однако, чтобы эта была суспензия, образующаяся при выщелачивании бокситов горячей гидроокисью натрия, с последующим (при необходимости) разбавлеиием. От этой суспензии отделяют затем путем первичного осаждения красный шлам и промывают его один или несколько раэ.

Отделяемую после первого отстаивания жидкость, которая обычно содержит менее 0,3 мас,Ж взвешенных твердых неорганических частиц,для дальнейшего снижения их содержания и увеличения прозрачности раствора подвергают фильтрации под давлением. Использование полимера в соответствии с настоящим изобретением осуществляется именно на этой стадии, благодаря чему ускоряется ф: льтрация и получается прозрачный раствор с низким содержанием твердых частиц.

Предлагаемый способ можно осуществлять путем добавления полимера к жидкости после стадии первичного осаждения, причем при этом могут ис" пользоваться обычные анионные или неионогенные флокулянты, такие, как крахмал или полиакрилат натрия. Однако хорошие, а во многих случаях отличные результаты могут быть получены в этом случае, если полимер добавлять перед стадией первичного осаждения, Хотя отделение твердых частиц может быть достигнуто и при использовании полимера в качестве единственного флокулянта, од-! нако желательно ускорить его за счет использования укаэанного полимера в комбинации с обычным ионогениым или анионным флокулянтом. Оптимальные результаты достигаются, когда вначале добавляют кватернизованный полимер, а затем уже анцонный или неионогенный флокулянт. Подходящими флокулянтами,которые можно использовать в комбинации с катионным полимером, являются крахмал и водорастворимые синтетические полимеры, например гомополимеры или сополимеры акриловой или метакриловой кислот, или других этиленненасыщенных карбоновых или сульфокислот (обычно в виде натриевой или других водорастворимых солей), или сульфометилированные акриламидbI °

Фильтрацию под давлением, как правило, осуществляют с помощью фильтров Kelly а получаемый фильтрат обычно направляют на стадию осаждения из него гидрата окиси алюминия, Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность процесса сгущения суспензии.

Формула изобретения

1, Способ сгущения шлама, включающий обработку суспензии, полученной в процессе Байера, водорастворимыми синтетическими анионным и катионным флокулянтами с последующим отделением жидкой фазы от твердой, о т л и— ч а ю щ и и с л тем, что, с целью повышения эффективности процесса, в качестве катианного флокулянта используют полимер хлористого 3-метакриламидопропилтриметил аммония или его сополимер с акриламидом, содержащий не менее 25 мас,ь звеньев хлористого

1604152

3-метакриламидопропилтриметил аммония, при этом катионный флокулянт . берут с характеристической вязкостью

2,9-10,5 дл/г и мол.м. 500000—

30000000, 2, Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что катионный флокулянт вводят в суспензию до введения анионного флокулянта, 10

3. Способ по пп.! и 2, о т л и ч аю шийся тем, что после введения анионного флокулянта проводят осаждение взвешенных твердых частиц с последующей фильтрацией жидкости под давлением.

4, Способ по пп.1 и 3, о т л и ч аю шийся тем, что катионный флокулянт вводят перед осаждением взве- 20 шенных твердых частиц с анионным фло-! кулянтом.

Т а б л и ц а 2

Таблица1

Продукт

Продукт

1О 15

В . 0,25 17,0

0 50 8,0

35 1,00 5,9

12,0

6,4

5,2

Т а б л и ц а 3

Мутность (NTU) после перемешнвания в течение, минДоза, мг/л

Продукт

В 0,25 5,8

0 50 !,8

1,00 1,1

4,2

1,9

1 5

Доза, Мутность (NTU ) после

М мг/л перемешивания в течение, мин

А 0,1 19,g 19,0 19,0

0,25 16,5 16,5 15,0

0,5 6,6 6,2 5,3

NTU — нефелометрическое определение мутности.

5. Способ по пп.1 и 3, о т л и— ч а ю шийся тем, что катионный флокулянт вводят после осаждения взвешенных твердых частиц с анионным флонулянтом и перед стадией фильтрации.

6. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что катионный флокулянт добавляют к раствору алюмината натрия, содержащему менее 0,37 взвешенных неорганических твердых частиц, после чего фильтрацию осуществляют под давлением.

7. Способ по пп.1,3 и 6, о т л ич а ю шийся тем, что фильтрацию под давлением осуществляют на фильтре Келли.

8. Способ по п.1, о т.л и ч а юшийся тем, что раствор имеет температуру не менее 60 С и рН не мео нее 13.

Доза, Мутность (NTU) после мг/л перемешивания в течение, мин

1604152

Т а б л и ц а 4

Мутность (кто) Доза, Размер хлопьев мг/л

Характеристическая вязкость, дл/г

МАРТА С, 2,9

Мелкие

Средн/крупные

100

25

7,5

Крупные

Мелкие!

90

100

3,9

Ф

Крупные

7,3

50

7,4

Крупные

10,5

100

Мелкие

Средние

1,3.5

Таблица5

Продукт

Доза мг/л утность (ЯТЦ) перед после

22,5

13,0

14,0

11,0

16,5

12,0

8,3

6 ° 8

Д

Д

Д .Д

К

К

К

0,25

0 5

1,0

2,0

0,25

0,5

1,0

2,0

26,5

28

32

32

15,5

14,5

15,0

l5,0

Составитрль Н. Целикова .

Редактор А. Долинич Техред М.Дидык Корректор Т. Малец

Тираж 410

Заказ 3395

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород! ул. Гагарина,101

0,2

0,5

0,2

0 5

0,2

0,5

0,2

0 5

0,2

0,5

0,2

0,5

0,2

0,5

0,2

0,5

0,2

0,5

0,2

0,5

0,2

0,5

3,8

2,9

2,8

2,3

2,8

2,2

2,5

2,1

2,6

3,2

2,6

2,6

2,3

2,2

2,2

2,1

2,3

2,05

3,2

2,4

2,0

1,95