Способ выделения пигмента из водной суспензии

 

Изобретение относится к способу выделения пигмента из водной суспензии и может быть использовано в химической промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что водная суспензия пигмента, содержащая растворимые примеси, предварительно охлаждается до достижения метастабильного состояния раствора примесей, а затем обрабатывается в осадительной центрифуге до образования двухслойного осадка, наружный слой которого образуют кристаллы примесей, при отводе водного фугата, используемого затем для промывки слоя пигмента. Согласно изобретению происходит сокращение расхода промывной жидкости при выделении пигмента. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к способам концентрирования твердой фазы и может быть использовано в химической промышленности и смежных отраслях.

В современной технологии производства пигментов удаление растворимых примесей и выделение пигмента осуществляется методом фильтрования с последующим отжимом и промывкой осадка [Жужиков В.А. Фильтрование. - М.: Химия, 1980. - С. 229, 210]. Недостатком данного способа является наличие дополнительной стадии фильтрования после промывки, а также повышенный расход промывной жидкости.

Известен способ выделения пигментов путем подачи суспензии в осадительную центрифугу с отводом осветленного фугата [Шкоропад Д.Е., Новиков О. П. Центрифуги и сепараторы для химических производств. - М.: Химия, 1987. - С. 149, 142-143] . Однако, при наличии растворимых примесей в водной суспензии пигмента, отводимый фугат содержит растворимые примеси и не пригоден для повторного использования, а промывка осадка требует повышенного расхода промывной жидкости для вымывания растворимых примесей.

Технической задачей данного изобретения является сокращение расхода промывной жидкости при выделении пигмента.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в способе выделения пигмента из водной суспензии содержащей растворимые примеси, заключающемся в обработке суспензии в осадительной центрифуге до образования слоя осадка пигмента, отводе фугата в виде водного раствора примесей и последующей промывке осадка, водную суспензию предварительно охлаждают до достижения метастабильного состояния раствора примесей, а обработку в осадительной центрифуге ведут до образования двухслойного осадка, причем наружный слой образуют кристаллы примесей при отводе водного фугата, промывку осадка пигмента проводят водным фугатом.

За счет предварительного охлаждения водной суспензии до достижения метастабильного состояния раствора примесей в нем образуется большое количество субмикронных зародышей кристаллов, которые до наступления самопроизвольной кристаллизации находятся в кинетическом равновесии с раствором.

За счет наложения поля центробежных сил на охлажденную водную суспензию при ее обработке в осадительной центрифуге одновременно происходит осаждение частиц пигмента на стенку ротора, а также увеличение скорости образования зародышей, срастание их в микроблоки кристаллов. В результате нарушается кинетическое равновесие с раствором, что приводит к возникновению устойчивого микрокристаллика и началу процесса кристаллизации. За счет воздействия поля центробежных сил кристаллы примесей будут осаждаться на слой частиц пигмента, что приведет к образованию двухслойного осадка.

За счет осаждения растворимых примесей в виде кристаллов, фугат, отводимый из осадительной центрифуги, будет содержать преимущественно воду.

За счет освобождения водного фугата от растворимых примесей достигается возможность использования его для промывки слоя пигментов после удаления наружного слоя кристаллов примесей, например, механическим путем.

Следует подчеркнуть, что предварительное переохлаждение раствора за верхнюю границу метастабильного состояния раствора примесей приводит к его пересыщению и началу самопроизвольной кристаллизации. Если такую суспензию, содержащую частицы пигмента и кристаллов примесей, поместить в осадительную центрифугу, то под действием центробежных сил начнется одновременное их осаждение, причем в слое частиц пигмента будут содержаться кристаллы примесей, что затрудняет их последующее разделение.

За счет того, что влага, содержащаяся в осадке пигмента, после отвода фугата и съема наружного слоя кристаллов примесей, является обедненной растворимыми примесями, значительно сокращается расход промывной жидкости.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходную водную суспензию предварительно подвергают охлаждению до температуры, соответствующей достижению метастабильного состояния растворимых примесей, а затем подают в осадительную центрифугу. Обработку в осадительной центрифуге проводят до образования на стенке сплошного ротора двухслойного осадка. Внутренний слой осадка, примыкающий к стенке ротора, состоит из частиц пигмента, а наружный слой - из кристаллов растворимых примесей. Отводимый фугат будет состоять преимущественно из воды, содержание которой в исходной суспензии превышает 60%.

После завершения образования двухслойного осадка и отвода чистого фугата счищают предварительно слой кристаллов примесей, а осадок пигмента подвергают промывке промывной жидкости, в качестве которой используют водный фугат.

Пример 1.

Проводилась очистка водной суспензии гамма-кислоты, содержание которой составляло 8,2%. Растворимые примеси представляли сульфаты натрия (15,1%) и калия (3%). Суспензия предварительно охлаждалась до 22^oC. Разделение охлажденной суспензии проводили в лабораторной центрифуге (WIROWKA WE-2) с окружной скоростью до 5000 об/с, фактор разделения 1100. Для получения сравнительных данных параллельно анализировали продукт, получаемый промывкой на фильтре-прессе и продукт, полученный путем двойной репульпации. Контроль за эффективностью процесса выделения пигмента осуществляли по конечному содержанию вымываемой примеси (сульфата натрия) в сухом продукте, растворимости и расходу водного фугата на промывку. Результаты приведены в табл. 1.

Пример 2.

Проводилась очистка водной суспензии И-кислоты, содержание которой составляло 5,78%. Растворимые примеси составляли также соли сульфата натрия с содержанием 18,11%. Суспензию охлаждали предварительно до 25^oC. Разделение проводили в той же центрифуге. Остальное аналогично предыдущему примеру. Результаты приведены в табл. 2.

Анализ полученных результатов показывает, что применение предлагаемого способа позволяет снизить концентрацию растворимых примесей в пигменте и значительно сократить расход жидкости на промывку пигмента.

Дополнительным преимуществом предлагаемого способа выделения пигмента из водной суспензии, содержащей растворимые примеси, является использование в качестве промывной жидкости водного фугата, что дает возможность организовать экологически чистую безотходную технологию выделения пигмента с замкнутым циклом по воде.

Формула изобретения

1. Способ выделения пигмента из водной суспензии, содержащей растворимые примеси, заключающийся в обработке суспензии в осадительной центрифуге до образования слоя осадка пигмента, отводе фугата в виде водного раствора примесей и последующей промывке осадка, отличающийся тем, что водную суспензию предварительно охлаждают до достижения метастабильного состояния раствора примесей, а обработку в осадительной центрифуге ведут до образования двухслойного осадка, причем наружный слой образуют кристаллы примесей, при отводе водного фугата.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что промывку осадка пигмента проводят водным фугатом.

РИСУНКИ

Рисунок 1