Способ получения коагулянта - жидкого сульфата алюминия

 

Изобретение предназначено для получения коагулянта - сульфата алюминия. Способ заключается в том, что гидроксид алюминия взаимодействует с серной кислотой, полученный плав разбавляют водой. Взаимодействие гидроксида алюминия проводят с серной кислотой, взятой в количестве 95 - 97% от стехиометрии при температуре 115 - 120^oС в течение 20 - 35 мин в реакторе, состоящем из двух частей, нижней - при соотношении диаметра к высоте 0,5 - 0,6 и верхней - при соотношении 2,0 - 2,2. Взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой осуществляют при перемешивании пропеллерной мешалкой с числом оборотов 50 - 70 в минуту и острым паром с давлением 2 - 3 атм. Образующийся плав сульфата алюминия разбавляют при соотношении плава и воды 1,0 : 1,3 - 1,6 до получения раствора с концентрацией 7,2% Al₂O₃. Данное изобретение позволяет удешевить процесс и повысить качество продукта. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к химической промышленности и цветной металлургии, может быть применено при получении коагулянта - сульфата алюминия с целью использования его в народном хозяйстве для очистки питьевых и сточных вод от загрязнений.

Наиболее близким к техническому решению является способ получения жидкого сульфата алюминия, состоящий во взаимодействии гидроксида алюминия с расчетным количеством серной кислоты (100% от стехиометрии по реакции 2Al(OH)₃+3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃+6H₂O) в вертикальных реакторах, температура в которых поддерживается острым паром 100-105^oC, в течение 1,3-1,5 часа с последующим разбавлением плава сульфата алюминия водой до содержания 7% Al₂O₃. В продукте допускается содержание нерастворимого остатка до 1% и свободной серной кислоты до 0,1% (см. А.К.Запольский, А.А.Баран. "Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды". Химия, Ленинградское отделение, 1987 г., с.50-51).

К недостаткам данного способа необходимо отнести следующее: - удорожание процесса за счет использования стехиометрического количества серной кислоты; - значительная продолжительность проведения процесса; - определенные неудобства при проведении процесса, связанные с возможными выбросами пульпы; - частые чистки реакторов, обусловленные образованием настылей из-за отсутствия интенсивного перемешивания; - некоторые осложнения при перевозке и хранении жидкого сульфата алюминия в зимнее время.

Задачей данного изобретения является удешевление процесса и улучшение качества продукта.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе получения коагулянта - жидкого сульфата алюминия, взаимодействие гидроксида алюминия осуществляют количеством кислоты 95-97% от стехиометрии, при температуре 115-120^oC в течение 20-35 мин.

Разложение гидроксида алюминия серной кислотой проводят в реакторе, состоящем из двух частей - нижней при соотношении диаметра к высоте 0,5-0,6 и верхней - более расширенной при соотношении 2,0-2,2. Взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой осуществляют при перемешивании пропеллерной мешалкой с числом оборотов 50-70 в мин и острым паром при давлении 2-3 атм. Образующийся плав сульфата алюминия разбавляют водой при соотношении плава и воды 1,0:1,3-1,6 до получения раствора с концентрации 7,2% Al₂O₃.

Отличительными существенными признаками предлагаемого технического решения от прототипа являются: - изменение режима разложения гидроксида алюминия серной кислотой; - изменение параметров и конструкции реактора для разложения гидроксида алюминия; - разбавление плава до оптимальной концентрации раствора по оксиду алюминия.

В данном способе количество серной кислоты составляет 95-97% от стехиометрии, температура повышена до 115-120^oC, а время разложения уменьшено до 25-30 мин. При этом качество конечного продукта существенно улучшилось - уменьшилось количество нерастворимого остатка в 3-4 раза при полном отсутствии свободной серной кислоты. Это стало возможным при изменении соотношения между диаметром и высотой реактора для разложения гидроксида алюминия и создании над основным реактором буферной зоны путем его расширения, а также более интенсивном перемешивании пульпы пропеллерной мешалкой и острым паром. В этих условиях удается подавать кислоту с необходимой скоростью и достигнуть оптимальной концентрации по серной кислоте, равной около 50%, а затем поддерживать эту концентрацию в течение всего взаимодействия серной кислоты с гидроксидом алюминия, что приводит к высокой степени разложения гидроксида алюминия даже при количестве кислоты ниже стехиометрического, незначительному количеству нерастворимого остатка и полному отсутствию свободной серной кислоты. Образующиеся при этом большие объемы газов при повышенных температурах по сравнению с прототипом гасятся расширенной верхней частью реактора, что не приводит к выбросам пульпы. Этому же способствует комбинированное перемешивание пульпы пропеллерной мешалкой с числом оборотов 50-70 в минуту и острым паром под давлением 2-3 атм, что позволяет ликвидировать перегревы пульпы в объеме реактора.

Повышение концентрации раствора сульфата алюминия до 7,2% по Al₂O₃ при разбавлении плава снижает температуру образования кристаллогидратов сульфата алюминия в растворе - (12-15^oC), что позволяет осуществлять транспортировку готового продукта при более низких температурах в зимнее время.

Примеры осуществления способа.

По данному способу раствор сульфата алюминия получают взаимодействием гидроксида алюминия с серной кислотой концентрацией 92% при количестве кислоты 95% от стехиометрии, температуре 120^oC и времени 30 мин в реакторе, нижняя часть которого имеет высоту 3 м и диаметр 1,5 м, а верхняя с высотой 1,0 м и диаметром 2,2 м. Перемешивание пульпы осуществляют пропеллерной мешалкой с числом оборотов 60 в мин и острым паром под давлением 3 атм. Образующийся плав перекачивают в емкость 10 м³ и разбавляют водой при соотношении 1,0:1,5 до получения раствора с концентрацией 7,2% Al₂O₃. Полученный продукт содержит 0,3% нерастворимого остатка при полном отсутствии свободной серной кислоты.

Результаты опытов по данному способу представлены в таблице, из которой видно, что наилучшее качество продукта получено при количестве кислоты, равном 95-97% от стехиометрии при температуре 120^oC, времени 30 мин и разбавлении плава до 7,2% Al₂O₃.

Сравнение предложенного способа с прототипом позволяет выявить несравненные преимущества первого как по снижению затрат, так и качеству продукции.

Формула изобретения

1. Способ получения коагулянта - жидкого сульфата алюминия, включающий взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой с последующим разбавлением плава водой, отличающийся тем, что взаимодействие гидроксида алюминия проводят с серной кислотой, взятой в количестве 95 - 97% от стехиометрии, при температуре 115 - 120^oС в течение 20 - 35 мин в реакторе, состоящем из двух частей, нижней при соотношении диаметра к высоте 0,5 - 0,6, и верхней - при соотношении 2,0 - 2,2.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой осуществляют при перемешивании пропеллерной мешалкой с числом оборотов 50 - 70 в минуту и острым паром с давлением 2 - 3 атм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что образующийся плав сульфата алюминия разбавляют при соотношении плава и воды 1,0 : 1,3 - 1,6 до получения раствора с концентрацией 7,2% Al₂O₃.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3