Способ подготовки сорбционно-фильтрующего цеолитового материала

 

Изобретение относится к технологии подготовки сорбционно-фильтрующего цеолитового материала и может быть использовано для очистки промышленных и сточных вод. Природный цеолитовый материал подвергают обогащению на концентрационном столе, электромагнитной сепарации, грануляции. В качестве связующего агента при грануляции используют монтмориллонит. Техническим результатом изобретения является получение сорбционно-фильтрующего цеолитового материала, не содержащего окисных и гидроокисных форм железа, обладающего более высокой адсорбционной способностью открытой пористостью, достаточной удельной поверхностью, механической прочностью, термоустойчивостью. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к технологии подготовки сорбционно-фильтрующего цеолитового материала и может быть использовано для очистки промышленных и сточных вод.

Известен способ предварительной подготовки цеолитового материала, включающий его нагрев до 250°-450°С и охлаждение до - 100°С. С целью повышения и стабилизации сорбционной емкости цикл нагрев - охлаждение проводят не менее 85 раз (а.с. 1225810 СССР, кл. С 01 В 33/28, 1986).

Недостатком данного способа являются трудности, связанные с реализацией данного способа в промышленном масштабе.

Известен способ получения фильтровального материала путем измельчения его в дробилках первичного и вторичного дробления, рассева и отбора частиц размером 30-50 мкм воздушной сепарацией, обжига посредством кратковременного нагрева до 900-1000°С в факеле вихревой форсунки (а.с. 186989 СССР, кл. С 01 В 33/26, 1966).

Недостатками способа являются:

- существенная зависимость фильтрующей способности материала от присутствия вмещающих примесей. Так, присутствие в цеолитовом материале монтмориллонита обуславливает эффект цементации, что наиболее ярко проявляется при использовании мелких фракций;

- посредством селективного дробления не удается удалить нежелательно присутствующие в цеолитовом материале окисные и гидроокисные формы железа, выступающие источником его вноса в объекты очистки.

Наиболее близким является способ подготовки сорбционно-фильтрующего цеолитового материала, включающий дробление, измельчение, классификацию, обогащение на концентрационных столах, электромагнитную сепарацию и обработку раствором соляной кислоты (RU 2035994, 15.12.1993). Однако полученный продукт не обладает высокой степенью извлечение железа и марганца из водных растворов.

Техническим результатом изобретения является получение сорбционно-фильтрующего цеолитового материала, освобожденного от окисных и гидроокисных форм железа, обладающего улучшенными физико-химическими свойствами и повышенной емкостью по ионам железа и марганца.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе подготовки сорбционно-фильтрующего цеолитового материала, включающем дробление, измельчение, классификацию, обогащение на концентрационном столе, электромагнитную сеперацию, обработку раствором соляной кислоты, измельченный продукт классифицируют на классы 0,1-0,2 мм, 0,05-0,1 мм, после электромагнитной сепарации продукт обогащения гранулируют с добавлением монтмориллонита в количестве 8-10%, гранулы термообрабатывают вначале при 25-30°С в течение 3,0-3,5 часов, а затем нагревают до 560-600°С и выдерживают при данной температуре 2,5-3 часа, после чего проводят обработку соляной кислотой и повторно термообрабатывают при 280-300°С.

Обогащение цеолитового материала с помощью концентрационного стола и электромагнитной сепарации способствует отделению цеолитового минерала (клиноптилолита, шабазита, морденита) от минералов примесей - полевого шпата, кварца, кальцита, плагиоклаза, а также нежелательно присутствующих окислов и гидроокислов железа, представленных лимонитом, гематитом, гетитом, которые в процессе очистки могут вносить различные формы железа в водные объекты, подвергаемые кондиционированию, и снижать эффективность процесса нормализации концентрации загрязняющих ингредиентов до предельно допустимых норм.

Использование мелкой фракции цеолита 0,5-1 мм и ниже зачастую обуславливает эффект цементации сорбирующего материала, снижение его грязеемкости, скорости фильтрации, что негативно сказывается на результатах водоочистки. В этой связи положительный эффект достигается посредством грануляции цеолитового материала. Наличие глинистой (монтмориллонитовой) составляющей в структуре цеолитов, достигающей 10-20% и выше позволяет использовать ее в качестве связующего агента при грануляции. Заявленные термообработка и кислотная активация способствуют повышению обменной емкости цеолита.

Гранулированные цеолиты обладают более высокой адсорбционной способностью, вследствие открытой пористости, и достаточной удельной поверхностью, механической прочностью, термоустойчивостью, что позволяет использовать их в различных режимах водоподготовки, обеспечивая высокую степень очистки.

На чертеже представлена схема способа подготовки сорбционно-фильтрующего материала, включающая последовательно дробление, измельчение, классификацию, обогащение на концентрационном столе, электромагнитную сепарацию.

Пример.

Способ подготовки сорбционно-фильтрующего цеолитового материала осуществляется следующим образом. Цеолитовый материал дробят на щековой дробилке до класса 2 мм, измельчают на стержневой мельнице до крупности 0,2 мм, классифицируют на классы 0,1-0,2 мм, 0,05-0,1 мм и направляют для обогащения на концентрационный стол, где получают монтмориллонитовый, цеолитовый (I) и кварц-полевошпатовый концентраты.

Цеолитовый (I) концентрат подвергают электромагнитной сепарации, получают цеолитовый (II) концентрат с незначительными примесями монтмориллонита и освобожденный от магнитной фракции, содержащей окисные и гидроокисные формы железа. Продукт обогащения подвергают грануляции. В качестве связующего агента при грануляции используют монтмориллонит, который добавляют в количестве 8-10% от веса цеолита, перемешивают, увлажняют, гранулируют до размера гранул 0,5-3 мм, термообрабатывают при 25-30°С в течение 3,0-3,5 часа, нагревают со скоростью 15-20°С/мин до 560-600°С, выдерживают при указанной температуре 2,5-3,0 ч, затем обрабатывают 0,1 N НСl, повторно нагревают со скоростью 15-20°С/мин до 280-300°С и выдерживают при этой температуре 1,0-1,5 ч.

Подготовленный таким образом цеолит используют в качестве сорбционно-фильтрующего материала при очистке природных и сточных вод от взвешенных веществ, цветности, мутности, ионов тяжелых металлов, аммония, нефтепродуктов.

Брали обогащенный гранулированный цеолит различной крупности и загружают в колонну послойно с чередованием крупных и мелких гранул в следующей последовательности: первый слой, равный 1/3 V, где V - общий объем, занимаемый сорбентом, загружали гранулами крупностью 2-3 мм, второй слой, равный 1/6 V, загружали гранулами крупностью 1-2 мм, третий слой, равный 1/6 V, загружали гранулами крупностью 0,5-1 мм, четвертый слой, равный 1/3 V, загружали гранулами крупностью 2-3 мм. Загрязненную воду, содержащую, мг/дм³:

Взвешенные вещества 20-25

Мутность 4-5

Цветность, град 15-25

Железо 2-3

Марганец 0,2-0,5

Нефтепродукты 10-15

Азот аммиака 2-3

пропускали через колонну диаметром 200 мм, высотой загрузки 1 м со скоростью 6-10 м/ч. Полученные результаты приведены в таблице.

Применение обогащенного и гранулированного цеолитового материала обеспечивает качество очищаемой воды, соответствующее гигиеническим требованиям к ее составу и свойствам.

Формула изобретения

Способ подготовки сорбционно-фильтрующего цеолитового материала, включающий дробление, измельчение, классификацию, обогащение на концентрационном столе, электромагнитную сеперацию, обработку раствором соляной кислоты, отличающийся тем, что измельченный продукт классифицируют на классы 0,1-0,2 мм, 0,05-0,1 мм, после электромагнитной сепарации продукт обогащения гранулируют с добавлением монтмориллонита в количестве 8-10%, гранулы термообрабатывают вначале при 25-30°С в течение 3,0-3,5 ч, а затем нагревают до 560-600°С и выдерживают при данной температуре 2,5-3 ч, после чего проводят обработку соляной кислотой и повторно термообрабатывают при 280-300°С.

РИСУНКИ

Рисунок 1