Способ получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта


 


Владельцы патента RU 2421400:

Учреждение Российской академии наук Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН (ИХТРЭМС КНЦ РАН) (RU)

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при получении кремнеземсодержащих растворов солей алюминия, применяемых в качестве коагулянтов-флокулянтов для очистки сточных и питьевых вод, а также осаждения твердых взвесей из минеральных суспензий при очистке больших объемов высокомутной воды. Для осуществления способа проводят обработку измельченного

нефелинсодержащего сырья 20-35% раствором серной кислоты при расходе кислоты 70-100% от стехиометрически необходимого количества в течение 5-120 секунд при поддержании температуры в пределах 70-100°С. Полученную суспензию, состоящую из алюминийкремнийсодержащего раствора и нерастворимых минеральных частиц, разбавляют водой и отделяют нерастворимые минеральные частицы от алюминийкремнийсодержащего раствора коагулянта-флокулянта. Предпочтительно суспензию разбавлять водой до обеспечения концентрации SiO2 не более 40 г/л. Способ обеспечивает повышение эффективности получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта за счет интенсификации способа, обеспечивает степень полимеризации кремнекислоты при кислотной обработке сырья до 78%, а также позволяет увеличить степень извлечения Al2O3 до 97,6%, a SiO2 - до 92,4%. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при получении кремнеземсодержащих растворов солей алюминия, применяемых в качестве коагулянтов-флокулянтов для очистки сточных и питьевых вод, а также осаждения твердых взвесей из минеральных суспензий при очистке больших объемов высокомутной воды, например коммунальных, ливневых, рудничных стоков, оборотной воды крупных обогатительных фабрик и др.

В настоящее время при очистке сточных и питьевых вод в качестве коагулянта широко используются соли алюминия. Подавляющую часть этих солей получают путем кислотного растворения дорогостоящего гидроксида алюминия. Экономически более эффективно производить алюминийсодержащие коагулянты из природного алюмосиликатного сырья: нефелина, бокситов, каолинов и др. Известно также, что добавка активной кремнекислоты к растворам солей алюминия значительно повышает эффективность очистки воды, так как растворимый кремнезем при сгущении коагуляционных осадков выполняет функцию флокулирующего агента. Как правило, такие коагулянты-флокулянты готовят путем смешения растворов жидкого стекла (силиката натрия) и солей алюминия. Для повышения флокулирующего действия кремнезема кремнеземсодержащие растворы солей алюминия подвергают вызреванию путем подогрева и выдержки с частичной полимеризацией кремнекислоты.

Известен способ получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта (см. пат. 2225838 РФ, МПК7 C01F 7/56, 7/74, C02F 1/52, 2002) путем обработки алюмосиликатного сырья, в частности нефелина, разбавленной 9% серной или соляной кислотой, отделения раствора выщелачивания фильтрованием от нерастворимого остатка, введения в раствор 15-30 мас.% концентрированной серной или соляной кислоты и нагревания подкисленного раствора до 35-80°С в течение 10-120 минут с полимеризацией кремнекислоты и получением алюмокремниевого коагулянта, содержащего 10-95%, предпочтительно 11-42%, полимерных форм диоксида кремния от его общего содержания.

Недостатками данного способа являются необходимость введения в раствор выщелачивания концентрированных растворов серной или соляной кислоты, что приводит к закислению реагента и ограничивает его применение только очисткой высокощелочных вод. Использование при разложении алюмосиликатного сырья разбавленной (9%) серной или соляной кислоты ведет к пониженному извлечению из него алюминия и кремния и требует применения реакторов больших объемов и длительной обработки сырья. Необходимость продолжительного перемешивания больших объемов реакционной массы и нагрева получаемых растворов для полимеризации кремнекислоты приводит к увеличению энергетических затрат. Все это снижает эффективность получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта (см. пат. 2039711 РФ, МПК6 C02F 1/52, C01F 7/26, 7/28, 1995), включающий обработку нефелинсодержащего сырья, измельченного до крупности не более 120 мкм, водным раствором серной или соляной кислоты или их водным раствором, содержащим соль алюминия или железа, в течение 5-30 минут при температуре 20-80°С и перемешивании с получением суспензии. Расход кислоты составляет 50-85% от стехиометрически необходимого количества для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами сырья. Водный раствор серной или соляной кислоты или их солевой раствор может содержать 1-170 г/л свободной серной или соляной кислоты. При использовании чистого водного раствора серной кислоты ее концентрация должна составлять 50-170 г/л (5,0-15,4%), а время кислотной обработки - не менее 20 минут. Полученную суспензию отстаивают с отделением декантацией жидкой фазы, которую при необходимости разбавляют водой для исключения желатинизации. Наибольшее извлечение Al2O3 составляет 89%, SiO2 - 89%.

Недостатком известного способа является относительно высокая длительность сернокислотной обработки нефелинсодержащего сырья, низкая степень полимеризации кремнекислоты при кислотной обработке сырья, что снижает флокулирующую способность реагента, а также недостаточно высокая степень извлечения алюминия и кремния из исходного сырья. Указанные недостатки снижают эффективность получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта за счет интенсификации способа, обеспечения более высокой степени полимеризации кремнекислоты при кислотной обработке сырья и увеличения степени извлечения из него алюминия и кремния.

Технический результат достигается тем, что в способе получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта путем обработки измельченного нефелинсодержащего сырья водным раствором серной кислоты при повышенной температуре и перемешивании с получением суспензии, состоящей из алюминийкремнийсодержащего раствора и нерастворимых минеральных частиц, разбавления суспензии водой, отделения нерастворимых минеральных частиц от алюминийкремнийсодержащего раствора, причем расход кислоты задают с учетом стехиометрически необходимого количества для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами сырья, согласно изобретению используют 20-35% раствор серной кислоты при расходе кислоты 70-100% от стехиометрически необходимого количества, а сернокислотную обработку сырья ведут в течение 5-120 секунд при поддержании температуры в пределах 70-100°С.

Достижению технического результата способствует то, что суспензию разбавляют водой до обеспечения концентрации SiO2 не более 40 г/л.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем. Кислотное разложение нефелина (Na,K)2OAl2O3·2SiO2, входящего в состав нефелинсодержащего сырья, сопровождается переводом в раствор не только кислоторастворимых компонентов Al2O3, Na2O, K2O, но и его кремниевой составляющей. Разложение нефелина серной кислотой осуществляется согласно реакции:

(Na,K)2OAl2O3·2SiO2+8Н++4SO42-+nH2O→2(Na,K)++2Al3++4SO42-+2SiO44-+8H++nH2O →2(Na,K)++2Al3++4SO42-+2Si(OH)4+nH2O.

Компенсация положительно заряженными ионами водорода отрицательного заряда иона SiO44- приводит к тому, что конечным продуктом реакции являются соли алюминия, щелочных элементов и слабодиссоциированная метакремниевая кислота (Si(OH)4=H4SiO4), которая, полимеризуясь, образует последовательно коллоидные частицы, золи и гели. Скорость процесса полимеризации, а следовательно, и характер получаемых продуктов, определяется концентрацией кремнекислоты в растворах и их температурой.

При использовании полученных растворов в процессах водоочистки кремнекислота наиболее эффективно проявляет флокулирующее действие в том случае, если она находится в растворе в виде золя. Это обусловливает необходимость выдержки (вызревания) кремнеземсодержащего раствора коагулянта-флокулянта. В случае образования геля (желатинизации раствора) флокулирующее действие кремнекислоты снижается. Кроме того, кислотное разложение нефелина в силу его высокой химической активности проходит очень быстро и сопровождается выделением до 240 кал тепла на 1 г нефелина. Было установлено, что практически полное разложение нефелина 20-35% серной кислотной происходит в течение 5-120 секунд при поддержании температуры реакционной массы в пределах 70-100°С за счет теплоты реакции и начальной температуры используемой кислоты. При соблюдении этих параметров продукты реакции сохраняют жидкотекучесть, что свидетельствует лишь о частичной полимеризации переходящей в раствор кремнекислоты без образования гелеобразных масс.

Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.

Использование при обработке нефелинсодержащего сырья водного раствора серной кислоты с концентрацией 20-35% обеспечивает в течение короткого периода взаимодействия необходимую степень разложения нефелина в нефелинсодержащем сырье и требуемый температурный режим при снижении объема материальных потоков. При концентрации раствора серной кислоты менее 20% не обеспечивается необходимый температурный режим за счет теплоты реакции, возрастает длительность обработки и получается суспензия с недостаточной степенью полимеризации кремнекислоты. При повышении концентрации кислоты выше 35% снижается извлечение алюминия и кремния в раствор вследствие недостатка жидкой фазы в системе, увеличивается опасность получения гелеобразных продуктов реакции в процессе разложения сырья. При этом температура реакционной массы повышается выше 100°С, что вызывает сильное парообразование и может привести к выбросу продуктов из реактора.

Расход кислоты 70-100% от стехиометрически необходимого количества позволяет регулировать pH получаемой суспензии и соответственно алюминийкремнийсодержащего раствора. При расходе кислоты в пределах 70-80% получают растворы коагулянта-флокулянта с pH 2,5-3,2 для обработки подкисленных вод, а при расходе 90-100% - с pH 1,0-2,5 для обработки подщелоченных вод. Расход кислоты менее 70% от стехиометрически необходимого количества приводит к существенному снижению извлечения алюминия и кремния, а расход кислоты более 100% нежелателен по причине закисления получаемого коагулянта-флокулянта при том же извлечении алюминия и кремния.

Проведение сернокислотной обработки сырья в течение 5-120 секунд позволяет практически полностью разложить нефелин в составе нефелинсодержащего сырья серной кислотой в интервале ее концентраций от 20% до 35%. При снижении длительности обработки менее 5 секунд не достигается необходимая полнота смешения реагентов, что приводит к недоразложению нефелина, а обработка сырья в течение более 120 секунд удлиняет процесс разложения сырья, не приводя к увеличению степени разложения нефелина и повышению извлечения алюминия и кремния в раствор. При этом появляется риск желатинизации реакционной массы в процессе кислотной обработки сырья.

Поддержание температуры в пределах 70-100°С позволяет рационально использовать теплоту реакции разложения нефелина и обеспечить в выбранном интервале концентраций серной кислоты необходимую степень полимеризации кремнекислоты при кислотной обработке сырья. При температуре менее 70°С снижается степень полимеризации кремнекислоты, а увеличение температуры более 100°С нежелательно по причине образования гелеобразных продуктов реакции и повышенного паровыделения, которое может привести к выбросу продуктов из реактора, и риска желатинизации продуктов реакции в процессе кислотной обработки.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в повышении эффективности получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта за счет интенсификации способа, обеспечения более высокой степени полимеризации кремнекислоты при кислотной обработке сырья и увеличения степени извлечения из него алюминия и кремния.

В частном случае осуществления изобретения предпочтительны следующие режимные параметры.

Разбавление суспензии водой до обеспечения концентрации SiO2 в растворе предпочтительно не более 40 г/л обусловлено тем, что при более высокой концентрации SiO2 образующаяся при сернокислотной обработке суспензия становится склонной к быстрой желатинизации. Во избежание этого полученную реакционную массу на выходе из реактора необходимо разбавлять водой, причем степень разбавления определяется в каждом конкретном случае сроками использования полученного реагента для водоочистки. При этом чем более длительный срок хранения, тем выше должна быть степень разбавления. Если суспензию подают непосредственно на водоочистку, то разбавление суспензии происходит при ее смешении с очищаемой водой.

Вышеуказанный частный признак изобретения позволяет осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения повышения эффективности получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта.

В общем случае способ получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта для очистки воды согласно изобретению осуществляют следующим образом.

В качестве нефелинсодержащего сырья используют нефелиновый концентрат, нефелиновую пыль, выделяемую в гидроциклонах и электрофильтрах печей сушки нефелинового концентрата, хвосты апатитовой и нефелиновой флотации и нефелиновые сиениты, содержащие в своем составе не менее 50% нефелина. Путем интенсивного смешения в теплоизолированном реакторе воды и концентрированной серной кислоты готовят 20-35% раствор кислоты, в который быстро вводят измельченное нефелинсодержащее сырье. Расход кислоты задают с учетом стехиометрически необходимого количества для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами нефелинсодержащего сырья. Изменением расхода кислоты в пределах 70-100% обеспечивается необходимый pH получаемого коагулянта-флокулянта. Смешение вышеуказанных компонентов может быть и иным: они могут смешиваться одновременно или путем предварительного смешения нефелинсодержащего сырья с водой как в реакторе, так и вне его и введения в образовавшуюся суспензию необходимого количества серной кислоты, или другим технологически приемлемым путем. Температуру обработки сырья в выбранных пределах 70-100°С регулируют путем нагрева или охлаждения приготовленного раствора серной кислоты указанной концентрации с учетом теплоты реакции. Кислотную обработку сырья ведут при интенсивном перемешивании в течение 5-120 секунд с получением суспензии, состоящей из концентрированного алюминийкремнийсодержащего раствора, в котором SiO2 присутствует в частично полимеризованном виде, и нерастворимых минеральных частиц. Для исключения желатинизации суспензию разбавляют водой, количество которой обусловлено сроками хранения и транспортировки коагулянта-флокулянта. Предпочтительно разбавлять суспензию водой до обеспечения концентрации SiO2 не более 40 г/л с последующим отстаиванием и отделением нерастворимых минеральных частиц от алюминийкремнийсодержащего раствора. Длительность отстаивания суспензии обусловлена различными факторами, в частности количеством присутствующих в ней тонкодисперсных взвесей нерастворимых минеральных частиц, которые могут играть положительную роль при водоочистке, выполняя функцию "утяжелителей", повышающих скорость осаждения коагуляционных осадков, образующихся при обработке воды. Отделение алюминийкремнийсодержащего раствора от осадка нерастворимых минеральных частиц можно осуществить декантацией, фильтрацией или центрифугированием с последующей промывкой осадка. Полученную суспензию коагулянта-флокулянта можно сразу же подавать на водоочистку, при этом разбавление суспензии происходит при ее смешении с очищаемой водой.

Сущность и преимущества заявленного способа могут быть более наглядно проиллюстрированы следующими примерами.

Пример 1. В теплоизолированном реакторе, снабженном пропеллерной мешалкой, путем смешения 236 мл воды и 60 мл концентрированной серной кислоты готовят 30% раствор кислоты в количестве, обеспечивающем 100% ее расход для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами нефелинового концентрата, содержащего 86% нефелина. Состав концентрата, мас.%: Al2O3 - 28,48, SiO2 - 43,4, Fe2O3 - 3,2, Na2O - 14,25, K2O - 7,24, прочие - 3,18. Гранулометрический состав концентрата, мкм: +400-315 - 3,81%, -315+250 - 7%, +250+160 - 11%, -160+100 - 27%, -100+50 - 25%, -50 - 26,2%. В полученный раствор серной кислоты вводят 100 г концентрата и интенсивно перемешивают в течение 10 секунд с образованием суспензии, состоящей из алюминийкремнийсодержащего раствора и нерастворимых минеральных частиц. За счет тепла, выделяющегося при разбавлении кислоты и теплоты реакции, температура суспензии повышается до 100°С. В суспензию добавляют 692 мл воды, при этом ее объем возрастает до 1024 мл. Отстаиванием отделяют нерастворимый осадок в количестве 21 г. Полученный раствор алюмокремниевого коагулянта-флокулянта с pH 1 содержит 25,2 г/л Al2O3 и 36,1 г/л SiO2, 78% которого находится в полимеризованной форме. Извлечение Al2O3 составляет 97%, SiO2 - 92%.

Пример 2. В теплоизолированном реакторе, снабженном пропеллерной мешалкой, путем смешения 286 мл воды и 42 мл концентрированной серной кислоты готовят 20% раствор кислоты в количестве, обеспечивающем 70% ее расход для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами нефелинового концентрата по Примеру 1. В полученный раствор кислоты вводят 100 г концентрата и интенсивно перемешивают в течение 120 секунд с образованием суспензии, состоящей из алюминийкремнийсодержащего раствора и нерастворимых минеральных частиц. За счет тепла, выделяющегося при разбавлении кислоты и теплоты реакции, температура суспензии повышается до 70°С. В суспензию добавляют 364 мл воды, при этом ее объем возрастает до 786 мл. Отстаиванием отделяют нерастворимый осадок в количестве 24 г. Полученный раствор алюмокремниевого коагулянта-флокулянта с pH 3,2 содержит 28,5 г/л Al2O3 и 40 г/л SiO2, 47,8% которого находится в полимеризованной форме. Извлечение Al2O3 составляет 84,3%, SiO2 - 81%.

Пример 3. В теплоизолированном реакторе, снабженном пропеллерной мешалкой, путем смешения 167 мл воды и 54 мл концентрированной серной кислоты готовят 35% раствор кислоты в количестве, обеспечивающем 90% ее расход для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами нефелинового концентрата по Примеру 1. Полученный раствор кислоты охлаждают до 10°С, вводят в него 100 г концентрата и интенсивно перемешивают в течение 10 секунд с образованием суспензии, состоящей из алюминийкремнийсодержащего раствора и нерастворимых минеральных частиц. За счет тепла, выделяющегося при разбавлении кислоты и теплоты реакции, температура суспензии повышается до 95°С. В суспензию добавляют 668 мл воды, при этом ее объем возрастает до 925 мл. Отстаиванием отделяют нерастворимый осадок в количестве 23 г. Полученный раствор алюмокремниевого коагулянта-флокулянта с pH 2 содержит 27,4 г/л Al2O3 и 36 г/л SiO2, 69% которого находится в полимеризованной форме. Извлечение Al2O3 составляет 95%, SiO2 - 90%.

Пример 4. В теплоизолированном реакторе, снабженном пропеллерной мешалкой, путем смешения 237 мл воды и 61 мл концентрированной серной кислоты готовят 30% раствор кислоты в количестве, обеспечивающем 100% ее расход для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами нефелиновой пыли, выделяемой в гидроциклонах и электрофильтрах печей сушки нефелинового концентрата, содержащей 86,5% нефелина, 95% которой представлено частицами менее 80 мкм и которая близка по химическому составу к нефелиновому концентрату (28,6% - Al2O3, 43,2% - SiO2). В полученный раствор кислоты вводят 100 г нефелиновой пыли и интенсивно перемешивают в течение 5 секунд с образованием суспензии, состоящей из алюминий-кремнийсодержащего раствора и нерастворимых минеральных частиц. За счет тепла, выделяющегося при разбавлении кислоты и теплоты реакции, температура суспензии повышается до 100°С. В суспензию добавляют 697 мл воды, при этом ее объем возрастает до 1024 мл. Отстаиванием отделяют нерастворимый осадок в количестве 20 г. Полученный раствор алюмокремниевого коагулянта-флокулянта с pH 1,1 содержит 25,3 г/л Al2O3 и 37,2 г/л SiO2, 78% которого находится в полимеризованной форме. Извлечение Al2O3 составляет 97,6%, SiO2 - 92,4%.

Пример 5. В теплоизолированном реакторе, снабженном пропеллерной мешалкой, путем смешения 188 мл воды и 48 мл концентрированной серной кислоты готовят 30% раствор кислоты в количестве, обеспечивающем 100% ее расход для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами хвостов апатитовой флотации, содержащими 63% нефелина. Состав хвостов апатитовой флотации, мас.%: Al2O3 - 24,0, SiO2 - 42,2, Fe2O3 - 6,8, Na2O - 11, K2O - 6, крупность - менее 400 мкм. В полученный раствор кислоты вводят 100 г хвостов апатитовой флотации и интенсивно перемешивают в течение 30 секунд с образованием суспензии, состоящей из алюминийкремнийсодержащего раствора и нерастворимых минеральных частиц. За счет тепла, выделяющегося при разбавлении кислоты и теплоты реакции, температура суспензии повышается до 84°С. В суспензию добавляют 552 мл воды, при этом ее объем возрастает до 824 мл. Отстаиванием отделяют нерастворимый осадок в количестве 44 г. Полученный раствор алюмокремниевого коагулянта-флокулянта с pH 1,1 содержит 23,9 г/л Al2O3 и 31,6 г/л SiO2, 52% которого находится в полимеризованной форме. Извлечение Al2O3 составляет 91,5%, SiO2 - 87,1%.

Пример 6. В теплоизолированном реакторе, снабженном пропеллерной мешалкой, путем смешения 149 мл воды и 28 мл концентрированной серной кислоты готовят 30% раствор кислоты в количестве, обеспечивающем 100% ее расход для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами хвостов нефелиновой флотации, содержащими 50% нефелина. Состав хвостов нефелиновой флотации, мас.%: Al2O3 - 21,0, SiO2 - 43,2, Fe2O3 - 7,2, Na2O - 10,8, K2O - 6,1, крупность - менее 400 мкм. В полученный раствор кислоты вводят 100 г хвостов нефелиновой флотации и интенсивно перемешивают в течение 60 секунд с образованием суспензии, состоящей из алюминийкремнийсодержащего раствора и нерастворимых минеральных частиц. За счет тепла, выделяющегося при разбавлении кислоты и теплоты реакции, температура суспензии повышается до 72°С. В суспензию добавляют 438 мл воды, при этом ее объем возрастает до 661 мл. Отстаиванием отделяют нерастворимый осадок в количестве 54 г. Полученный раствор алюмокремниевого коагулянта-флокулянта с pH 1 содержит 22,9 г/л Al2O3 и 30,9 г/л SiO2, 48% которого находится в полимеризованной форме. Извлечение Al2O3 составляет 90,1%, SiO2 - 86,5%.

Пример 7. В теплоизолированном реакторе, снабженном пропеллерной мешалкой, путем смешения 221 мл воды и 57 мл концентрированной серной кислоты готовят 30% раствор кислоты в количестве, обеспечивающем 100% ее расход для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами нефелиновых сиенитов, содержащих 74% нефелина. Состав нефелиновых сиенитов, мас.%: Al2O3 - 26,4, SiO2 - 43,7, Fe2O3 - 4, Na2O - 11, K2O - 5, крупность - менее 400 мкм. В полученный раствор кислоты вводят 100 г сиенитов и интенсивно перемешивают в течение 30 секунд с образованием суспензии, состоящей из алюминийкремнийсодержащего раствора и нерастворимых минеральных частиц. За счет тепла, выделяющегося при разбавлении кислоты и теплоты реакции, температура суспензии повышается до 91°С. В суспензию добавляют 648 мл воды, при этом ее объем возрастает до 962 мл. Отстаиванием отделяют нерастворимый осадок в количестве 27,3 г. Полученный раствор алюмокремниевого коагулянта-флокулянта с pH 1,1 содержит 24,9 г/л Al2O3 и 38,8 г/л SiO2, 68% которого находится в полимеризованной форме. Извлечение Al2O3 составляет 94%, SiO2 - 89,8%.

Пример 8 по прототипу. В теплоизолированном реакторе, снабженном пропеллерной мешалкой, путем смешения 644 мл воды и 45 мл концентрированной серной кислоты готовят 12% раствор кислоты в количестве, обеспечивающем 75% ее расход для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами нефелинового концентрата, содержащего 86% нефелина. Состав концентрата, мас.%: Al2O3 - 28,48, SiO2 - 43,4, Fe2O3 - 3,2, Na2O - 14,25, K2O - 7,24, прочие - 3,18. Гранулометрический состав концентрата, мкм: +400-315 - 3,81%; -315+250 - 7%; +250+160 - 11%; -160+100 - 27%; -100+50 - 25%; -50 - 26,2%. В полученный раствор кислоты вводят 100 г концентрата и интенсивно перемешивают в течение 20 минут с образованием суспензии, состоящей из алюминийкремнийсодержащего раствора и нерастворимых минеральных частиц. За счет теплоты реакции температура суспензии повышается до 56°С. Объем суспензии составляет 725 мл. Отстаиванием отделяют осадок крупнозернистых частиц в количестве 22 г от раствора алюмокремниевого коагулянта-флокулянта. В раствор добавляют 52 мл воды, при этом его объем возрастает до 768 мл. Полученный раствор с pH 1,8 содержит 23 г/л Al2O3 и 25,5 г/л SiO2, 5% которого находится в полимеризованной форме. Извлечение Al2O3 составляет 77%, SiO2 - 52%.

Алюмокремниевые коагулянты-флокулянты, полученные по Примерам 1-7 и Примеру 8 по прототипу, использовали для очистки оборотной воды Апатито-нефелиновой обогатительной фабрики №1 (АНОФ-1) ОАО "Апатит", содержащей до 560 мг/л взвесей. Расход реагента в пересчете на Al2O3 составил 20 мг/л очищаемой воды. Скорость осаждения коагуляционных хлопьев равна 250-400 мм/мин, по прототипу - 150 мм/мин. Остаточное содержание взвесей в очищенной воде 5-15 мг/л, по прототипу - 25 мг/л.

Из анализа вышеприведенных Примеров видно, что предлагаемый способ позволяет по сравнению с прототипом повысить эффективность получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта. Сокращается продолжительность сернокислотного разложения сырья, обеспечивается более высокая (до 78%) степень полимеризации кремнекислоты при кислотной обработке сырья. Степень извлечения алюминия и кремния достигает: Al2O3 - 97,6%, SiO2 - 92,4%. В качестве кислотного реагента при разложении сырья может быть использована с несколько меньшей эффективностью 20-27% соляная кислота при аналогичных прочих параметрах. Способ согласно изобретению относительно прост, характеризуется пониженным объемом материальных потоков и может быть реализован с привлечением стандартного оборудования.

1. Способ получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта путем обработки измельченного нефелинсодержащего сырья водным раствором серной кислоты при повышенной температуре и перемешивании с получением суспензии, состоящей из алюминийкремнийсодержащего раствора и нерастворимых минеральных частиц, разбавления суспензии водой, отделения нерастворимых минеральных частиц от алюминийкремнийсодержащего раствора, причем расход кислоты задают с учетом стехиометрически необходимого количества для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами сырья, отличающийся тем, что используют 20-35% раствор серной кислоты при расходе кислоты 70-100% от стехиометрически необходимого количества, а сернокислотную обработку сырья ведут в течение 5-120 с при поддержании температуры в пределах 70-100°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что суспензию разбавляют водой до обеспечения концентрации SiO2 не более 40 г/л.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к модифицированным смолам для применения в способах разделения, особенно в селективном отделении твердых и/или ионных частиц, таких как металлические катионы, от водных сред.
Изобретение относится к способу получения водных медно-серебряных композиций, который включает стадии растворения оксида серебра в дистиллированной воде из расчета 13·10 -3 грамм на литр воды, охлаждения или подогрева полученного раствора до температуры 20°С, отстаивания и фильтрования раствора.

Изобретение относится к защите объектов от обрастания микроорганизмами. .

Изобретение относится к устройствам для обработки сточных вод и может быть использовано преимущественно в гражданском и общественном строительстве и других отраслях промышленности, где требуется обработка сточных вод.

Изобретение относится к области технологий и устройств регулирования физико-химических свойств жидкостей путем их электроактивации и может быть использовано в медицине и народном хозяйстве для получения активированной, в том числе питьевой, воды, биологически активных жидкостей и водных растворов.

Изобретение относится к бытовым и промышленным технологиям очистки воды от микробиологических загрязнений, борьбы с биообрастанием в системах фильтрации, хранения и подачи воды.
Изобретение относится к области получения неорганических коагулянтов на основе соединений железа и алюминия. .

Изобретение относится к химической промышленности и цветной металлургии и может быть использовано при получении сульфата алюминия в жидком виде. .
Изобретение относится к области химии. .
Изобретение относится к переработке алюмокремниевого сырья с получением неорганического алюмокремниевого флокулянта-коагулянта и использованием его для очистки воды в системах хозяйственно-питьевого и промышленного назначения.

Изобретение относится к области гидрометаллургии, в частности к способам переработки высококремнистого алюминиевого сырья с получением сульфата алюминия. .

Изобретение относится к технологии получения сульфата алюминия, который используют в качестве коагулянта при очистке хозяйственно-питьевых, промышленных и сточных вод, в промышленных и технологических процессах, и может быть использовано на предприятиях, занимающихся переработкой первичных отвальных алюмосодержащих шлаков.
Изобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности к получению коагулянта на основе сульфата алюминия, применяемого в процессах водоподготовки и очистки сточных вод различного происхождения.

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при производстве коагулянтов для очистки воды хозяйственно-питьевого назначения, водоподготовки и очистки промышленных сточных вод, для сгущения осадков перед фильтрацией и в других технологических производственных процессах.
Изобретение относится к области переработки минерального сырья, а именно к слоистым алюмосиликатам группы каолинита, и может быть использовано в химической промышленности для производства сульфата алюминия и в цветной металлургии для производства глинозема.
Изобретение относится к химической промышленности и цветной металлургии, может быть применено при получении коагулянта - сульфата алюминия или сульфатов алюминия и железа из плава, образующегося при взаимодействии гидроксида алюминия, отходов глиноземного производства (термоактивированного гидроксида алюминия, мелкодисперсных форм гидроксида алюминия и др.), а также природных видов алюминийсодержащего сырья (каолиновых глин, бокситов, алунитов и др.) с серной кислотой.

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при получении коагулянтов, применяемых для очистки воды и промышленных стоков.
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в производстве глинозема при сернокислотной переработке глиноземсодержащего сырья. .
Наверх