Способ получения низкоконцентрированного композиционного коагулянта-флокулянта на основе нефелинсодержащего сырья и золы

Изобретение относится к способу переработки нефелинового сырья и подовой золы с получением низкоконцентрированного композиционного коагулянта-флокулянта. Способ получения предусматривает смешение в массовых процентах нефелинового сырья 1-99 мас.% и зольных продуктов 1-99 мас.%, последующее растворение сухой дисперсии в 5-10% серной кислоте при массовом соотношении сухой дисперсии к растворителю (2-5):(95-98) в течение 2-8 часов. Предлагаемый способ является экологически безопасным и основанным на использовании вторичного сырья минерального происхождения. 4 ил., 1 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к переработке алюмокремниевого сырья, в том числе отходов от сжигания коры и осадков водоочистки, с целью получения низкоконцентрированного композиционного коагулянта-флокулянта (НККФ), который может быть использован в технологии очистки воды, например, для очистки лигносодержащих промышленных потоков и природных вод.

Известен способ получения неорганического алюмокремниевого флокулянта-коагулянта, в котором алюмокремниевое сырье обрабатывают в водной среде серной кислотой, отделяют жидкую от твердой фазы и обезвоживают жидкую фазу. Алюмокремниевый флокулянт-коагулянт используют в виде порошка в количестве 50-100 мг/дм3 или водного 0,1-2,0% раствора в количестве 25-100 мг/дм3 (пат. РФ №2388693, МПК С01В 33/26 (2006.01), C01F 7/74 (2006.01), C02F 1/52 (2006.01), опубл. 10.05.2010).

Недостатками способа аналога являются многостадийность процесса при получении продукта, сложное аппаратное обеспечение, энергозатратность.

Известен также способ переработки алюмосиликатного сырья, при котором на 1-й стадии необходимо смешение исходных компонентов - сульфата алюминия, безводного сульфата натрия, кислого сульфата натрия, либо сульфата алюминия, кислого сульфата натрия, либо сульфата алюминия, безводного сульфата натрия и 96%-ной концентрированной серной кислоты. На 2-й стадии к полученной смеси при перемешивании добавляют моносил с модулем 1,5-3,0 при следующем соотношении компонентов соответственно, мас. ч.: 3,4:2,1:1,4:1, либо мас. ч.: 3,4:1,4:1, либо мас. ч.: 3,4:2,9:0,6:1 (пат. РФ №2447021, МПК С01В 33/26 (2006.01), C02F 1/52 (2006.01), C01F 7/74 (2006.01), опубл. 2 10.04.2012).

Недостатками данного способа являются сложность получения алюмокремниевого флокулянта-коагулянта, многостадийность подготовки сухой композиции, необходимость использования в виде сырья товарных химически чистых реагентов и дорогостоящего оборудования.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения композиционного коагулянта-флокулянта на основе нефелинового концентрата и подовой золы, образующейся при сжигании коры и осадков систем водоочистки, в состав которых входят активные компоненты Al2O3, SiO2, TiO2, СаО, Fe2O3, включающий обработку исходного сырья водным раствором 5% серной кислоты при массовом соотношении сухой части к растворителю 1:100 (Смирнова А.И. Влияние алюмосодержащих минеральных компонентов техногенного происхождения на формирование органоминеральных структур на основе сульфатного лигнина, автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. хим. наук, гл. 2, Санкт-Петербург, 2013, стр. 6). В качестве исходного сырья для получения коагулянта-флокулянта используют только один из видов минерального сырья или отходов: нефелиновый концентрат или подовую золу. Эффективность очистки при использовании этих коагулянтов-флокулянтов на основе нефелинового сырья и подовой золы составляет 80-99%, причем реагент на основе золы является менее эффективным.

Недостатком этого способа является увеличенный расход невоспроизводимого нефелинового сырья или подовой золы для получения конечного продукта в виде низкоконцентрированного композиционного коагулянта-флокулянта, а также невозможность использования совместно вторичных продуктов технологического процесса для обеспечения максимально замкнутого цикла использования реагента для очистки водных потоков на территории промышленных площадок.

Положительным техническим результатом заявленного решения является создание композиции сухой смеси нефелинового сырья и подовой золы, образующейся при сжигании коры и осадков систем водоочистки, которые при совместном действии сохраняют качество очищенной воды от лигносодержащих и гуминовых примесей в технологии очистки воды, при этом обеспечивают повторное использование отходов в виде зольных продуктов от сжигания коры и осадков водоподготовки.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения низкоконцентрированного композиционного коагулянта-флокулянта осуществляют процесс исключительно в водной среде при низких концентрациях дисперсий основных компонентов в виде нефелинового сырья и подовой золы, образующейся от сжигания коры или осадков систем водоочистки, которые содержат в своем составе активные компоненты Al2O3, SiO2, TiO2, СаО, Fe2O3, а в процессе составления сухой композиции осуществляют смешения в массовых процентах нефелиновое сырье 1-99% и зольные продукты 1-99% с последующим растворением сухой дисперсии в 5-10% серной кислоте в массовом соотношении (2-5):(95-98) сухой части к растворителю в течение 2-8 часов.

Новым технологическим решением является изменение подготовки реагентов при одновременном сохранении степени удаления органических и минеральных примесей, а также снижение абсолютного количества коагулянта-флокулянта для процесса очистки природных и сточных вод. Это решение реализуют путем простого и быстрого способа получения низкоконцентрированного композиционного коагулянта-флокулянта с заранее заданным соотношением содержания активных компонентов в пересчете на оксиды алюминия и кремния из природного сырья и зольных продуктов, содержащих SiO2, Al2O3, TiO2, СаО, Fe2O3. Предлагаемый способ основан на принципах «зеленых» технологий и является экологически безопасным процессом. Преимуществом данного способа является возможность его использования в технологии водоочистки в максимально замкнутом режиме по использованию коагулянта при условии сжигания осадков с последующей регенерацией минеральных компонентов для обеспечения процесса очистки воды. Замкнутый цикл заключается в том, что в сухую композицию на стадии подготовки реагента вводят подовую золу от сжигания коры и осадков водоочистки, содержащие SiO2, Al2O3, TiO2, СаО, Fe2O3, и далее согласно способу осуществляется растворение этой композиции 5-10% серной кислотой в течение 2-8 часов. Данный способ позволяет расширить ассортимент реагентов для технологии водоочистки и решить проблемы импорт замещения в этой сфере хозяйственной деятельности. Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Способ-прототип осуществляют путем замены традиционного коагулянта сульфата алюминия на нефелиновое сырье (НС), содержащее SiO2, Al2O3, TiO2, СаО, Fe2O3, путем растворения сухого нефелинового сырья (100% (мас.) в 5-10% серной кислоте в течение 2-8 часов. Концентрация основных компонентов в растворе коагулянта-флокулянта оценивается по активному алюминию и кремнию для выбора оптимальной дозы реагента.

Степень растворения при времени обработки 4-8 часов в 5-10% серной кислоте составляет соответственно 75-77% (мас.) (фиг. 2).

Эффективность удаления лигногуминовых веществ (ЛГВ) по величине ХПК в оптимальных диапазонах рН составляет 80-99%, что позволяет обеспечить требования качества воды по этому показателю на выпуске.

Пример 2. Способ-прототип получения НККФ в условиях примера 1 отличается тем, что в качестве минеральной композиции для получения НККФ используется подовая зола, которая образуется при сжигании коры и осадков сточных вод и далее аналогично примеру 1. В данном случае эффективность снижения ХПК достигает 80-95% при оптимально выбранных условиях пробного коагулирования в режиме отстаивания. При обеспечении процесса фильтрации в контактном режиме эффективность увеличивается и обеспечивает требования на сброс или потребителю.

Пример 3. Заявленный способ отличается от прототипов 1 и 2 тем, что в качестве минеральной композиции используется смесь на основе нефелинового сырья (НС) и подовой золы (ПЗ) от сжигания коры и осадков водоочистки, содержащих SiO2, Al2O3,. TiO2, СаО, Fe2O3, в заданном массовом соотношении сухой части реагентов НС:ПЗ(1-99):(1-99) в зависимости от требуемой концентрации активных компонентов в составе НККФ по вариантам их подготовки.

Вариант 1. Получение НККФ при соотношении компонентов 99% (мас.) НС и 1% - ПЗ. Сухую композицию растворяют в 5-10% серной кислоте в течение 2-8 часов. Концентрацию рабочих компонентов в растворе НККФ оценивают по активному алюминию и кремнию для выбора дозы реагента.

Степень растворения от времени обработки 5% серной кислотой (кривая 1) и 10% серной кислотой (кривая 1') представлена на фиг. 1. В промежутке времени от 2 до 8 часов растворимость сухой дисперсии композиции существенно не изменяется. Выход реагента при растворении в 5% серной кислоте составляет 78% (мас.) (фиг. 2, кривая 1).

Графическое изображение эффективности удаления ЛГВ, которые обуславливают цветность воды, представлено на фиг. 3. При оптимальной дозе реагента (кривая 1) эффективность удаления ЛГВ по величине ХПК в оптимальных диапазонах рН составляет 98-99,5%), что позволяет обеспечить требования качества воды для выпуска. Фиг. 4 демонстрирует зависимость остаточных концентраций алюминия при использовании НККФ (кривая 1), где они не превышают 0, 04 мг/дм3. Дозу реагентов целесообразно определять с помощью модифицированного метода пробного коагулирования [Дягилева, А.Б. Перспективы использования физико-химической очистки для специфических потоков // Водоочистка - 2011. - №7. - С. 29-30] или для природной воды - по ГОСТ 31868-2012.

Вариант 2 получения НККФ в условиях примера 3 отличается тем, что соотношение компонентов в сухой композиции по массе составляет 1% - НС и 99% - ПЗ. Далее аналогично варианту 1. В данном случае степень растворения от времени обработки растворами серной кислоты 5% (кривая 2) и 10% (кривая 2') представлены на фиг. 1. Выход реагента при использовании 5% кислоты составляет 68% (мас.) (фиг. 2).

Эффективность очистки воды по ХПК при оптимально выбранных дозах и условиях процесса составляет 95-98% (фиг 3, кривая 2), остаточные концентрации алюминия не превышают 0, 04 мг/дм3 (фиг. 4, кривая 2).

Вариант 3 получения НККФ отличается от варианта 2 тем, что в составе сухой минеральной композиции используют 10% (мас.) НС и 90% (мас.) подовой золы (ПЗ), далее аналогично варианту 2. Эффективность растворимости (фиг. 2) в 5-10% серной кислоте к моменту времени 4-8 часов составляет 72-75%. Дисперсия нерастворимой части НККФ является замутнителем и при объемном дозировании реагента не снижает эффективность удаления примесей, способствует интенсификации процессов очистки (фиг. 3, кривая 5 без замутнителя, кривая 5' с замутнителем). Остаточные концентрации алюминия не более 0, 04 мг/дм3 (фиг. 4, кривая 3).

Вариант 4 получения НККФ отличается от варианта 2 тем, что в составе сухой композиции используют в массовом соотношении НС:П3 - 50:50, далее аналогично варианту 2. Выход реагента при растворении в 5-10% серной кислоте составляет 80-83% (мас.) (фиг. 2), с учетом перераспределения в составе TiO2, СаО, Fe2O3 требуется уточнение доз регента по методу пробного коагулирования. Эффективность очистки при оптимальных дозах реагента в диапазоне рН от 4 до 7 составляет 80-85%. Остаточные концентрации алюминия также не превышают 0, 04 мг/дм3 (фиг. 4, кривая 4).

Часть результатов по получению НККФ на основе природных и техногенных минеральных продуктов и их смеси с выходом активных компонентов в рабочий раствор сведена в таблицу.

Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

Способ получения низкоконцентрированного композиционного коагулянта-флокулянта, осуществляемый в водной среде при низких концентрациях дисперсий основных компонентов в виде нефелинового сырья и подовой золы, образующейся от сжигания коры или осадков систем водоочистки, которые содержат в своем составе активные компоненты Al2O3, SiO2, TiO2, СаО, Fe2O3, отличающийся тем, что на смешение подают в массовых процентах нефелиновое сырье 1-99 мас. % и зольные продукты 1-99 мас. % с последующим растворением сухой дисперсии в 5-10% серной кислоте при массовом соотношении сухой дисперсии к растворителю (2-5):(95-98), соответственно, в течение 2-8 часов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области извлечения ценных веществ - ванадия, урана, молибдена и редкоземельных металлов из черносланцевых руд. Способ включает измельчение руды, противоточное двухстадиальное выщелачивание раствором серной кислоты, разделение пульп на обеих стадиях фильтрованием, отмывку ценных растворимых веществ от осадка на второй стадии с получением укрепленного и первого промывного растворов, контрольное осветление товарного фильтрата на первой стадии.
Изобретение относится к способам переработки эвдиалитового концентрата и может быть использовано для получения соединений циркония, редкоземельных элементов (РЗЭ) и диоксида кремния.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу переработки лепидолитового концентрата. Способ включает измельчение концентрата, сульфатизацию измельченного концентрата серной кислотой и выщелачивание водой сульфатизированного концентрата.

Cпособ относится к области гидрометаллургии редких и рассеянных элементов, в частности к сорбционному извлечению ванадия из руд. Способ заключается в том, что полученные при кислотном выщелачивании рудного сырья сернокислые растворы сорбируют на анионообменную смолу, после чего маточные растворы сорбционного извлечения ванадия обрабатывают подготовленным раствором - ферригелем в количестве 12,5-25,0 г на 1 г ванадия, который после фильтрации подают на операцию сернокислого выщелачивания исходной руды, для повышения извлечения целевого компонента.

Изобретение относится к гидрометаллургии и предназначено для извлечения редкоземельных элементов из отвального фосфогипса и получения гипсового вяжущего. Проводят сернокислотное выщелачивание РЗЭ из пульпы ФГ в режиме циркуляции с электрохимической и кавитационной активацией.

Изобретение относится к переработке лепидолитового концентрата. Способ включает измельчение концентрата, сульфатизацию измельченного концентрата серной кислотой, выщелачивание сульфатизированного концентрата, разделение пульпы выщелачивания на сульфатный раствор и нерастворимый кек и промывку кека от сульфатного раствора.

Изобретение относится к переработке отходов фосфогипсового сырья и вторичных отходов его переработки с целью получения удобрения и фосфатного цементного вяжущего.

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при переработке руд, рудных и техногенных концентратов для их дезактивации от примесей радиоактивных изотопов: 232Th, 238U, 235U, 234U, 228Th, 230Th, 224Ra, 226Ra, 228Ra.

Изобретение относится к гидрометаллургическим способам переработки сульфидных концентратов, содержащих цветные металлы, железо и драгоценные металлы. Суть изобретения заключается в том, что для проведения процесса выщелачивания пентландит-пирротинового концентрата при температуре 90-105°С при подаче в автоклав серной кислоты и сульфата натрия повышают парциальное давление кислорода от более 0,5 до 1,5 МПа.

Изобретение относится к технологии переработки эвдиалитового концентрата и может быть использовано для получения редких металлов (РЗМ). Способ извлечения редкоземельных элементов и циркония при переработке эвдиалитового концентрата включает обработку эвдиалитового концентрата серной кислотой с добавлением фторида натрия.

Изобретение может быть использовано при получении хлористого натрия. Технологическая линия получения садочной поваренной соли из рапы с использованием солнечной энергии включает систему солнечных коллекторов 1, выход которой соединен со входом оборудованного системой сброса паров излишне нагретой воды и насосом 3 расширительно-накопительного бака 2.

Изобретение относится к производству пара на основе испарения с нулевым выпуском жидкости для процессов повышения нефтедобычи (EOR) с использованием прямоточных парогенераторов (OTSG).

Группа изобретений может быть использована для нейтрализации закисления обрабатываемых природных вод – пресных, морских, океанических. Способы регулирования закисления воды включают приведение по меньшей мере одного меланинового материала в контакт с водой и катализ реакции между водой, СО2 и/или бикарбонатом, в результате чего образуется глюкоза и повышается рН обрабатываемой воды.

Изобретение относится к системам очистки сточных вод и может быть использовано для очистки от СПАВ, органических загрязнений, взвешенных веществ и соединений азота.

Изобретение относится к технологиям обработки воды для предотвращения образования накипных и солевых отложений. Способ получения средства для стабилизационной обработки воды включает обработку смолы анионита в хлор-форме водным раствором карбоната или гидрокарбоната натрия с концентрацией 4 мас.%.

Изобретения могут быть использованы для получения воды питьевого качества и для использования в технологических процессах в результате опреснения или частичного обессоливания солоноватых и пресных вод, преимущественно для артезианских вод с повышенной жесткостью.

Изобретение относится к комплексу оборудования, предназначенного для получения сорбционных материалов для обработки и очистки жидких сред, зараженных токсичными и радиоактивными веществами, преимущественно для извлечения долгоживущих радионуклидов цезия и стронция из высокосолевых растворов, в частности из жидких радиоактивных отходов.

Назначением изобретения является опреснение морских, загрязненных и минерализованных вод в южных и средних широтах. В бассейне, заполненном минерализованной водой, с прозрачной наклонной кровлей, трубой для отвода конденсата, патрубком подачи минерализованной воды выполнен в углублении дна соляной пруд, в котором размещен теплообменник с двумя испарительными трубопроводами на его концах, причем верхний конец первого трубопровода расположен на уровне минерализованной воды, а конец второго трубопровода выведен в воздушную зону наклонной кровли.

Изобретение относится к обезвреживанию сточных вод, содержащих органические красители. Для осуществления способа проводят обработку сточных вод при рН 6-8 и температуре 40-60°С пероксидом водорода в присутствии кобальтсодержащего катализатора на основе керамического блочно-ячеистого материала.

Изобретение может быть использовано в теплоэнергетике для защиты теплообменного оборудования, котлов, трубопроводов и других металлических элементов на электростанциях, в котельных, на промышленных предприятиях при производстве пара, получении горячей воды для водопроводных сетей, получении обессоленной и умягченной воды.

Изобретение относится к химии и металлургии и предназначено для переработки глиноземсодержащего сырья и вскрытия такого сырья. Способ переработки осуществляется в виде кругового процесса, включающего: стадию вскрытия, на которой приготавливают нагретый раствор-реагент, содержащий гидросульфат аммония, в который добавляют серную кислоту, и проводят разложение сырья раствором-реагентом с получением пульпы, содержащей раствор алюмоаммонийных квасцов с твердыми остатками разложения, разделение горячей пульпы на твердую и жидкую фазы с получением неразложившихся твердых остатков и маточного раствора квасцов, промывают твердые остатки водой, при этом раздельно собирают маточный раствор квасцов и промывные воды; стадию очистки, на которой промывные воды очищают от железа методом осаждения, затем их объединяют с маточным раствором квасцов и получают предварительно очищенный маточный раствор с последующим восстановлением содержащегося в этом растворе железа до двухвалентного состояния и охлаждением раствора с выделением кристаллов алюмоаммонийных квасцов, отделением их от маточного раствора и растворением в чистой воде с получением очищенного от примесей железа раствора квасцов, при этом из маточного раствора выделяют серную кислоту, которую затем используют на стадии вскрытия при приготовлении раствора-реагента; стадию осаждения, на которой получают гидроксид алюминия, осажденный из очищенного от примесей железа раствора квасцов воздействием на этот раствор аммиаком; стадию отделения осажденного гидроксида алюминия, на которой получают полупродукт в виде указанного гидроксида с одновременным получением остаточного раствора сульфата аммония, образовавшегося на стадии осаждения; стадию получения твердого сульфата аммония и стадию термического разложения твердого сульфата аммония, на которой получают гидросульфат аммония и аммиак, используемые соответственно на стадии вскрытия при приготовлении раствора-реагента и на стадии осаждения.

Изобретение относится к способу переработки нефелинового сырья и подовой золы с получением низкоконцентрированного композиционного коагулянта-флокулянта. Способ получения предусматривает смешение в массовых процентах нефелинового сырья 1-99 мас. и зольных продуктов 1-99 мас., последующее растворение сухой дисперсии в 5-10 серной кислоте при массовом соотношении сухой дисперсии к растворителю : в течение 2-8 часов. Предлагаемый способ является экологически безопасным и основанным на использовании вторичного сырья минерального происхождения. 4 ил., 1 табл., 4 пр.

Наверх