Способ сгущения сапонитовой суспензии



Способ сгущения сапонитовой суспензии
Способ сгущения сапонитовой суспензии

Владельцы патента RU 2669272:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" (RU)

Изобретение может быть использовано в области горнорудной промышленности при процессах обогащения алмазоносных кимберлитовых пород для получения оборотной воды, свободной от суспензии глинистых материалов. Способ сгущения сапонитовой суспензии включает осаждение частиц для последующего отделения образующегося осадка и обработку коагулянтом. Слив классификатора разбавляют водой в реакторе до плотности от 1250 до 1350 кг/м3, затем суспензию подают в сгуститель, снабженный мешалкой, и обрабатывают коагулянтом. В качестве коагулянта используют оксихлорид алюминия с 15% концентрацией рабочего коагулянта по Al2O3. Проводят перемешивание со скоростью от 80 до 110 об/мин и разделяют твердую и жидкую фазы. Жидкую фазу подают обратно в цикл, а сгущенную твердую фазу - в хвостохранилище. Способ обеспечивает получение очищенной воды с использованием всех технологических вод после процесса обогащения, что позволяет организовать систему оборотного водоснабжения, сократить расход свежей воды и исключить сброс производственных стоков. Кроме того, полученный осадок сгущенной твердой фазы пригоден для конусного складирования. 3 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к способам, используемым в области горнорудной промышленности при процессах обогащения алмазоносных кимберлитовых пород для получения оборотной воды, свободной от суспензии глинистых материалов, преимущественно сапонита, путем сгущения суспензии.

Известен способ сгущения сапонитовой суспензии путем ее замораживания и последующего оттаивания, приводящего к разрушению диффузного слоя минеральных частиц, их агрегации и возникновению ближних коагуляционных связей с образованием осадка и с его последующей дегидратацией и консолидацией (Автореферат диссертации на соискание уч. ст. канд. геолого-минерал. наук "Условия накопления сапонитосодержащих осадков и технология их сгущения в хвостохранилище месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова" Карпенко Ф.С., Учреждение РАН Ин-т геоэкологии им. Б.М. Сергеева РАН, М., 2009 г.).

Основным недостатком способа является обратимость процесса, необходим значительный землеотвод и большие материальные затраты на обустройство и организацию работ.

Известен способ сгущения суспензии методом отстаивания, при котором происходит отделение частиц водной суспензии под действием силы тяжести. (Большая советская энциклопедия, 2-е изд., т. 31, с. 438). Скорость оседания частиц зависит от их размера, плотности и от вязкости среды.

Основным недостатком известного способа является длительность процесса отстаивания суспензий таких мелких частиц, как частицы сапонита, что может привести к отрицательным последствиям при разработке алмазоносных месторождений.

Известен способ коагуляции, применяемый для очистки жидкости представляющей водную дисперсную систему (Запольский А.К., Коган А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды: свойства. Получение. Применение. - Л. Химия. 1987. - 208 с). Процесс коагуляции, осуществляют путем введения в пульпу раствора сульфата алюминия, который имеет своей целью дестабилизировать дисперсную систему. В результате гидролиза сульфата алюминия образуется труднорастворимая гидроокись Al2 (ОН)3, которая адсорбирует частицы примесей из воды с образованием крупных агломератов, удаляемых отстаиванием или фильтрацией. Поскольку Al2 (ОН)3 - амфотерная гидроокись, получить стабильный осадок, исходя из константы гидролиза, удастся при рН=6,5-7,5. С целью получения наиболее устойчивого осадка применяют подщелачивание содой или известью.

Недостатками способа являются, нестабильность процесса коагуляции, в том числе при низких температурах воды; необходимость подщелачивать сгущаемую пульпу с целью уменьшения концентрации Н+; содержание остаточного алюминия более 0,2 мг/л; высокая коррозионная химическая активности сульфата алюминия при гидролизе по отношению к технологической аппаратуре, используемой для осадительных процессов сгущения сапонитовой пульпы.

Известен способ складирования хвостов обогащения. (Авторское свидетельство SU №1314059, опубл. 30.05.1987), где уменьшение объема хвостохранилища осуществляется за счет концентрации твердой фазы хвостовой пульпы. Реализацию способа осуществляют при положительных температурах воздуха путем замораживания пульпы на криогенных установках. Для этого хвостовую пульпу разливают в разъемные ковши, которые передвигают по замкнутой траектории. Попадая в зону холода, пульпа замораживается и через определенный промежуток времени освобождается из ковшей в виде брикетов, которые затем транспортируют к месту хранения (хвостохранилище) и оттаивают при положительных температурах. В процессе оттаивания пульпа разделяется на жидкую и твердую фазы. Жидкая фаза удаляется самотеком. Сгущенная твердая фаза (хвосты) после обезвоживания земснарядами или насосами перекачивается в хвостохранилище и складируется, при этом объем твердой фазы уменьшается. В зимний период хвостовую пульпу перекачивают с помощью технических средств на предварительно подготовленные дренируемые хвостовые карты и замораживают послойно до расчетной высоты.

Основной недостаток способа заключаются в следующем: на дренированных хвостовых картах невозможно получить осветленную воду как при медленном послойном замораживании тонкодисперсной хвостовой пульпы в зимний период, так и при ее оттаивании. Так же после оттаивания тонкодисперсной хвостовой пульпы в летний период сгущенная фаза после сброса осветленной воды достигает плотности не выше 0,7 т/м3, что недостаточно для ее промышленного применения и использования в качестве ценного сырья. Полученный уплотненный осадок сапонита нуждается в дополнительной концентрации.

Известен способ сгущения сапонитовой суспензии (патент RU 2448052, опубл. 20.04.2012), путем введения в суспензию под давлением до 2 кгс/см2 углекислого газа в количестве до 300 г на 1 кг сухого осадка, затем обрабатывают коагулянтом - сернокислым алюминием.

Недостатком способа является необратимое повышение минерализации жидкой фазы сапонитовой суспензии. Химическая формула молекулы сапонита Ca0,25(Mg,Fe)3[(Si,Al)4O10](OH)2⋅nH2O. При введении в суспензию под давлением до 2 кгс/см2 углекислого газа в количестве до 300 г на 1 кг происходит образование комплекса: Fe3[(Si,Al)4O10](OH)2, а так же карбонатов кальция и магния - растворимых соединений. Образовавшиеся карбонаты переходят в жидкую часть пульпы (растворяются), повышая ее минерализацию. Затем в пульпу вводят коагулянт-сернокислый алюминий. Помимо коагуляционных хлопьев образуется сульфат железа (III). - растворимое соединение, которое переходит в жидкую часть пульпы, повышая минерализацию.

Техническим результатом изобретения является получение очищенной воды в соответствии с СанПиН 2.1.5.980-00 с вовлечением в процесс очистки всех технологических вод после процесса обогащения. Это позволит организовать систему оборотного водоснабжения, позволяющую сократить расход свежей воды и исключить сброс производственных стоков. Так же при реализации способа удается получить осадок сгущенной твердой фазы, пригодный для конусного складирования.

Технический результат достигается тем, что слив классификатора разбавляется водой в реакторе до плотности от 1250 до 1350 кг/м3, затем поступает в сгуститель, снабженный мешалкой, и обрабатывается коагулянтом, в качестве коагулянта используется оксихлорид алюминия, с концентрацией рабочего коагулянта по Al2O3 15% при перемешивании со скоростью от 80 до 110 об/мин, где происходит разделение твердой и жидкой фазы, жидкая фаза поступает обратно в цикл, а сгущенная твердая фаза в хвостохранилище

Способ поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - выделение воды при сгущении суспензии коагулянтами;

фиг. 2 - разделение суспензии на сгущенную твердую фазу и воду;

фиг. 3 - уплотнение осадка твердой фазы.

Способ осуществляется следующим образом. Вначале слив классификатора - сапонитовая суспензия подается в реактор, снабженный лопастной мешалкой и плотномером, затем в реактор подается вода. Происходит разбавление суспензии водой до плотности ρразб.п. от 1250 до 1350 кг/м3. Перемешивание суспензии протекает со скоростью от 60 до 90 об/мин. Затем сапонитовая суспензия подается в сгуститель, снабженный лопастной мешалкой. В сгуститель подается раствор оксихлоридного коагулянта, в качестве коагулянта используется оксихлорид алюминия, с содержанием алюминия по Al2O3 197,25 кг/м3, концентрация рабочего раствора коагулянта по Al2O3 15%, плотность рабочего раствора ρраб.р-ра=1315 кг/м3 расход рабочего раствора коагулянта 120 м3 на 1000 м3 разбавленной пульпы. При воздействии на дестабилизированную суспензию оксихлоридным коагулянтом протекает процесс гидролиза солей. В результате гидролиза в коллоидном растворе образуются многозарядные ионы металлов, которые нейтрализуют силы отталкивания между коллоидными частицами. Перемешивание коллоидного раствора осуществляется со скоростью от 80 до 110 об/мин, приводит к столкновению коллоидных частиц. Силы притяжения заставляют коллоидные частицы слипаться друг с другом, что приводит к образованию крупных агломератов и сгущению твердой фазы сапонитовой суспензии. Затем сгущенная твердая фаза сапонитовой суспензии поступает в хвостохранилище, а очищенная вода обратно в цикл. В результате осаждения твердой фазы сапонитовой суспензии и последующего уплотнения 1 т осадка выделяется не менее 3 м3 воды с концентрацией шламовых частиц менее 0,5 г/л, пригодной для использования ее в системе оборотного водоснабжения фабрики. Образовавшаяся вода поступает обратно в цикл, а сгущенная твердая фаза сапонитовой суспензии в хвостохранилище. После сгущения твердая фаза сапонитовой суспензии имеет влажность 30% (70% твердого), то есть возможно конусное складирование.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. Представлен образец в объеме 1,5 литра. Раствор представляет собой слив классификатора - сапонитовую суспензию обогатительной фабрики Ломоносовского ГОКа, имеет красно-коричневый цвет с плотностью сапонитовой суспензии 1658 кг/м3 (180 г/л по твердой фазе). Произвели разбавление водой до плотности 1367 кг/м3 (110 г/л по твердой фазе). Затем часть разбавленной суспензии поместили в сатуратор и обработали пропусканием через нее под давлением 1,5 кгс/см2 углекислого газа в количестве 250 г на 1 кг сухого осадка. После чего в 2 дренажных колпачка производства ООО "Калан" (изделие ДКЗС-40/60-70В) влили по 1000 мл сапонитовой суспензии: в колпачок 1 - обработанную CO2; в колпачок 2 - без обработки. Сгущение суспензии проводилось по общепринятой методике с применением коагулянтов (колпачок 1 - сернокислый алюминий, колпачок 2 - оксихлоридный коагулянт) при давлении 1 Бар, температуре 298 К. В результате через 1 сутки из колпачка 1 выделено 160 мл воды, а из стакана с раствором, обработанным оксихлоридным коагулянтом, выделено 270 мл воды.

Пример 2. Представлен образец в объеме 1,5 литра. Раствор представляет собой слив классификатора - сапонитовую суспензию обогатительной фабрики Ломоносовского ГОКа, имеет красно-коричневый цвет с плотностью сапонитовой суспензии 1658 кг/м3 (180 г/л по твердой фазе). Произвели разбавление водой до плотности 1367 кг/м3 (110 г/л по твердой фазе). Затем часть разбавленной суспензии поместили в сатуратор и обработали пропусканием через нее под давлением 1,5 кгс/см2 углекислого газа в количестве 250 г на 1 кг сухого осадка. После чего в 2 цилиндра влили по 1000 мл сапонитовой суспензии: в цилиндр 1 - обработанную CO2; в цилиндр 2 - без обработки. Сгущение суспензии проводилось по общепринятой методике с применением коагулянтов (цилиндр 1 - сернокислый алюминий, цилиндр 2 - оксихлоридный коагулянт) при давлении 1 Бар, температуре 298K. при давлении 1 Бар, температуре 298K. В результате через 1 сутки в цилиндре с раствором, обработанным сернокислым алюминием выделено 110 мл воды, а из цилиндра с раствором, обработанным оксихлоридным коагулянтом, выделено 250 мл воды (фиг 1). Таким образом, применение оксихлоридного коагулянта в технологии сапонитовой суспензии увеличивает скорость ее осаждения при отстаивании без применения карбонизации, определяя преимущество заявляемого способа над прототипом.

Пример 3. Представлен образец в объеме 1,5 литра. Раствор представляет собой слив классификатора - сапонитовую суспензию обогатительной фабрики Ломоносовского ГОКа, имеет красно-коричневый цвет с плотностью сапонитовой суспензии 1658 кг/м3 (180 г/л по твердой фазе). Произвели разбавление водой до плотности 1367 кг/м3 (110 г/л по твердой фазе). После чего 1000 мл суспензии влили в химический стакан. Сгущение суспензии проводилось по общепринятой методике с применением коагулянта (оксихлоридного коагулянта) при давлении 1 Бар, температуре 298K. В результате через 3 суток в химическом стакане с пульпой, обработанной раствором оксихлоридного коагулянта, выделилась вода цветностью 70 град. цв. (ГОСТ 31868-2012) и плотный осадок, (фиг 2, 3) Затем выделившуюся воду слили, осадок собрали в фарфоровую чашку для определения влажности. Содержание твердой фазы в осадке составляет 70%-осадок пригоден для конусного складирования, что продлевает срок эксплуатации хвостохранилища Ломоносовского ГОКа на 12-14 лет.

Способ сгущения сапонитовой суспензии, включающий осаждение частиц для последующего отделения образующегося осадка и обработку коагулянтом, отличающийся тем, что слив классификатора разбавляется водой в реакторе до плотности от 1250 до 1350 кг/м3, затем поступает в сгуститель, снабженный мешалкой, и обрабатывается коагулянтом, в качестве коагулянта используется оксихлорид алюминия, с концентрацией рабочего коагулянта по Al2O3 15% при перемешивании со скоростью от 80 до 110 об/мин, где происходит разделение твердой и жидкой фазы, жидкая фаза поступает обратно в цикл, а сгущенная твердая фаза в хвостохранилище.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в системах водоснабжения населенных пунктов для пролонгации бактерицидного действия хлора и снижения количества побочных продуктов хлорирования.
Изобретение относится к технологии очистки бытовых и промышленных сточных вод. Способ очистки сточной воды от загрязнений включает реагентную обработку очищаемой воды и последующее отделение присутствующих в ней загрязнений с получением очищенной воды.

Изобретение может быть использовано для окислительного обезвреживания водных технологических конденсатов и/или сернисто-щелочных стоков, загрязненных токсичной сульфидной и/или меркаптидной серой, поступающих с предприятий нефтяной, газовой, химической, целлюлозно-бумажной, металлургической промышленности и кожевенного производства.

Изобретение относится к технике очистки и обеззараживания воды из природных сильно загрязненных источников. Установка очистки и обеззараживания воды содержит фильтр предварительной очистки воды, подключенный входом к источнику исходной воды и выходом к контактной емкости, к которой подключен источник озона, а выходом обработанной озоном воды контактная емкость сообщена с ультрафильтрационным модулем с установленной в нем ультрафильтрационной мембраной, а выходом очищенной воды ультрафильтрационный модуль сообщен с модулем обратного осмоса, при этом контактная емкость снабжена насосом подачи обработанной озоном воды и эжектором, сопло которого подключено к выходу насоса подачи обработанной озоном воды, эжектор подключен к контактной емкости в зоне, ниже заданного уровня воды в контактной емкости, при этом контактная емкость подключена к источнику озона через эжектор, который сообщен с источником озона входом в его камеру смешения, ультрафильтрационный модуль подключен входом к выходу насоса подачи обработанной озоном воды из контактной емкости посредством трубопровода подачи обработанной озоном воды, причем на последнем последовательно по ходу обработанной озоном воды установлены обратный клапан и регулировочный клапан подачи обработанной озоном воды, полость ультрафильтрационного модуля перед ультрафильтрационной мембраной через сбросной кран сообщена с канализацией, а полость после ультрафильтрационной мембраны подключена через второй обратный клапан и регулятор соотношения обессоленной и необессоленной воды к накопительной емкости и через угольный фильтр и перепускной кран к входу насоса подачи очищенной воды, последний выходом подключен к модулю обратного осмоса, который выходом пермеата подключен к накопительной емкости и выходом воды, составляющей от 38 до 42% (объемн.) от поступившей на обратный осмос воды и не прошедшей через мембрану обратного осмоса с концентрированными в ней примесями, сообщен через сбросной кран с канализацией, через третий обратный клапан - с входом в модуль обратного осмоса и через запорный кран - с емкостью реагентов для промывки мембраны обратного осмоса, которая посредством насоса для промывки подключена к входу в модуль обратного осмоса, а ультрафильтрационный модуль выходом очищенной воды подключен к промежуточной накопительной емкости с промывным насосом.

Изобретение относится к интегрированной установке для переработки отходов медицинской лаборатории. Установка содержит, по меньшей мере, контейнер для сбора отходов и загрузочный насос, который переносит отдельные порции отходов в резервуар, таким образом, что установка работает благодаря гравитации прерывистыми циклами.

Изобретение относится к процессам очистки сточных вод, содержащих растворенные органические загрязнения, методом мокрого окисления, конкретно методом сверхкритического водного окисления, и может использоваться для очистки бытовых, технологических, поверхностных, сельскохозяйственных сточных вод.

Изобретение относится к очистке воды. Устройство для очистки соленой воды включает в себя минимум один резервуар (10) для приема перемешанной с минимум одним флокулянтом воды для отделения содержащихся в воде органических и биологических компонентов.

Изобретение относится к области создания наводороженных водных растворов с антиоксидантными свойствами и отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом и может быть использовано в медицине.

Изобретение может быть использовано на предприятиях цветной металлургии, в золотодобывающей промышленности и в гальваническом производстве для очистки сточных вод и пульп, содержащих цианиды, тиоцианаты, тяжелые металлы, мышьяк и сурьму.

Изобретение может быть использовано для очистки городских сточных вод, а также сточных вод предприятий пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности от сульфатов и фосфатов.

Изобретение относится к области очистки воды и в частности к системе фильтрации воды. Система фильтрации воды, содержащая: впуск для исходной воды; выпуск для чистой воды; выпуск для очищенной воды; выпуск для сточной воды; и объединенный фильтрующий картридж, содержащий картридж предварительной фильтрации, картридж тонкой фильтрации и картридж дополнительной фильтрации и имеющий первое отверстие, второе отверстие, третье отверстие и четвертое отверстие, при этом первое отверстие соединено с впуском для исходной воды, второе отверстие соединено с выпуском для чистой воды, выпуск для очищенной воды и выпуск для сточной воды оба соединены с третьим отверстием, исходная вода, входящая через впуск для исходной воды, предназначена вытекать через выпуск для чистой воды после фильтрации посредством, последовательно, картриджа предварительной фильтрации, картриджа тонкой фильтрации и картриджа дополнительной фильтрации, исходная вода, входящая через впуск для исходной воды, предназначена вытекать через выпуск для очищенной воды после фильтрации только посредством картриджа предварительной фильтрации, и устройство для хранения воды расположено по меньшей мере на одном из пути потока, соединенного с выпуском для чистой воды, и четвертого отверстия.

Изобретение может быть использовано для очистки и обеззараживания воды из природных сильно загрязненных источников. Установка очистки и обеззараживания воды содержит фильтр 1 предварительной очистки воды, подключенный входом к источнику исходной воды, а выходом - к контактной ёмкости 3, к которой подключен источник озона.

Изобретение относится к средствам очистки воды. Помповый блок системы обратноосмотического фильтрования содержит корпус 18, внутри которого установлены блок питания 19 и подключенные к нему насос 20, первый 21 и второй 22 датчики давления, контроллер 26, регулируемый клапан 23, электромагнитный клапан 24.

Изобретение относится к водоподготовке. Система получения чистой и сверхчистой воды включает модуль предварительной подготовки воды, модуль получения воды 3 типа, модуль получения воды 2 типа и модуль получения воды 1 типа.

Изобретение может быть использовано в системах водоснабжения населенных пунктов для пролонгации бактерицидного действия хлора и снижения количества побочных продуктов хлорирования.

Группа изобретений относится к очистке и утилизации коммунальных стоков и может быть использована в жилищно-коммунальном хозяйстве, а также для очистки промышленных и агропромышленных стоков.

Изобретение относится к области водоподготовки и может быть использовано для приготовления питьевой воды из природных источников пресной воды. Способ приготовления питьевой воды из природных пресных источников включает прокачивание очищаемой воды через гидродинамический излучатель в режиме кавитации, в который подают газовую фазу, и последующее фильтрование очищаемой воды.

Группа изобретений относиться к обработке попутно добываемой воды. Технический результат – улучшение качества обработки попутно добываемой воды, возможность повторного использования в системе извлечения тяжелой нефти.

Изобретение может быть использовано при проведении лабораторного анализа в медицинской, радиотехнической, электронной, фармацевтической промышленности. Водопроводную воду подвергают последовательной многостадийной очистке, включающей механическую фильтрацию, сорбцию на активированных углях, обратный осмос, дистилляцию и деионизацию с использованием фильтров с ионообменными смолами смешанного действия, предназначенных для удаления из воды остатков солей посредством катионного и анионного обмена.

Изобретение относится к комбинированным способам обработки и обеззараживания воды с применением нескольких химических компонентов и физических воздействий для получения чистой воды в замкнутом контуре и предназначено для очистки воды плавательных и купальных бассейнов.

Изобретение относится к области водоснабжения населения, а также очистки технологических вод предприятий, сточных вод и может быть использовано в пищевой промышленности.

Изобретение может быть использовано в области горнорудной промышленности при процессах обогащения алмазоносных кимберлитовых пород для получения оборотной воды, свободной от суспензии глинистых материалов. Способ сгущения сапонитовой суспензии включает осаждение частиц для последующего отделения образующегося осадка и обработку коагулянтом. Слив классификатора разбавляют водой в реакторе до плотности от 1250 до 1350 кгм3, затем суспензию подают в сгуститель, снабженный мешалкой, и обрабатывают коагулянтом. В качестве коагулянта используют оксихлорид алюминия с 15 концентрацией рабочего коагулянта по Al2O3. Проводят перемешивание со скоростью от 80 до 110 обмин и разделяют твердую и жидкую фазы. Жидкую фазу подают обратно в цикл, а сгущенную твердую фазу - в хвостохранилище. Способ обеспечивает получение очищенной воды с использованием всех технологических вод после процесса обогащения, что позволяет организовать систему оборотного водоснабжения, сократить расход свежей воды и исключить сброс производственных стоков. Кроме того, полученный осадок сгущенной твердой фазы пригоден для конусного складирования. 3 ил., 3 пр.

Наверх