Способ осаждения сапонитовой пульпы с применением кальцийалюмосиликатного реагента

Изобретение может быть использовано в области горнорудной промышленности при обогащении алмазоносных кимберлитовых пород. Способ включает извлечение сапонитсодержащих веществ из оборотной воды методом отстаивания. Пульпу с классом крупности 71 мкм и содержанием взвешенных веществ 90 г/л разбавляют водой в соотношении 1:5, интенсивно перемешивают 5-7 мин. Полученную смесь осаждают 120 мин за счет ввода кальцийалюмосиликатного реагента состава, мас. %: СаО - 63-66; SiO2 - 21-24; Al2O3 - 4-8% и Fe2O3 - 2-4% в количестве от 2 до 5 г на 400-500 мл разбавленной пульпы. Способ обеспечивает увеличение скорости сгущения пульпы при отстаивании, сокращение расхода свежей воды и исключение сброса производственных стоков. 4 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 уплотнения осадков в хвостохранилищах (патент РФ №2475454, опубл. 20.02.2013) позволяющий ускорить образование осадка сапонита NaMg3[AlSi3O10](OH)2⋅4H2O, обладающего заданной плотностью, из водной суспензии, с осветлением оборотной воды в хвостохранилищах для замкнутого процесса переработки руды.

Недостатком способа является полная зависимость технологического процесса от климатических, временных, температурных показателей и кроме того, требует значительного землеотвода.

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), состоящую из сапонитового глинистого минерала NaMg3[AlSi3O10](OH)2⋅4H2O в высокой степени раздробленности (дисперсная фаза 20…40 мкм) взвешенных частиц. Процесс коагуляции, осуществляют путем введение в пульпу раствора сульфата (хлорида) алюминия, который имеет своей целью дестабилизировать дисперсную систему (дисперсная среда-вода) и способствует соединению и слипанию сапонитового глинистого минерала NaMg3[AlSi3O10](OH)2⋅4H2O чтобы получить агрегацию частиц сапонит-гидрооксид алюминия.

Недостатком способа является высокая коррозионная химическая активности сульфата алюминия при гидролизе Al2(SO4)+6H2O=3Al(ОН)3твердое+3H2SO4 (ионов гидрооксония H3O+) по отношению к технологической аппаратуре, используемой для осадительных процессов (сапонита) осветления воды.

Известен способ обесшламливания оборотных сапонитсодержащих вод и устройство для его реализации (патент РФ №2529220, опубл. 27.09.2014). Объектом исследований являлись сапонитсодержащие водные системы хвостохранилища. Исследовательскими укрупненными испытаниями, выполненными с использованием разработанного электрохимического сепаратора, подтверждена возможность эффективного извлечения и осаждения тонкодисперсных шламов (сапонита), как из оборотной воды с содержанием шламов до 82 г/дм3, так и сливов классификатора с содержанием минерала сапонита 245…265 г/дм3. Удельный расход электроэнергии составил 4-7 кВт⋅ч на 1 м3 исходной или до 5-8,8 кВт⋅ч на 1 м3 осветленной воды. При этом электрохимическое воздействие позволяет получить, независимо от исходной концентрации шламов в пульпе, осветленные сливы с содержанием твердой фазы до 20 г/дм3 и сапонитсодержащий продукт с содержанием твердой фазы до 600 г/дм3 при извлечении более 80%. Доочистка слива в пакетном сгустителе обеспечивает содержание в нем твердой фазы 3-15 г/дм3.

Недостатком способа является очень большой расход электроэнергии: исходя из составленного материального баланса количество оборотной сточной воды составляет 2500 м3/час, которое необходимо очистить для того чтобы создать замкнутую систему вооборота для комплексной переработки сапонитовой руды. Даже при минимальной цене 5 кВт⋅ч на 1 м3 осветленной воды и часовом расходе 2500 м3/час. Расход электроэнергии составить 12500 кВт⋅ч. При годовом обороте воды, используемой в технологическом процесс 12500×8150=101875000 квт. При этом необходимо учесть, что очистке подвергнется только сапонитсодержащий продукт с содержанием твердой фазы до 600 г/дм3 при извлечении более 80%.

Известен способ сгущения сапонитовой суспензии (патент РФ №2448052, опубл. 20.04.2012), путем оседания сапонитовых частиц для последующего отделения образующегося осадка, с последующей обработкой углекислым газом под давлением до 2 кгс/см2. Количество углекислого газа вводят в количестве до 300 г на 1 кг сухого осадка.

Недостатком способа является большой расход углекислого газа, который не отвечает стехиометрическим соотношениям реакции и уже по этим показателям данный способ является экономически не выгодным и кроме того избыточная обработка карбонатов кальция и магния повышает их растворимость и общую минерализацию воды. Таким образом, введение углекислого газа в сапонитовую суспензию под давлением до 2 кгс/см2 в количестве до 300 г на 1 кг сухого осадка не увеличивает скорость ее сгущения при отстаивании, поскольку повышает растворимость карбонатов кальция и магния и ухудшает свойства воды, повышая ее минерализацию.

Известен способ сгущения суспензии методом отстаивания (Невзоров А.Л., Коршунов А.А. Исследование свойств хвостовых отложений как источника техногенной нагрузки на окружающую среду. «Лесной журнал». 2007. №4, стр. 140-144), принятый за прототип, при котором происходит отделение частиц водной суспензии под действием силы тяжести. Авторами были проведены лабораторно экспериментальные опыты в результате которых было выявлено, что процесс седиментации происходит очень медленно. Исследования показали, что через 50 суток, процесс осаждения не прекратился, донные отложения находятся в воде во взвешенном состоянии. В естественных условиях, когда надводные потоки гидросмеси падают в пруд-отстойник, вызывая вовлечение седиментирующих отложений, процесс осаждения твердой фракции хвостов происходит еще медленнее, процесса седиментации заканчивается через 1,5 года. Скорость оседания частиц зависит от их размера, плотности и от вязкости среды.

Основным недостатком данного способа является длительность процесса отстаивания суспензии с наличием таких мелкодисперсных частиц, как частицы сапонита, без ввода коагулянтов, имеющих свойство связывать частицы сапонита и увеличивать скорость отстаивания пульпы, процесс отстаивания может привести к увеличению занимаемых площадей, отведенных под хвостохранилище, а наличие в воде частиц сапонита во взвешенном состоянии ухудшит качество и увеличит расход оборотной воды для обогатительной фабрики.

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, а это позволит организовать систему оборотного водоснабжения обогатительной фабрики, позволяющую сократить расход свежей воды, и исключить сброс производственных стоков, а использование натуральных минеральных неорганических веществ входящих в состав кальцийалюмосиликатного реагента позволит снизить нагрузку на окружающую среду региона добычи и увеличить скорость седиментации пульпы.

Технический результат достигается тем, что пульпу с классом крупности 71 мкм и содержанием взвешенных веществ 90 г/л разбавляют водой в соотношении 1:5, интенсивно перемешивают 5-7 мин, и затем полученную смесь осаждают 120 мин за счет ввода кальцийалюмосиликатного реагента составом в мас. %: СаО - 63-66; SiO2 - 21-24; Al2O3 - 4-8% и Fe2O3 - 2-4% в количестве от 2 до 5 г на 400-500 мл разбавленной пульпы.

Способ осаждения сапонитовой пульпы с применением кальцийалюмосиликатного реагента поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - исходная сапонитовая пульпа, разбавленная водой в соотношении 1:5 в которую добавлен кальцийалюмосиликатный коагулянт и перемешена в течении 5-7 минут при комнатной температуре;

фиг. 2 - сапонитовая пульпа, подвергнутая отстаиванию в течении 30 минут при комнатной температуре;

фиг. 3 - сапонитовая пульпа, подвергнутая отстаиванию в течении 75 минут при комнатной температуре;

фиг. 4 - сапонитовая пульпа, подвергнутая отстаиванию в течении 120 минут при комнатной температуре;

Способ осуществляется следующим образом. Сапонитовую пульпу разбавляют в стакане водой (Фиг. 1) в соотношении 1:5 при комнатной температуре проводят процесс перемешивания в течении от 5 до 7 минут. Из полученного таким образом раствора сапонит, в течении 120 минут (Фиг. 2) осаждают методом коагуляции с введением кальцийалюмосиликатного реагента, в зависимости от консистенции пульпы (содержание взвешенных частиц варьирует в диапазоне 90 г/л класс крупности минерала -71 мкм), в количестве от 2 до 5 г. Осаждение сапонита происходит при комнатной температуре. Сапонит осаждается на дне стакана в виде суспензии (Фиг. 3), верхний слой чистой воды используется для промывки алмазоносной руды (Фиг. 4).

Пример 1

Образец оборотной воды слива со спиральных классификаторов после процесса обогащения алмазоносной сапонитовой глины представлен в объеме 250 мл класс крупности минерала - 71 мкм, содержание взвешенных веществ 90 г/л был разбавлен (в соотношении 1:1) до 250 мл чистой водой в мерных стаканах с применением 2 г кальцийалюмосиликатного реагента (состав коагулянта в мас. %: СаО - 63-66; SiO2 - 21-24; Al2O3 - 4-8% и Fe2O3 - 2-4%) после интенсивного перемешивания в течении 2 минут приводили в статистическое моделирование процесса осаждения. Через 2 ч наблюдается 10 мл чистой воды без взвесей, плотность осадка составила 14,4%) по твердому веществу.

Пример 2

Образец оборотной воды слива со спиральных классификаторов после процесса обогащения алмазоносной сапонитовой глины представлен в объеме 120 мл класс крупности минерала - 71 мкм, содержание взвешенных веществ 90 г/л был разбавлен (в соотношении 1:3) до 360 мл чистой водой в мерных стаканах с применением 3 г кальцийалюмосиликатного реагента (состав коагулянта в мас. %: СаО - 63-66; SiO2 - 21-24; Al2O3 - 4-8% и Fe2O3 - 2-4%) после интенсивного перемешивания в течении 5 минут приводили в статистическое моделирование процесса осаждения. Через 2 ч наблюдается 53 мл чистой воды без взвесей, плотность осадка составила 12,3%) по твердому веществу.

Пример 3

Образец оборотной воды слива со спиральных классификаторов после процесса обогащения алмазоносной сапонитовой глины представлен в объеме 80 мл класс крупности минерала - 71 мкм, содержание взвешенных веществ 90 г/л был разбавлен (в соотношении 1:5) до 400 мл чистой водой в мерных стаканах с применением 5 г кальцийалюмосиликатного реагента (состав коагулянта в мас. %: СаО - 63-66; SiO2 - 21-24; Al2O3 - 4-8% и Fe2O3 - 2-4%) после интенсивного перемешивания в течении 7 минут приводили в статистическое моделирование процесса осаждения. Через 2 ч наблюдается 120 мл чистой воды без взвесей, плотность осадка составила 10,4%) по твердому веществу.

Представленные примеры позволяют сделать вывод, что из-за обладания более высокой дисперсностью и соответственно емкостью обмена сапонит по сравнению с другими минеральными группами монтмориллонита, а также плотности 2,3-2,5 г/см3 и твердости по Моссу 2,5 и размера частиц в 40 микрон сапонит обладает исключительно высокой устойчивостью в водной среде.

Таким образом, интенсивное перемешивание в течении 5-7 мин пульпы с классом крупности 71 мкм и содержанием взвешенных веществ 90 г/л и разбавленной водой в соотношении 1:5 и введение кальцийалюмосиликатного реагента (состав коагулянта в мас. %: СаО - 63-66; SiO2 - 21-24; Al2O3 - 4-8% и Fe2O3 - 2-4%) в количестве от 2 до 5 г на 400-500 мл увеличивает скорость ее сгущения при отстаивании, за счет того, что полученный реагент обладает каогуляционными свойствами, который связывает частицы сапонита в укрупненные агрегаты, это обеспечивает возможность не только оседания частиц на дно и выталкивание на поверхность чистой воды, но и связывание сапонитового шлама дамбы хвостохранилища от дальнейшего разрушения.

Способ осаждения сапонитовой пульпы, включающий извлечение сапонитсодержащих веществ из оборотной воды методом отстаивания, отличающийся тем, что пульпу с классом крупности 71 мкм и содержанием взвешенных веществ 90 г/л разбавляют водой в соотношении 1:5, интенсивно перемешивают 5-7 мин и затем полученную смесь осаждают 120 мин за счет ввода кальцийалюмосиликатного реагента составом в мас. %: СаО - 63-66; SiO2 - 21-24; Al2O3 - 4-8% и Fe2O3 - 2-4% в количестве от 2 до 5 г на 400-500 мл разбавленной пульпы.



 

Похожие патенты:

Изобретения могут быть использованы в системах (100) водяного охлаждения с открытой циркуляцией воды для борьбы с образованием отложений. Устройство включает основную часть (1) и вспомогательную часть (2), внутри которых перемещается вода (5), при этом вспомогательная часть (2) выполнена в виде обходной линии.

Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод на фабриках первичной обработки шерсти. Для осуществления способа проводят электролиз в поле постоянного тока, нейтрализацию щелочным реагентом с аэрацией, отстаивание в тонком слое, сорбцию и повторное использование очищенных сточных вод.

Группа изобретений относится к устройству для формирования микропузырьков и к системе очистки загрязненной воды с устройством для формирования микропузырьков. Устройство 10 для формирования микропузырьков содержит канал 11 для потока жидкости, через который протекает жидкость под давлением, выпускной канал 12, через который выходят сформированные микропузырьки и жидкость, горловину 13, соединяющую канал 11 для потока жидкости и выпускной канал 12, и канал 14 для подачи газа в канал 11 для потока жидкости или горловину 13.

Изобретение относится к способам автономного получения чистой пресной воды из воздуха, путем испарения воды и конденсации паровоздушной смеси. Осуществляют формирование потока паровоздушной смеси и осаждение водяных паров в конденсаторах с отбором пресной воды.

Изобретение может быть использовано в гальваническом производстве для обезвреживания или утилизации жидких отходов, содержащих шестивалентный хром, а также для обезвреживания и утилизации отходов производства, содержащих моноэтаноламин.

Изобретение относится к получению наноразмерных материалов, пригодных для сорбции биологических сред и биомолекул и может быть использовано в медицине и фармакологии.
Изобретение относится к способу регенерации скорого фильтра с мелкозернистой кварцевой загрузкой, загрязненного органическими соединениями. Способ регенерации заключается в том, что осуществляют верхнюю промывку путем подачи на загрязненную поверхность фильтра моюще-диспергирующего раствора на основе природного ПАВ гуммиарабика, обладающего деэмульгирующими способностями в отношении масло-, жиро- и нефтезагрязнений, и нижнюю промывку снизу вверх промывной водой.
Изобретение может быть использовано на гальванических производствах в процессах хромирования, химического оксидирования, электрохимической полировки, травления и пассивации металлов и сплавов.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности и водоочистке. Прореагировавший на поверхности содержащий карбонат кальция минеральный материал и/или прореагировавший на поверхности осажденный карбонат кальции покрывают по меньшей мере одним анионным полимером с плотностью общего отрицательного заряда в пределах от 1 мкэкв/г до 15000 мкэкв/г.

Изобретение относится к фильтрующим элементам, которые предпочтительно используются в подмоечных системах очистки жидкости. Фильтрующий элемент состоит из сердечника со сквозным вертикальным каналом для прохождения очищенной жидкости, выполненного из фильтрующего углеродного материала, упрочняющего слоя, выполненного из нетканого фильтрующего материала, нижнего и верхнего фланцев, установленных на торцевых сторонах фильтрующего элемента.

Изобретение может быть использовано в области горнорудной промышленности при процессах обогащения алмазоносных кимберлитовых пород для получения оборотной воды, свободной от суспензии глинистых материалов.

Изобретение может быть использовано в области хозяйственно-питьевого водоснабжения при получении питьевых вод. Для осуществления способа проводят контактную коагуляцию сульфатом алюминия с фильтрацией на загрузке зернистых контактных осветлителей и последовательное введение хлористого кальция и соды технической.

Изобретение может быть использовано в водоподготовке и водоочистке для очистки и обеззараживания питьевой и сточной воды. Способ введения коагулянта включает подачу коагулянта (2) в очищаемую воду, находящуюся в трубопроводе (1), активирование коагулянта путем перемешивания его в воде.

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве для подготовки стоков свиноводческих комплексов и ферм для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий.

Изобретение относится к способу получения растворов высокомолекулярных соединений на основе полиакриламида (ПАА) с повышенной вязкостью и соответственно повышенной осадительной способностью в процессах очистки суспензий от твердой фазы.

Изобретение может быть использовано для безреагентной очистки оборотных и сточных вод от сапонитсодержащих шламовых частиц и уплотнения сапонитсодержащего осадка в хвостохранилищах.

Изобретения могут быть использованы для разделения жидкой и твердой фаз, при осаждении, флотации или фильтровании, при кондиционировании питьевой воды, при обезвоживании ила, при очистке сточных вод с использованием флокулирующих вспомогательных веществ, при изготовлении бумаги в качестве удерживающих средств.
Группа изобретений может быть использована в горнодобывающей промышленности для облегчения агрегирования минеральных компонентов в водных минеральных шламах. Обработка водного минерального шлама включает добавление в диспергированный шлам водного раствора анионного полимера, вступающего в реакцию с твердыми минеральными компонентами, с целью их агрегирования и осаждения с образованием продукта, содержащего флоккулированный осадок и воду.

Изобретение может быть использовано для переработки иловых осадков очистных сооружений. Кальцийсодержащий препарат для уплотнения и обеззараживания иловых осадков очистных сооружений представляет собой механическую порошковую смесь, содержащую до 50 масс.

Настоящее изобретение относится к системе для растворения полимеров, включающей смесительный бак, сетчатый фильтр и насос. Смесительный бак предназначен для приема полимеров, воды и входящего потока с образованием полимерного раствора, включающего набухшие полимеры, и для вывода полимерного раствора.

Изобретение может быть использовано в экспериментальной океанологии и биогеохимии для вакуумной фильтрации взвешенных компонентов природных вод, морских и пресных водоемов при измерении концентраций минеральной и органической взвеси. Устройство содержит фильтрующее устройство (2) в фильтродержателе (1), ресивер, в качестве которого для накопления отфильтрованной жидкости используют бак с водой (10), и насосы – центробежный (11) и водоструйный (13). Уровень воды в баке (1) задается расположением сливного отверстия (14) на стенке бака. Для создания вакуума используют последовательное соединение центробежного (11) и водоструйного насосов (13), при этом центробежный насос (11) расположен ниже, а водоструйный (13) выше уровня жидкости в баке. Слив жидкости из водоструйного насоса (13) осуществляют в бак (10), трубка слива (5) фильтрующего устройства (2) соединена с водоструйным насосом (13). Устройство обеспечивает непрерывную фильтрацию больших объемов воды в непрерывном режиме, исключение попадания фильтрата в насос, возможность уменьшения габаритов устройства. 2 ил.

Изобретение может быть использовано в области горнорудной промышленности при обогащении алмазоносных кимберлитовых пород. Способ включает извлечение сапонитсодержащих веществ из оборотной воды методом отстаивания. Пульпу с классом крупности 71 мкм и содержанием взвешенных веществ 90 гл разбавляют водой в соотношении 1:5, интенсивно перемешивают 5-7 мин. Полученную смесь осаждают 120 мин за счет ввода кальцийалюмосиликатного реагента состава, мас. : СаО - 63-66; SiO2 - 21-24; Al2O3 - 4-8 и Fe2O3 - 2-4 в количестве от 2 до 5 г на 400-500 мл разбавленной пульпы. Способ обеспечивает увеличение скорости сгущения пульпы при отстаивании, сокращение расхода свежей воды и исключение сброса производственных стоков. 4 ил., 3 пр.

Наверх