Затравка для стабилизации водына ochobe гипса и способ ee полу-чения

 

> SI06I6

Союз Советских

Социалистических

Реслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.06.78 (21) 2625636/23-26 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45/ Дата опубликования описания 10.03.81 (51) Ч К;ч з С 02 F 5/00

Государственный комитет ло делам изобретений и открытий (53) УДК 628.349 (088.8у (72) Авторы изобретения

И. А. Вайштейн, Л. Д. Кленышева и Г. А. К (71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский и проектнь1 по очистке технологических газов, сточных и использованию вторичных энергоресурсов пре черной металлургии (54) ЗАТРАВКА ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ВОДЪ| НА

ОСНОВЕ ГИПСА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к области стаби-. лизации воды, например в обратном водоснабжении травильных и гальванических отделений, и может быть использовано в черной металлургии и других отраслях промышленности.

Известен способ стабилизации воды путем введения кристаллической затравки в обрабатывавмую воду (1).

Введение в воду уже готовых центров кристаллизации способствует ускореншо образования новых центров кристаллизации и росту кристаллов за счет увеличения концентрации растворенного вещества вследствие наличия межмолекулярных сил на поверхности твердой фазы.

Недостатком известного способа является низкая эффективность затравки, в результате чего приходится вводить боль ние количества посторонних веществ, а затем выделять их из воды. Все это ведет к увеличению нагрузок на осветлители и обезвоживающие аппараты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является затравка на основе гипса, состоящая из мелкокристалличеокого д ву водного пипса (2).

Известную гипсовую затравку получают смешиванием концентрированной серной кислоты и 10% известкового молока до нейтральной или слабокислой реакции. Известная затравка при концентрации 0,5—

0,6 г/л воды обеспечивает высокую скорость снятия пересыщения по растворенному сульфату кальция, обработка в течение

70 иин снижает концентрацию растворенного сульфата кальция с 3,6 до 2,2 г/л. Более длительное время обработки не дает

1О значительного эффекта в снижении содержания растворимых солей кальция в осветленной воде.

Приготовление такой затравки дорого, так как при этом расходуется дефицитная серная кислота, а для предотвращения образования крупнокристаллической фазы и повышения ее активности процесс ведут в турбинном миксере с большой скоростью вращения мешалки, что обеспечивает получение затравки высокой диспероности и активности, но увеличивает энергозатраты на ее получение.

Кроме того, известная затравка не интенсифицирует процесс очистки стоков

25 от высокодисперсных примесей.

Целью изобретения является повышение эффективности затравки за счет уменьшения содержания растворимых солей кальзо ция в осветленной воде.

810616

Поставленная цель достигается тем, что затравка на основе гипса дополнительно содержит закись-окись железа при следующем содержании компонентов, вес. о/о ..

Гипс 5 — 20

Закись-окись железа 3 — 6

Вода Остальное

Для получения затравки смешивают растворы, содержащие кальций, -гидроксил-, сульфатионы и ионы двухвалентного железа, полученную смесь нагревают до ,60 — 70 С и аэрируют. При этом аэрацию ведут при расходе воздуха 0,004— 0,015 нчз/час на 1 кг железа в смеси.

Процесс приготовления затравки осуществляют следующим образом.

Смешивают два или более растворов, содержащих Эакисное железо, кальций-, сульфат- и гидроксил-ионы до получения нейтральной среды.

Исходные растворы могут содержать и другие ионы, не образующие осадка с основными, например хлорид- и натрий-ионы, в любом количестве, а количество тяжелых металлов, образующих осадки с основными (Cr, Х1, Со, Сп, Zn, Cd и др.), в сумме не должно превышать 1ОО/о от концентрации железа общего. Концентрация окислителей (нитрат-, перманганат-ионов) должна составлять не более 1О/О содержания железа за кисного.

Содержание ионов закисного железа в полученной суспензии после смешивания исходных растворов должно быть не ниже

10 г/л и не выше 50 г/л. При этом содер>канне закисного и общего железа должно быть в соотношении 1: 1,1 — 1: 1,3.

Верхний предел содержания закиои же леза обусловлен тем, что черезмерная блокировка кристаллов гипса приводит к снижению активности затравки, а нижний предел — уменьшением регулирующего действия соединений железа на рост кристаллов гипса и ролью закись-окиси железа как интенсификатора процессов очистки воды от высокодиоперсной взвеси.

Закись-окись железа, присутствующая в затравке, выполняет две функции.

На стадии смешивания, нагрева и аэрарации регулирует рост кристаллов гипса, а

:при применении готовой затравки интенсифицирует процесс осаждения высокодисперсной взвеси (объем и влажность осадков).

Регулирующая роль закись-окиси железа заключается в переплетении закись-окиси железа и гипса, затруднении доступа раствора к зародышам кристаллов гипса и тем самым к увеличению его дисперсности и активности. ,Полученную суспензию нагревают до

60 — 70 С и аэрируют при расходе воздуха

0,004 — 0,015 низ/час на 1 кг железа с последующей выдержкой в течение 0,5 —:3 час.

Выбранный предел нагрева (60 — 70 С) в присутствии ионов двухвалентных металлов позволяют получить затравку с высокой а:ктиэностью.

Предлагаемая скорость аэрации. ограничение температурного режима процесса и содержание примесей тяжелых металлов и окислителей относительно Fe- — и Fe,z,„ обеспечивают получение закись-окиси жеl0 леза необходимой структуры.

В случае увеличения скорости аэрации, содержания примесей железа окисного, окислителей с одновременным понижением температуры происходит образование !

5 FeQOH вместо Fe304 с ухудшением седиментирующих свойств затравки. Кроме того, в этом случае наряду с образованием Гез04 в растворе остается значительная часть железа в виде Fe (ОН) 3, а

_#_ полученная затравка по своим свойствам не только не дает эффекта очистки от высокодисперсной взвеси, но наблюдается даже увеличение объема осадка. .Пример 1. Готовят раствор состава, г/л:

H SO4

Ре304

Сгз (SO4) z

39,2

30 путем растворения технических солей и кислоты в воде.

1 л полученного раствора нейтрализуют известковым молоком. Получают суспензию з5 с рН 9„13, имеющую следующий состав, г/л:

1= е2+ 104,3 рез+ 7,1

SO,2- 3158

С,- з+

С а + 79,2

В полученной суспензии соотношение ионов железа закисного и общего 1: 1,09.

Содер>канне ионов хрома 9,36 /О от содержания железа общего.

45 Далее смесь нагревают на водяной бане до 60 С, одновременно аэрируют при расходе воздуха 0,006 нмз/час. Продолжительность аэрации 1,5 час, затем смесь выдер>кивают при той же температуре в течение

50 30 мин.

В результате получают суспензию следующего состава, вес. /о..

Гипс (CaS04 2Н20) 18,8

Закись-окись

55 железа (Рез04) 6,7

Вода (Н>0) Остальное

Полученную затравку используют для снятия первсыщения и уплотнения осадка промывной воды после нейтрализации.

Для этого искусственно приготовленную воду состава, г/л:

Fe + 0,70; Са - + 0,65; S04 3,31, нейтрализованную известковым молоком до рН

8,75, делят на две порции и добавляют в одну из них 10 л4л затравки. Обе порции

810616 перемешивают лопастной мешалкой в течение 30 мин, а затем осветляют в цилиндрах.

Объем осадка в порции с затравкой через 2 час составляет 8 /о, без затравки

16,5, содержание ионов кальция в осветленной воде, соответственно, 0,690 г/л и

1,150 г/л.

Пример 2. Обработанный травильный раствор состава, г/л:

Na NO3 30

Na>S04 60

FeSO4 200

Сгг($04) з 25

%$04 05

Н2$04 140 доставленный с завода «Запорожсталь» .в количестве 1 л, смешивают с известковым молоком. В результате получают 26 л суспензия, с p H 7,65, имеющей сост а в, г/л:

F e2-+

1- ез+

$0 -"—Na+ т гз-+N 2+

Cd 2+

NOç

26,, 2

2,15

126

10,5

2,80

0,06

56,0

8,4

H2SO4

FeSO4

NaCI

МаМОз

CuSO4

NiSO4

ZnSO4

0„15

0,1

0,02

0,1 готовят растворением технической кислоты

В полученной смеси соотношение ионов железа закисного и общего 1: 1,17. Содержание ионов Cr3+ и И!2+в сумме составляет 10 /о от содержания железа общего.

Полученную смесь нагревают в фарфоровом стакане на водяной бане до 70 С и одновременно аэрируют при расходе воздуха 0,015 и/мз/час в течение 60 мин, а затем

40 мин выдерживают при этой температуре без аэрации.

Получают суспензию состава, вес. :

Гипс (Са S.04 . 2Н20) 23,0

Закись-окись железа (Fe»04) 3,7

Вода (Н20) 73,3

Для проверки эффективности затравки ее вносят в нейтрализованную до рН 9 1 промывную воду состава, г/л:

Рег+ 0,7; Саг+ 0,65; $042- 3,31, перемешивают .30 мин и осветляют. Через два часа осветления объем осадка составляет 14,1%, содержание ионов кальция в осветленной воде 0,80 г/л.

Пример 3. Отработанный paBHJIbHbIH раствор состава, г/л: и соответствующих солей в воде. Полученный раствор объемом 1 л смешивают в фарфоровом стакане с известковым молоком до рН 8,15. В результате получают 3 л суспензии состава, г/л:

Саг-+

$0,2— !

\а+

36 Zn -+ О,О2

8Р 0Н 3!

СI- 10,1

1ЧО, 0 03

0,015 Fe + 31 4

0 009 Рез+ 5 6

Cu 2-+ я.г т

В полученной смеси соотношение ионов

15 закисиого железа и общего составляет

1: 1,18, содержание нитрат-иона составляет

О,! 7О от концентрации железа закисного.

Содержание ионов меди, никеля и цинка в сумме составляет 0,1 /о от концентрации

20 железа общего.

Смесь нагревают в фарфоровом стакане до 70 С при,непрерывном,перемешивании и одновременной ее аэрации при расходе воздуха 0,008 нм /час. Смесь аэрируют

25 в течение 2 час, затем выдерживают при этой температуре в течение 30 лтин.

В результате получают суспензию следующего состава, вес. о/о: гипс 14,7; закисьокись железа 5,5; вода 79,8. з0 Полученную затравку используют для снятия пересыщения и уплотнения осадка промывной воды после, нейтрализации.

Для этого в нейтрализованную до рН

9,2 известковым молоком, искусственно приготовленную промывную воду состава, г, л: !, °

Fe — 06; Са + 0,7; SO4 — 2,11, вносят 15 мл затравки, перемешивают

30 мин, затем переносят в цилиндр для

40 осветления. Через 2 час объем осадка составляет 6 /о, содержание ионов кальция в осветленной воде 0,72 г/л.

iH р и м е р 4. Смешивают четыре раствора.

45 1 л отработанного травильного раствора ванн травления в нейтральном электролите состава, г/л: Na2S04 152; Мтг+ 1,84; Cr +

2,34; 1 л отработанного раствора солянокислого травления .состава, г/л: FeC12 300;

50 HCI 20; 650 мл 33 /о-ного раствора хлористого кальция и 350 мл щелочных отходов состава, вес. /o . .NaÎH 65; NaCI 25;

ИаМОз 0 4.

Для опыта используют сточные воды, 55 доставленные в лабораторию с заводов.

После смешивания растворов получают

3 л суспензии с рН 9,5 следующего состава, г/л:

Саг+ 33,2 Сгз+ 0,78

60 SO2-- 320 Ыа — 703

Гег+ 34,8 NO,.— 0,34

Fe"+ 9,2 ОН вЂ” 32,1

N + 0,6 СI — 128,5

В полученной смеси соотношение ионов

65 железа закисного и ттбттттг 1 ° 1 9т т.п

810616

Формула изобретения

Составитель Е. Верхутова

Техред И. Пенчко

Коррсктор С. Файн

Редактор Л, Курасова

Заказ 227/225 Изд. ЛЪ 224 Тираж 1007 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тпп. Харьк. фил. пред. Патент» жание нитрат-иана составляет 1 % от концентрации железа закисного, а содержание ионов никеля и хрома в сумме составляет

3,14 от концентрации железа общего.

На водяной бане смесь нагревают до

65 С, непрерывно перемешиваают и одновременно аэрируют при расходе воздуха

О,004 нмз/час. Продолжительность аэрации

1 час, а выдержки 0,5 час.

Получают суспензию состава, вес. % . .10 гипс 5,6; закись-окись железа 6 1; вода 88,3.

В искусстввнно приготовленную воду состава, г/л: Fe + 0,8; Са- +0,7; SO4 - — 2,95;

Mn -+ —, М1а+ 0,01, нейтрализованную известковым молоком, вносят 3 г кека затравки 15

40% влажности, перемешивают и переносят в цилиндр для осветления. Через 2 час объем осадка в цилиндре составляет 8, содержание ионов кальция в осветленной воде 0,73 г/л. 20

Предложенный способ обеспечивает получение активной гипсовой затравки, позволяющей достаточно полно снять пересыщение сульфата кальция из растворов. 25

Способ дает возможность получать затравку не только из дефицитных материалов (кислот, извести, солей), но и из отходов производства. 30

1. Затравка для стабилизации воды на основе гипса, отличающаяся тем, что, с целью .повышения ее эффективности за счет уменьшения содержания растворимых солей кальция в осветленной воде, она дополнительно содержит закись-окись железа при следующем содержании компонентов, вес. /о.

Гипс 5 — 20

Закись-окись железа 3 — 6

Вода Остальное

2. Способ по п. 1, состоящий в том, что смешивают растворы, содержащие кальций-, сульфат-, гидроксил-ионы и ионы двухвалентного железа, нагревают полученную смесь до 60 — 70 C и аэрируют. ,3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что смесь аэрируют при расходе воздуха 0,004 — 0 015 низ/час на 1 кг железа в смеси.

Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 307070, кл. С 02.В 5/00, 1969.

2. Водоснабжение и санитарная техника. 1973, ¹ 4, с. 4 — 5 (прототип).