АЛЮМОСИЛИКАТНЫЙ СОРБЕНТ - "СИАЛЛИТ" И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК B01J20/16 C01B33/36 

Изобретение относится к алюмосиликатным сорбентам многоцелевого использования, содержащим природные ионообменные алюмосиликатные минералы (цеолиты, глинистые минералы) в количествах, существенно превышающих их содержание в исходном минеральном сырье, имеющим повышенную обменную емкость и освобожденным от вредных примесей.

Известны сорбенты на основе природных цеолитов и способы обогащения алюмосиликатных природных сорбентов с целью увеличения содержания ионообменных минералов и химического модифицирования для получения монокатионных форм [1-3] Эти способы относятся к обогащению бедного минерального сырья с содержанием полезных компонентов менее 50 мас.

Методами магнитной сепарации удается повысить содержание цеолита в концентрате по сравнению с исходной породой на 3-5 мас. Гравитационными методами (концентрационный стол, циклоны, шлюзы) достигнуто обогащение на 5-7% по сравнению с исходной породой. Флотационные методы обогащения также мало эффективны при обогащении алюмосиликатных сорбентов и загрязняют поверхность зерен вредными флотореагентами. Кроме того, обогатительные методы и методы ионообменного модифицирования не позволяют освободиться от основной части нормируемых токсичных элементов (тяжелых металлов и др.), постоянно присутствующих в природном минеральном сырье.

Недостатком обогащенных алюмосиликатных природных сорбентов, получаемых ранее, является низкое содержание ионообменных минералов (менее 70 мас.), высокое (до 10 мас.) содержание в них примесных неалюмосиликатных минералов (сульфидов, гидроксидов железа и марганца, фосфатов, карбонатов и металлического железа), а также токсичных химических элементов (As, Cd, Hg, Pb и др. ).

Задачей изобретения является получение экологически чистого алюмосиликатного сорбента с высоким содержанием алюмосиликатных ионообменных минералов (цеолитов, глинистых минералов) и низким содержанием примесных минералов (кварц, полевые шпаты, слюды, сульфиды и окислы металлов) и токсичных элементов (Fe, Mn, Pb, Zn,Cu, Cd, As,Hg и др.) по сравнению с природным цеолитовым сырьем. Кроме того, ставится задача по раскачке (увеличению обменной емкости и кинетических показателей) и облагораживанию (снижению концентрации абразивных минералов и токсичных элементов, выбеливанию), природного сырья. Все это обеспечивает получение алюмосиликатного сорбента, пригодного для использования в таких новых направлениях, как производство моющих средств, ветеринарных и медицинских фармакологических препаратов, парфюмерных изделий и пищевых продуктов.

Для этого алюмосиликатный сорбент, содержащий природный ионообменный алюмосиликатный минерал, в качестве ионообменного минерала содержит цеолит из ряда клиноптилолита или морденита, или филлипсита, или шабазита или их смесь, или смесь цеолита с монтмориллонитом и примесные минералы типа кварца, полевых шпатов, слюд при следующих соотношениях ингредиентов, мас.

Природный алюмосиликатный ионообменник 70-98
Примесные минералы 2-30 имеет обменную емкость 1,2-2,1 мг-экв/г и гранулометрический состав менее 0,1-3 мм.

В способе получения алюмосиликатного сорбента, включающем дробление, измельчение, классификацию, магнитное и гравитационное обогащение в одну или несколько стадий в воздушной или водной среде, при классификации выделяют два класса крупности следующего гранулометрического состава, мм: Крупный класс более 0,1-3 Мелкий класс менее 0,1-3
При этом крупный класс идет на получение других продуктов или в отвал, а мелкий класс на дальнейшее обогащение или измельчение до требуемого гранулометрического состава. Избирательное измельчение и классификация позволяют увеличить содержание цеолита в сорбенте на 10-30 мас. Последовательность применения методов избирательного измельчения и классификации и методов гравитационного и магнитного обогащения может быть различной.

После механического обогащения сорбент может подвергаться дополнительной химической обработке водными растворами кислот или щелочей, или солей или последовательной обработке этими реагентами с концентрацией их в растворе 1-10 мас. позволяющей снизить содержание токсичных компонентов в сорбенте на 30-80 мас. и повысить обменную емкость сорбента на 0,1-0,5 мг-экв/г. Химическая обработка позволяет также существенно улучшить кинетические характеристики предлагаемого сорбента.

Сущность способа получения сорбента состоит в избирательном измельчении цеолитовых и глинистых минералов и концентрации их в мелком классе при воздушной или мокрой классификации, а также в химической раскачке и облагораживании природного сорбента. Получаемый по предлагаемому способу сорбент характеризуется существенным улучшением технологических показателей по сравнению с необработанным природным сырьем.

П р и м е р 1. Цеолитсодержащая порода с содержанием клиноптилолита 68 мас. раздробленная до крупности 1 мм, подвергнута сухой магнитной сепарации и воздушной классификации по классу крупности 0,2 мм. При этом за счет классификации достигнуто обогащение на 14 мас. а за счет магнитной сепарации- на 2 мас.

Обогащенный продукт подвергнут обработке 1%-ном раствором соляной кислоты и переведен в Са-форму 5%-ным раствором гидроксида кальция. При этом обменная емкость сорбента увеличилась на 0,3 мг-экв/г, а степень очистки от токсичных элементов составила 50 мас.

Алюмосиликатный сорбент содержит 84 мас. клиноптилолита и имеет обменную емкость 1,6 мг-экв/г.

П р и м е р 2. Цеолитово-бентонитовая порода с содержанием ионообменных алюмосиликатных минералов 71 мас. раздробленная до крупности 1 мм, подвергнута классификации на гидроциклоне по классу крупности в сливе гидроциклона 0,1 мм. При этом за счет мокрой классификации достигнуто обогащение на 20 мас.

Обогащенный продукт подвергнут обработке 3%-ным водным раствором щавелевой кислоты и переведен в Na-форму путем обработки 5%-ным водным раствором гидроксида натрия. За счет химической обработки обменная емкость сорбента увеличилась на 0,4 мг-экв/г, а степень очистки от тяжелых металлов и других токсичных элементов составила 80 мас.

Алюмосиликатный сорбент содержит 91 мас. клиноптилолита и монтмориллонита и имеет обменную емкость 1,8 мг-экв/г.

П р и м е р 3. Цеолитовая порода с содержанием 68 мас. смеси клиноптилолита и морденита, раздробленная до крупности 3 мм, подвергнута магнитной сепарации, стадиальному измельчению и классификации по классу крупности 0,5 мм. При этом за счет избирательного дробления и классификации достигнуто обогащение концентрата цеолитом на 12 мас. Химической обработке концентрат не подвергался.

Алюмосиликатный сорбент содержит 80 мас. клиноптилолита и морденита и имеет обменную емкость 1,4 мг-экв/г.

П р и м е р 4. Цеолитовая порода c содержанием морденита 60 мас. раздробленная до крупности 3 мм, подвергнута стадиальному дроблению и классификации по классу крупности 1 мм и сухой магнитной сепарации. При этом достигнуто обогащение концентрата морденитом на 11 мас.

Концентрат подвергнут химической обработке 10% -ном водным раствором соляной кислоты с целью получения водородной формы морденита.

Алюмосиликатный сорбент содержит 71 мас. морденита и имеет обменную емкость 1,2 мг-экв/г.

П р и м е р 5. Цеолитсодержащая порода с концентрацией филлипсита 45 мас. раздробленная до крупности 3 мм, подвергнута стадиальному додрабливанию и классификации по классу крупности 2 мм и сухой магнитной сепарации. В результате избирательного дробления и классификации достигнуто обогащение на 9 мас.

Концентрат подвергнут химической обработке 10% -ным водным растворoм хлорида калия с целью получения калиевой формы сорбента.

Алюмосиликатный сорбент содержит 70 мас. филлипсита и имеет обменную емкость 1,5 мг-экв/г.

П р и м е р 6. Рудоразборный концентрат, содержащий 70 мас. шабазита, раздробленный до крупности 5 мм, подвергнут магнитной сепарации и классификации по классу крупности 3 мм. За счет магнитной сепарации и классификации достигнуто обогащение на 28 мас. и получена мономинеральная фракция шабазита, содержащая всего 2 мас. примесных минералов (кварц).

Химическая обработка концентрата не проводилась.

Алюмосиликатный сорбент содержит 98 мас. шабазита и имеет обменную емкость 2,1 мг-экв/г.

Результаты примеров обобщены в табл.1 и 2, иллюстрирующих состав и способ получения алюмосиликатного сорбента из различных видов природного минерального сырья.

Сорбент содержит природный цеолит из ряда клиноптилолита или морденита, или филлипсита, или шабазита или их смесь, или смесь цеолитов с монтмориллонитом и примесные минералы при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%: алюмосиликатные ионообменные минералы 70- 98; примесные минералы 2 - 30 и имеет обменную емкость 1,2 - 2,1 мг-экв/г. Способ получения сорбента путем обогащения природного цеолитсодержащего сырья включает дробление, гравитацию, магнитную сепарацию и классификацию на два класса крупности: крупный класс - более 0,1 - 3 мм и мелкий класс - менее 0,1 - 3 мм, позволяющую увеличить содержание цеолита в мелком классе сорбента на 10 - 30 мас.%. Химическое обогащение и облагораживание проводят путем обработки мелкого класса сорбента водными растворами кислот, щелочей или солей или последовательной обработкой этими реагентами с концентрацией растворов 1 - 10 мас.%, снижающей содержание токсичных примесей на 30 - 80 мас.% и повышающей обменную емкость сорбента на 0,1 - 0,5 мг-экв/г. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Алюмосиликатный природный сорбент, содержащий ионообменные и примесные минералы, отличающийся тем, что в качестве ионообменного минерала он содержит цеолиты из ряда клиноптилолита, или морденита, или филлипсита, или шабазита, или их смесь, или смесь цеолитов с монтмориллонитом и примесные минералы типа кварца, полевых шпатов, слюд при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Алюмосиликатные ионообменные минералы 70 98
Примесные минералы 2 30
имеет обменную емкость 1,2 2,1 мг-экв/г и гранулометрический состав менее 0,1 3 мм.