СПОСОБ ОСВЕТЛЕНИЯ СОЛЕВЫХ РАСТВОРОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ СИЛЬВИНИТОВОЙ РУДЫ Российский патент 1998 года по МПК C02F1/52 B01D21/01 

Изобретение относится к технологии переработки сильвинитов на хлористый калий флотационным и методом растворения кристаллизации. Может быть использовано на калийных предприятиях в процессе осветления солевых растворов от взвешенных частиц нерастворимого глинистого вещества.

Известен способ, позволяющий усилить активность и снизить расход полиакриламида, который предусматривает перед вводом полиакриламида добавление в осветляемую среду электролитов (Запольский А. К. Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды, Л.Химия, 1987, с.136). Этот способ применяется для осветления слабоминерализованных сред воды, стоков. Использование этого способа для осветления солевых растворов не позволит снизить расход полиакриламида, так как растворы уже на 100% насыщены наиболее сильными электролитами (NaCl, KCl) и все возможности усиления активности полиакриламида уже исчерпаны.

Известен способ, предусматривающий добавки в осветляемую среду вначале неорганического коакулянта, а затем флокулянта полиакриламида (Запольский А. К. Баран А. А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Л.Химия, 1987, с. 150). Этот способ применяется для осветления от взвешенных частиц также слабоминерализованных сред воды и стоков. В способе используется известные коагулянты: сульфаты и хлориды алюминия и железа, а также алюминиевые квасцы.

Внесенный в осветляемую среду коагулянт гидролизуется с образованием гидроксидов Al(OH)₃ и Fe(OH)₃. Последние сорбируются на частицах взвешенного вещества, диспергированного в осветляемой среде, в результате чего частицы соединяются между собой посредством цепочек гидроксида с образованием агрегатов. Последующая добавка полиакриламида приводит к объединению и уплотнению агрегатов, т.е. к образованию тяжелых флокул. Последние осаждаются, и в результате происходит осветление среды.

Как уже отмечалось, этот способ осветления применим к слабоминерализованным средам, например природным водам. При осветлении солевых растворов, насыщенных хлоридами калия и натрия, внесенный коагулянт или не растворяется высаливается, или не гидролизуется. При отсутствии продуктов гидролиза гидроксидов алюминия или железа вышеизложенный механизм не работает. По этой причине для осветления солевых растворов, образующихся при переработке сильвинтов и содержащих глинистые шламы, используется один полиакриламид.

Наиболее близким к предлагаемому является способ осветления солевых растворов, образующихся в процессе переработки сильвинитовой руды, включающий добавку в растворы, содержащие глинистые шламы, флокулянта полиакриламида прототип (Позин М.Е. Технология минеральных солей. Т. 1. М. Химия 1970, с. 156). При воздействии полиакриламида частицы глинистого шлама агрегируются во флокулы, которые быстро осаждаются и сгущаются. Полученный осадок в виде шламовой пульпы сбрасывается, а осветленный раствор направляется в процесс переработки сильвинита. Однако этот способ требует большого расхода дорогостоящего реагента полиакриламида и соответственно удорожает производство.

Задача предлагаемого изобретения снижение расхода полиакриламида без снижения скорости осветления растворов.

Указанная задача решается тем, что в способе осветления солевых растворов, образующихся в процессе переработки сильвинитовой руды, включающем добавку в растворы, содержащие взвешенные глинистые шламы, флокулянта полиакриламида, перед введением полиакриламида в осветляемый раствор вводят в качестве коагулянта один из реагентов: гидроксид, карбонат, сульфат натрия или калия, или вещество, содержащее оксид кальция, в количестве 30-1000 г реагента на 1 м³ осветляемого раствора. При этом вещества, содержащие оксид кальция, вводят в виде сухого вещества или водной суспензии, остальные реагенты в виде насыщенных растворов.

Сущность способа заключается в том, что сильвинит, помимо основных компонентов KCl и NaCl, содержит по 0,2-0,4% MgCl₂ и CaCl₂. Поэтому при переработке сильвинита с использованием оборотных растворов и воды в равновесных солевых растворах всегда содержится по 0,2-0,6% MgCl₂ и CaCl₂. Добавление в осветляемые солевые растворы указанных реагентов приводит к реакции взаимодействия реагентов с находящимся в растворе MgCl₂ или CaCl₂ с образованием труднорастворимых соединений. Гидроксиды натрия, калия и кальция реагируют с MgCl₂ с образованием труднорастворимого Mg(OH)₂, карбонаты натрия и калия реагируют с CaCl₂ с образованием труднорастворимого CaCO₃ и сульфаты натрия и калия реагируют с CaCl₂ с образованием труднорастворимого CaSO₄. Аналогично Al(OH)₃ и Fe(OH)₃, получаемые при добавках известных коагулянтов, труднорастворимые соединения Mg(OH)₂, CaCO₃ и CaSO₄ сорбируются на взвешенных глинистых частицах, что приводит к их коагуляции. Последующая добавка полиакриламида дополнительно агрегирует скоагулированные частицы с образованием крупных и плотных флокул, которые быстро осаждаются и тем самым раствор осветляется. Следует особо подчеркнуть, что предварительная добавка указанных новых реагентов-коагулянтов позволяет снизить расход полиакриламида до 3-4 раз по сравнению с известным способом, когда используется один полиакриламид. При этом достигается повышение эффективности процесса осветления: ускоряется осаждение флокул, получается более прозрачный раствор.

Предлагаемые реагенты используются преимущественно в виде насыщенных растворов за исключением гидроксида кальция, который используется в виде сухого вещества или его водной суспензии.

Применение указанных реагентов в качестве коагулянтов нам не известно. Общеизвестно использование из названных реагентов гидроксидов натрия и кальция для умягчения жесткой воды. В данном случае присутствующие в воде в растворенном виде соли жесткости CaHCO₃ и MgHCO₃ вступают в реакцию с гидроксидами с образованием труднорастворимых соединений CaCO₃ и Mg(OH)₂, которые затем из воды удаляются в виде осадка. В заявляемом способе известные реагенты добавляются не для умягчения солевого раствора, а для коагуляции частиц глинистого вещества, т.е. по другому назначению. После добавки реагентов солевой раствор по-прежнему остается очень жестким, т.к. в нем практически не изменяется высокое содержание солей до 30%
Выбранные пределы расхода реагентов-коагулянтов объясняются следующим.

Нижний предел в расходе реагентов 30 г на 1 м³ раствора обусловлен тем, что при расходе реагентов меньше этого значения образуется недостаточное для коагуляции частиц количество труднорастворимых соединений, которые должны сорбироваться на частицах и агрегировать их.

При этом для флокуляции малоскоагулированных частиц и ускорения их осаждения требуется резкое увеличение расхода полиакриламида. При расходе реагента 30 г/м³ необходимо 4 г/м³ полиакриламида (верхний предел), тогда как при расходе реагента менее 30 г/м³ потребуется 5,5 г/м³ полиакриламида, но скорость осаждения частиц глинистого вещества при этом становится низкой. В конечном итоге, при расходе реагентов меньше нижнего предела заявляемый способ становится нерациональным и приближается по эффективности к действующему аналогу, когда добавляется один полиакриламид.

С увеличением расхода реагентов коагулирующая способность их возрастает и поэтому расход полиакриламида можно снижать. При верхнем пределе расхода реагентов 1000 г/м³ раствора расход полиакриламида можно снизить до 0,2 г/м³ раствора. Но с увеличением расхода реагентов снижается скорость осаждения агрегированных частиц и при расходе более 1000 г/м³ скорость осаждения резко снижается из-за образования избыточной массы хлопьевидного осадка труднорастворимого соединения (масса смеси осадка с агрегированными частицами зависает).

Пример осуществления способа в лабораторных условиях.

250 мл осветляемого солевого раствора (суспензии глинистого вещества) помещают в мерный цилиндр. В цилиндр вначале добавляют реагенты в виде насыщенных растворов, а гидроксид кальция в виде водной суспензии с содержанием Ca(OH)₂ 20% содержимое цилиндра перемешивают плунжерной мешалкой по вертикали в течение 1-2 мин, а затем добавляют водный раствор полиакриламида с концентрацией 0,25% и снова перемешивают мешалкой в течение 4 с.

Суспензию с образовавшимися флокулами отстаивают в том же цилиндре и определяют скорость осаждения флокул, т.е. осветления раствора путем замера времени прохождения границы осветления между двумя специально нанесенными на цилиндре метками. В табл. 1 приведены результате примеров осуществления способа.

Как видно из приведенных результатов, введение в осветляемый раствор предложенных коагулянтов в заявляемых пределах перед введением полиакриламида позволяет снизить его расход с 5 г/м³ (по прототипу) до 4,0-0,2 г/м³. При этом происходит увеличение скорости осаждения скоагулированных частиц.

Использование: осветление солевых растворов, получаемых при переработке сильвинитовых руд на хлористый калий. Сущность изобретения: с целью снижения расхода флокулянта - полиакриламида в осветляемый раствор предварительно вводят один из реагентов: гидроксид, карбонат и сульфат натрия или калия, или вещества, содержащие оксид кальция в количестве 30 - 1000 г на 1 м³ осветляемого раствора. При этом вещества, содержащие оксид кальция, вводят в сухом виде или в виде водной суспензии, а реагенты - в виде насыщенных растворов. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ осветления солевых растворов, образующихся при переработке сильвинитовой руды, путем введения полиакриламида с последующим отделением глинистых шламов, отличающийся тем, что перед введением полиакриламида в растворы вводят гидроксид или карбонат или сульфат натрия или калия или вещество, содержащее 30 1000 г оксида кальция на 1 м³ осветляемого раствора. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вещество, содержащее оксид кальция, вводят в сухом виде или в виде водной суспензии, а гидроксид или карбонат или сульфат натрия или калия в виде насыщенных растворов.