ФИЛЬТРОВАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2011 года по МПК B01D24/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Группа из двух изобретений относится к фильтрующим устройствам с высокими фильтрующими свойствами. Первое изобретение предназначено для фильтрации веществ из газов и растворов. Второе изобретение предназначено для фильтрации металлов из растворов путем их (металлов) цементации.

Уровень техники

В настоящее время в фильтрах применяют адсорбенты и нетканые материалы. Адсорбент, имеющий высокую адсорбирующую способность, размещают в нетканом материале. Нетканые материалы используются для удержания частичек адсорбента в потоке газов и жидкостей, а также в качестве фильтровального материала для улавливания веществ микронного размера.

Очевидно, что чем больше удельная поверхность адсорбента в фильтре, тем выше будет уровень адсорбции. Увеличить удельную поверхность адсорбента в фильтре можно двумя известными способами: а) увеличить количество адсорбента в фильтре или б) использовать в фильтре высокодисперсный порошок адсорбента микронных размеров. Однако производители фильтров не используют или не могут использовать указанные варианты, поскольку увеличение количества адсорбента в фильтре или использование высокодисперсного порошка адсорбента микронных размеров:

- снижает производительность фильтра, а повышение избыточного давления в фильтре с целью повышения уровня фильтрации при том же уровне производительности фильтра не является экономически и/или технологически целесообразным или возможным, и/или

- не обеспечивает удержания адсорбента в нетканом материале.

Известен сигаретный фильтр, состоящий из ацетатного волокна, в котором размещен адсорбент - см. http://ru.wikipedia.org/wiki/Сигаретный фильтр. Недостатком указанного технического решения является невысокий уровень фильтрации вредных веществ из-за недостаточной для этого удельной поверхности адсорбента в фильтре.

Наиболее близким по технической сущности, то есть прототипом предлагаемого первого технического решения, направленного на повышение уровня фильтрации веществ из газов и растворов, является международная патентная заявка PCT/IB2005/004001 (WO/2006/064371). Недостатком прототипа является недостаточно высокий уровень фильтрации вредных веществ, содержащихся в дыму горящей сигареты, из-за недостаточной для этого удельной поверхности адсорбента в фильтре.

Известен способ и устройство извлечения золота из осветленных цианистых растворов с применением освинцованной цинковой стружки (И.Н.Плаксин, Д.М.Юхтанов. Гидрометаллургия. М.: Металлургиздат, 1949 г., стр.273-276, 369-376). Недостатками способа и устройства являются большой расход цинка, неполное извлечение золота вследствие того, что часть его возвращается в экстрактор с 25-30% крупного цинка, большие размеры экстракторов, занимающие большие площади, сложность в приготовлении цинковой стружки, низкая концентрация цинковой стружки относительно единицы раствора, что существенно снижает извлечение золота из раствора.

Наиболее близким по технической сущности, то есть прототипом предлагаемого второго технического решения, направленного на повышение уровня фильтрации металлов путем их цементации, является патент РФ на изобретение №2380435. Недостатком указанного изобретения является недостаточно высокий уровень фильтрации металлов из растворов путем их (металлов) цементации из-за недостаточной для этого удельной поверхности металла-цементатора в фильтре.

Раскрытие изобретения

Для целей правильного понимания используемых в настоящем изобретении терминов была использована следующая терминология.

Адсорбенты - это искусственные и природные тела с развитой поверхностью, которые хорошо поглощают (адсорбируют) вещества из газов и растворов, окружающих адсорбент. Адсорбционные свойства адсорбента зависят от химического состава и физического состояния поверхности, от характера пористости и удельной поверхности (поверхности, приходящейся на 1 грамм вещества). Наиболее важными адсорбентами являются: активированный уголь, силикагели, алюмосиликагели, сажа, оксиды и гидроксиды некоторых металлов (главным образом алюминия), губчатые металлы, природные минералы, глины (бентонит).

Нетканые материалы - это материалы, полотна и изделия, которые изготавливают из волокон, нитей и/или других видов натуральных и/или синтетических материалов без применения прядения и ткачества. К нетканым материалам относят нитрон, синтепон, лавсан, капрон, поролон, стекловолокно, кварцевое и базальтовое волокно, а также иные известные нетканые материалы.

Цементация - это применяемый в гидрометаллургии способ извлечения металла путем вытеснения из раствора его соли другим металлом (цементатором), имеющим более отрицательный стандартный потенциал.

Металл-цементатор - это металлы из ряда А1(-1,7В), Ti(-1,2B), Zn(-0,76B), Fe(-0,44В), Ni(-0,23B), Pb(-0,126B), обладающие отрицательными стандартными потенциалами и способные восстанавливать из растворов металлы с положительным потенциалом (Au, Pt, Pd, Ag, Re, U, Cu).

Задачей, на решение которой направлено заявленное первое техническое решение, является создание фильтровального устройства с более высокими фильтрующими свойствами по сравнению с известными из уровня техники фильтрами.

Технический результат в соответствии с первым изобретением достигается следующим.

В фильтровальном устройстве мелкодисперсный порошок адсорбента размером 0,01-10 микрон, или 0,01-40 микрон, или 0,01-100 микрон, или 40-100 микрон, или 40-500 микрон, или 40-1000 микрон, или 100-500 микрон, или 100-1000 микрон, или 100-2000 микрон, или 1000-2000 микрон размещают в фильтровальном нетканом материале плотностью 50-1500 кг/м³ путем промокания фильтровального нетканого материала в водной суспензии адсорбента, приготовленной в соотношении одна часть воды и одна часть адсорбента или в соотношении, позволяющем водной суспензии адсорбента проникнуть в фильтровальный нетканый материал.

Задачей, на решение которой направлено заявленное второе техническое решение, является создание фильтровального устройства с более высокими фильтрующими свойствами по сравнению с известными из уровня техники устройствами.

Технический результат в соответствии со вторым изобретением достигается следующим.

1. Фильтровальное устройство включает в себя: (а) мелкодисперсный порошок металла-цементатора размером 0,01-10 микрон, или 0,01-40 микрон, или 0,01-100 микрон, или 40-100 микрон, или 40-500 микрон, или 40-1000 микрон, или 100-500 микрон, или 100-1000 микрон, или 100-2000 микрон, или 1000-2000 микрон, или 1000-5000 микрон, или 2000-5000 микрон, выбранного из группы, включающей Zn, Fe, Ni, Cu, Ti, Pb, Sb, или (б) мелкодисперсный порошок металла-цементатора в виде цинка (Zn) размером 0,01-10 микрон, или 0,01-40 микрон, или 0,01-100 микрон, или 40-100 микрон, или 40-500 микрон, или 40-1000 микрон, или 100-500 микрон, или 100-1000 микрон, или 100-2000 микрон, или 1000-2000 микрон, или 1000-5000 микрон, или 2000-5000 микрон, покрытого слоем металлического свинца, при этом металл-цементатор по варианту (а) или металл-цементатор в виде цинка, покрытого слоем металлического свинца, по варианту (б) размещают в фильтровальном нетканом материале плотностью 50-1500 кг/м³ путем промокания фильтровального нетканого материала в водной суспензии, содержащей металл-цементатор, приготовленной в соотношении одна часть воды и одна часть металла-цементатора или в соотношении, позволяющем водной суспензии, содержащей металл-цементатор, проникнуть в фильтровальный нетканый материал.

2. Для получения покрытого металлическим свинцом порошка цинка соли свинца (азотнокислый или уксуснокислый свинец) могут растворять в теплой воде при рН, равном 4, с концентрацией свинца 100-500 г/л, при этом в водную суспензию с цинковым порошком, приготовленную в соотношении: на одну долю цинкового порошка могут добавлять от одной до десяти долей воды, при интенсивном перемешивании указанной водной суспензии подливают концентрированный раствор соли свинца в количестве, составляющем 1-90% от веса цинкового порошка, причем выпавшие в осадок частички освинцованного цинка с помощью насоса подают с высокой скоростью струи указанного раствора на металлическую стенку, в результате чего происходит разрушение слипшихся частичек освинцованного цинкового порошка до примерно первоначального размера порошка цинка.

Описание чертежей

На чертеже представлено фильтровальное устройство для фильтрации веществ из газов и растворов или для фильтрации металлов из растворов путем их (металлов) цементации.

Указанное фильтровальное устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, крышки люка фильтровального устройства 2, входного патрубка подачи раствора 3, сливного патрубка 4, фильтровальной кассеты 5, состоящей из нетканого материала, в котором равномерно размещен адсорбент, или металл-цементатор, или покрытый слоем металлического свинца цинк, крышки люка фильтровального устройства 6.

Осуществление изобретения

Принцип работы фильтровального устройства в целях фильтрации веществ из газов и растворов (первое техническое решение) заключается в следующем. В цилиндрический корпус 1 через открытый люк фильтровального устройства 2 вставляют одну или более одной фильтровальной кассеты 5, состоящей из нетканого материала, в котором размещен адсорбент. Люк 2 герметично закрывают, через входной патрубок 3 насосом или самотеком подают газ или раствор, который необходимо фильтровать. Указанный газ или раствор проходит через одну или более фильтровальную кассету 5 и уже отфильтрованным выходит через патрубок 4.

Принцип работы фильтровального устройства в целях фильтрации металлов из растворов путем их (металлов) цементации (второе техническое решение) заключается в следующем. В цилиндрический корпус 1 через открытый люк фильтровального устройства 2 вставляют одну или более одной фильтровальной кассеты 5, состоящей из нетканого материала, в котором размещен металл-цементатор или металл-цементатор в виде цинка, покрытого металлическим свинцом. Люк 2 герметично закрывают, через входной патрубок 3 насосом или самотеком подают раствор, содержащий металл, который необходимо извлечь из раствора. Указанный раствор проходит через одну или более фильтровальных кассет 5 и сливается через патрубок 4. Периодически фильтровальные кассеты 5, обогащенные извлеченным из раствора металлом, выгружают, а через люк 6 вставляют новые кассеты 5.

Промышленная применимость

Первое изобретение может получить применение в фильтрах, используемых для фильтрации веществ из газов и растворов. Второе изобретение может получить применение в процессах для фильтрации металлов из растворов путем их (металлов) цементации.

Группа изобретений относится к фильтрующим системам с высокими адсорбирующими и фильтрующими свойствами. Первое изобретение предназначено для фильтрации веществ из газов и растворов, второе - для извлечения металлов из растворов путем цементации металлов. Сущность первого изобретения заключается в том, что фильтр включает в себя мелкодисперсный порошок адсорбента размером 0,01-2000 микрон, который размещают в фильтровальном нетканом материале плотностью 50-1500 кг/м³ путем промокания фильтровального нетканого материала в водной суспензии адсорбента, приготовленной в соотношении одна часть воды и одна часть адсорбента или в соотношении, позволяющем водной суспензии адсорбента проникнуть в фильтровальный нетканый материал. Сущность второго изобретения заключается в том, что фильтр включает в себя: (а) мелкодисперсный порошок металла-цементатора размером 0,01-5000 микрон, выбранного из группы, включающей Zn, Fe, Ni, Cu, Ti, Pb, Sb, или (б) мелкодисперсный порошок металла-цементатора в виде цинка (Zn) размером 0,01-5000 микрон, покрытого слоем металлического свинца, при этом металл-цементатор по варианту (а) или металл-цементатор в виде цинка, покрытого слоем металлического свинца, по варианту (б) размещают в фильтровальном нетканом материале плотностью 50-1500 кг/м³ путем промокания фильтровального нетканого материала в водной суспензии, содержащей металл-цементатор, приготовленной в соотношении одна часть воды и одна часть металла-цементатора или в соотношении, позволяющем водной суспензии, содержащей металл-цементатор, проникнуть в фильтровальный нетканый материал. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Фильтровальное устройство, включающее порошок адсорбента, размещенный в нетканом материале, отличающееся тем, что мелкодисперсный порошок адсорбента размером 0,01-10 мкм, или 0,01-40 мкм, или 0,01-100 мкм, или 40-100 мкм, или 40-500 мкм, или 40-1000 мкм, или 100-500 мкм, или 100-1000 мкм, или 100-2000 мкм, или 1000-2000 мкм размещают в фильтровальном нетканом материале плотностью 50-1500 кг/м³ путем промокания фильтровального нетканого материала в водной суспензии адсорбента, приготовленной в соотношении одна часть воды и одна часть адсорбента или в соотношении, позволяющем водной суспензии адсорбента проникнуть в фильтровальный нетканый материал.

2. Фильтровальное устройство, отличающееся тем, что оно включает в себя:
(a) мелкодисперсный порошок металла-цементатора размером 0,01-10 мкм, или 0,01-40 мкм, или 0,01-100 мкм, или 40-100 мкм, или 40-500 мкм, или 40-1000 мкм, или 100-500 мкм, или 100-1000 мкм, или 100-2000 мкм, или 1000-2000 мкм, или 1000-5000 мкм, или 2000-5000 мкм, выбранного из группы, включающей Zn, Fe, Ni, Cu, Ti, Pb, Sb, или
(b) мелкодисперсный порошок металла-цементатора в виде цинка (Zn) размером 0,01-10 мкм, или 0,01-40 мкм, или 0,01-100 мкм, или 40-100 мкм, или 40-500 мкм, или 40-1000 мкм, или 100-500 мкм, или 100-1000 мкм, или 100-2000 мкм, или 1000-2000 мкм, или 1000-5000 мкм, или 2000-5000 мкм, покрытого слоем металлического свинца,
при этом металл-цементатор по варианту (а) или металл-цементатор в виде цинка, покрытого слоем металлического свинца, по варианту (b) размещают в фильтровальном нетканом материале плотностью 50-1500 кг/м³ путем промокания фильтровального нетканого материала в водной суспензии, содержащей металл-цементатор, приготовленной в соотношении одна часть воды и одна часть металла-цементатора или в соотношении, позволяющем водной суспензии, содержащей металл-цементатор проникнуть в фильтровальный нетканый материал.