ГРАНУЛИРОВАННЫЙ ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2011 года по МПК B01D39/06 

Изобретение относится к получению гранулированного фильтрующего материала и может быть использовано в технологии очистки природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения и очистки сточных вод в фильтровальных сооружениях.

Известен гранулированный фильтрующий материал (RU №2077380, В01J 20/02, 20/04, опубл. 20.04.1997) из глины и порошкообразного доломита в количестве 15-18% от массы глины.

Известен также фильтрующий материал, состоящий из кембрийской глины и порошкообразного доломита в количестве 10-20% от массы глины (RU №2216385, B01D 39/06, B01J 20/02, опубл. 20.11.2003).

Однако эти фильтрующие материалы не обеспечивают эффективной очистки природных вод с высокой концентрацией гумусовых веществ, а также промышленных сточных вод, имеющих в своем составе ионы тяжелых металлов, таких как цинк, медь, кадмий и т.д.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому материалу является гранулированный фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину, доломит, гранитные отсевы, бой керамических изделий и стеклобой при следующем соотношении компонентов, мас.%: кембрийская глина 60,0-69,0, доломит 12,0-15,0, гранитные отсевы 12,0-14,0, бой керамических изделий 4,0-6,0, стеклобой 3,0-5,0 (RU №2375101, B01D 39/06, опубл. 10.12.2009).

Недостатком этого фильтрующего материала является недостаточная сорбционная емкость по тяжелым металлам, например по кадмию и цинку.

Задача изобретения - создание фильтрующего материала с высокой сорбционной емкостью по тяжелым металлам.

Технический результат достигается тем, что фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину, бой керамических изделий и доломит, дополнительно содержит формоотход, являющийся отходом сталеплавильного производства, на основе кварцевого песка и огнеупорную глину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кембрийская глина 33,0-47,0 огнеупорная глина 18,0-22,0 формоотход, являющийся отходом   сталеплавильного производства,   на основе кварцевого песка 18,0-22,0 доломит 13,0-17,0 бой керамических изделий 4,0-6,0

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемый состав фильтрующего материала не известен, и данное техническое решение обладает новизной.

Кембрийская глина - легкоплавкая, полукислая, низкодисперсная, с низким содержанием крупнозернистых включений, насыпная плотность 1450 кг/м³, интервал спекания 50-100°С. Огнеупорная глина, например латненская, относится к глинам с повышенным содержанием плавней и высокой степенью измельчения частиц, часть которых имеет коллоидальный характер. Данные химического анализа глин представлены в таблице 1.

Таблица 1 Химический состав кембрийской и латненской глин, мас.% Глина SiO₂ TiO₂ + Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO K₂O + Na₂O SO₃ П.п.п. кембрийская 62,83 17,29 6,64 1,24 2,73 4,5 0,54 4,26 латненская 47,4 36,7 0,9 0,4 0,04 0,11 - 11,5

Формоотход является отходом от сталеплавильного производства и на 98% состоит из кварцевого песка с остатками частично не выгоревшей органики и жидкого стекла. Возможно небольшое присутствие окалины.

Доломит - CaMg(CO₃)₂ - минерал группы карбонатов, по химическому составу двойной карбонат кальция и магния: СаСО₃·MgCO₃, содержит примеси глины, известняка. При температуре 600-700°С происходит диссоциация MgCO₃, при 830-900°С происходит диссоциация СаСО₃.

Бой обожженных керамических изделий состоит в основном из алюмосиликатов кальция и магния и кварца.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить технический результат. Совместное присутствие кембрийской и огнеупорной глин, доломита, боя керамических изделий, формоотхода, являющегося отходом сталеплавильного производства, на основе кварцевого песка приводит к появлению новых донорных активных центров, что увеличивает сорбционную емкость заявляемого материала.

Для изготовления фильтрующего материала дозируют и подвергают помолу в шаровой мельнице до остатка на сите 0,08 не более 1% кембрийскую и латненскую глины, доломит, формоотход, являющийся отходом сталеплавильного производства, на основе кварцевого песка, бой керамических изделий. Полученный шликер с влажностью 40-50% сушат в башенной распылительной сушилке (например, конструкции ПКБ НИИ Стройкерамика или СМК-148. Механическое оборудование керамических заводов / И.В.Бахталовский и др. - М.: Машиностроение, 1982. с.201). Суспензия подается в рабочее пространство сушильной камеры. Для распыления суспензии применяют механические форсунки. Сушка материала газами в кипящем слое заключается в псевдоожижении сыпучего материала горячим потоком газа и сушке его в «кипящем слое», что позволяет исключить процесс помола и грануляции массы и, кроме того, сократить потери массы и добиться получения стабильного зернового состава и шарообразной формы зерен. Полученный гранулированный материал с влажностью 6-8% обжигается при температуре 650-700°С.

Исходные компоненты при распылительной сушке и дальнейшем обжиге претерпевают определенные физико-химические превращения, формирующие пористую структуру фильтрующего материала. Кроме того, совместное присутствие кембрийской и латненской глин, доломита, боя керамических изделий, формоотхода приводит к появлению новых донорных активных центров, что увеличивает сорбционную емкость заявляемого материала. Испытания проводились по таким тяжелым металлам, как ионы кадмия, меди и цинка.

Сорбционная емкость определялась на основании данных технологического моделирования процесса очистки воды фильтрованием, выполняемого в соответствии с методикой, разработанной Д.М.Минцем (Технология очистки природных вод фильтрованием / Е.Г.Петров, П.П.Бегунов. - СПб., 2006. - 54 с.). Анализ таблицы показывает, что сорбционная емкость предлагаемого фильтрующего материала увеличивается на 30-50%.

Изобретение относится к области сорбционной очистки и может быть использовано в технологии очистки природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения и очистки сточных вод в фильтровальных сооружениях. Гранулированный фильтрующий материал содержит кембрийскую глину, бой керамических изделий, доломит, огнеупорную глину и формоотход - отход сталеплавильного производства, на основе кварцевого песка. Соотношение компонентов составляет (мас.%): кембрийская глина 33,0-47,0, огнеупорная глина 18,0-22,0, доломит - 13,0-17,0, формоотход 18,0-22,0, бой керамических изделий 4,0-6,0. Технический результат - увеличение сорбционной емкости по тяжелым металлам. 2 табл.

Гранулированный фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину, бой керамических изделий и доломит, отличающийся тем, что дополнительно содержит огнеупорную глину и формоотход, являющийся отходом сталеплавильного производства на основе кварцевого песка при следующем соотношении компонентов, мас.%:
кембрийская глина 33,0-47,0 огнеупорная глина 18,0-22,0 формоотход, являющийся отходом   сталеплавильного производства   на основе кварцевого песка 18,0-22,0 доломит 13,0-17,0 бой керамических изделий 4,0-6,0