Изобретение касается осветления глинистых суспензий и может быть использовано для отделения взвешенных веществ глинистых суспензий, которые часто являются плохо отстаивающимися, что затрудняет их дальнейшее использование, а сброс таких сточных вод в водоемы ухудшает условия жизни гидробионтов. Поэтому для достижения качественного осветления глинистых суспензий предложено использовать различные добавки - реагенты различной природы [1], [2], [3], [4].
Известен способ сгущения сапонитовой суспензии [5] путем последовательной обработки взвеси диоксидом углерода под давлением до 2 кгс/см2 и раствором коагулянта - сульфата алюминия. Расход СО2 составляет 300 г/кг сухого сапонитового осадка. Недостатками способа является высокий расход реагентов и повышение минерализации воды.
Известен способ сгущения сапонитовой пульпы с использованием акустических волн [6]. Для осаждения частиц размером более 5 мкм суспензию предварительно обрабатывают в отстойнике акустическими волнами. Затем суспензия поступает в сгуститель, где совместно реагентным и акустическим воздействием осаждают мелкодисперсные частицы. Далее осадки высушивают, и они могут быть утилизированы или использованы повторно. Недостатком способа является неэффективность способа акустической коагуляции для очистки воды от мелкодисперсных взвешенных частиц.
Известен способ уплотнения осадков в хвостохранилищах [7], который позволяет отделить сапонит от воды. Извлечение сапонита производится из его водной суспензии путем замораживания осадка в зимний период и раздельное оттаивание водной фазы и сгущенного осадка в летний период. Основным недостатком способа является зависимость сгущения от погодно-климатических условий в регионе добычи, т.е. температуры окружающей среды, распределения в течение года осадков. Данный метод обладает огромным временем цикла очистки, и при несоответствии погодных условий (аномально теплой зимы) [8] возможно возникновение условий, при которых процесс произвести невозможно. Также существенным недостатком является длительность цикла очистки воды от минерала и необходимость отведения большой площади на реализацию данного способа уплотнения осадка.
Известен способ осаждения сапонитовой пульпы с применением кальцийалюмосиликатного реагента [9]. Пульпу с классом крупности 71 мкм и содержанием взвешенных веществ 90 г/л разбавляют водой в соотношении 1:5, интенсивно перемешивают 5-7 мин и затем полученную смесь осаждают 120 мин за счет ввода кальцийалюмосиликатного реагента (состав, %: СаО - 63-66; SiO2 - 21-24; Al2O3 - 4-8 и Fe2O3 - 2-4) в количестве от 2 до 5 г на 400-500 мл разбавленной пульпы. Недостатком способа является низкая скорость коагуляции суспензии, особенно при высокой концентрации взвешенных частиц (более 40 г/л) - не происходит коагуляции и слой чистой воды не образуется. Эти факторы приводят к неполной отдаче суспензией осветленной воды в промышленных временных рамках проведения процесса коагуляции и неуплотнению сгущённой части, а также перерасходу технически чистой воды для процесса разбавления пульпы.
Известен способ осветления пульпы путем ее сгущения, основанный на применении флокулянтов, в качестве которых используют различные как низко- так и высокомолекулярные соединения.
Известен высокомолекулярный флокулянт для осветления пульпы, представляющий собой сополимер акриламида с натриевой или алюминиевой солью акриловой кислоты [10]. Недостатком указанного способа являются трудности, связанные с приготовлением раствора флокулянта и с его ограниченной растворимостью.
Для уменьшения продолжительности осаждения пульпы предложен способ, в котором в качестве флокулянта используется кубовый остаток от производства акриловой кислоты [11]. Недостатком этого способа является малая плотность сгущенного осадка.
Для повышения скорости и степени очистки сточных вод, образующихся в горнодобывающей промышленности, предлагается использовать катионный флокулянт 3-(2-оксиэтил)-оксамидинийпентадеканоат [12]. Недостатками этого способа являются затруднения при обработке концентрированных пульп и малая доступность реагента.
Для осветления глинистых суспензий предложен способ, согласно которому суспензию обрабатывают полиакриламидом и хлоридом натрия [13]. При реализации способа в смеситель вводится хлористый натрий и после перемешивания в течение 1-2 мин добавляют полиакриламид. Полученную смесь перед отстаиванием перемешивают в течение 3-4 мин. Недостатком этого способа является сложность процесса.
Известен способ осветления жидких сред плавиковошпатового производства путем их обработки коагулянтом - отходом производства фторсолей, который содержит соли натрия, в том числе 1-30 г/л фторида натрия [14]. При реализации способа вводится коагулянт (отход производства фторсолей) с расходом 5-500 мл/л. Осветление ведут при рН 7-11 и 10-30 °С. Недостатком этого способа является наличие в коагулянте токсичных фторид-ионов. ПДК на фторид-ионы составляет 1 мг/м3 [15].
Известен способ осаждения сапонитовой суспензии с применением оксихлоридного коагулянта [16], с помощью которого можно очищать разбавленные растворы классификатора с плотностью 1250-1350 кг/м3 в сгустителях с мешалкой, куда вводится коагулянт. Очищенная вода отделяется от сгущенной суспензии и используется повторно в обогащении, уплотненная суспензия поступает в хвостохранилище. Недостатком способа является необходимость подщелачивания пульпы для гидролиза оксихлоридного коагулянта и малый объем получаемой осветленной воды.
Известен способ осветления сапонитовой суспензии с помощью полугидрата сульфата кальция [17]. Недостатком способа является то, что осадитель используется не в полной мере. Значительная часть его остается в кристаллической форме в осадке.
Известен способ осветления сапонитовой суспензии с помощью фосфогипса [18]. Недостатком способа является то, что в условиях осаждения фосфогипс используется не в полной мере. Значительная часть в кристаллической форме остается в осадке. Данный способ принят за прототип.
Задачей изобретения является подбор нового реагента для осветления глинистой суспензии с целью его полного использования и получения более однородного осадка глинистых веществ для дальнейшего использования и снижения вредных выбросов в водоемы.
Это достигается тем, что предложено применение гипсовой воды для осветления глинистой суспензии, а именно в глинистую суспензию вводится гипсовая вода и после перемешивания глинистая суспензия отстаивается или центрифугируется, отделяется осветленный слой, а осадок после отстаивания при необходимости дополнительно уплотняется под действием центробежной нагрузки.
К известному количеству глинистой суспензии добавляют заданный объем осадителя. После перемешивания производят отстаивание в течение заданного времени, отделение осветленного слоя, а осадок при необходимости дополнительно может быть уплотнен с помощью центрифугирования. В качестве осадителя применяют гипсовую воду.
Гипсовую воду готовят путем насыщения сульфатом кальция дистиллированной воды с помощью полугидрата или дигидрата сульфата кальция (фосфогипса). Для этого к 1 л дистиллированной воды добавляют 5-6 г полугидрата сульфата кальция или фосфогипса, смесь перемешивают на магнитной мешалке в течение 60 мин. Насыщенный раствор сульфата кальция (гипсовую воду) отделяют от не растворившейся части, например с помощью вакуум фильтрования.
Гипсовая вода является насыщенным водным раствором сульфата кальция. Образование гипсовой воды важный процесс, происходящий в природных условиях [19]. В ряде работ [20], [21], [22], [23] приведены результаты изучения разных аспектов ее образования.
Гипсовая вода может быть использована в медицине при заболеваниях пищеварительной системы и кожных заболеваниях, при томографии [24], [25]. Применение гипсовой воды в сельском хозяйстве помогает улучшить структуру почвы и воздухопроницаемость корней растений. Она способствует удержанию влаги в почве, что особенно важно в периоды засухи или суровых погодных условий [26]. В аналитической химии гипсовая вода используется в качественном анализе для обнаружения катионов бария и стронция. [27], азота [28].
Пример 1. В мерный цилиндр вносят 21 мл сапонитовой глинистой суспензии и добавляют до 25 мл осадитель - гипсовую воду, приготовленную на основе фосфогипса. В качестве глинистой суспензии используют сапонитовую суспензию. Концентрация сапонитовой глинистой суспензии 3,3 г/л. Смесь перемешивают и отстаивают. В ходе отстаивания происходит седиментация частиц суспензии, появляется четкая граница между верхним слоем (супернатантом) и нижним слоем уплотняющейся суспензии. Через заданные промежутки измеряют объем нижнего слоя осадка и оценивают характер надосадочной жидкости (супернатанта). Измерения проводили через 19,3; 27,8; 39,2; 46,5; 75,3 мин после начала отстаивания. Результаты измерения приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Пример 2. Способ осветления глинистой суспензии в условиях примера 1, отличающийся тем, что объем сапонитовой суспензии 16 мл, а концентрация 4,3 г/л. Результаты измерения приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Пример 3. Способ осветления глинистой суспензии в условиях примера 1, отличающийся тем, что объем сапонитовой суспензии 11 мл, а концентрация 6,22 г/л. Результаты измерения приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Пример 4. Способ осветления глинистой суспензии в условиях примера 1, отличающийся тем, что объем сапонитовой суспензии 1 мл, а концентрация 68,4 г/л. Результаты измерения приведены в таблице 4.
Таблица 4.
Пример 5. Способ осветления глинистой суспензии в условиях примера 1, отличающийся тем, что объем сапонитовой суспензии 6 мл, а концентрация 11,4 г/л. Результаты измерения приведены в таблице 5.
Таблица 5.
Пример 6. Способ осветления глинистой суспензии в условиях примера 1, отличающийся тем, что объем сапонитовой суспензии 1 мл, а концентрация 68,4 г/л, вместо гипсовой воды использовали дистиллированную воду. Результаты измерения приведены в таблице 6. Результаты свидетельствуют о том, что осветления суспензии не произошло.
Таблица 6.
Пример 7. Способ осветления глинистой суспензии в условиях примера 1, отличающийся тем, что вместо сапонитовой была использована бентонитовая суспензия, объем бентонитовой суспензии 5 мл, а концентрация 6,11 г/л. Измерения проводили через 1,3; 1,8; 2,1; 3,0; 3,3; 4,2; 6,4; 21,5 мин после начала отстаивания. Результаты измерения приведены в таблице 7.
Таблица 7.
Пример 8. Способ осветления глинистой суспензии в условиях примера 7, отличающийся тем, что объем бентонитовой суспензии 10 мл, а концентрация 8,22 г/л. Результаты измерения приведены в таблице 8.
Таблица 8.
Пример 9. Способ осветления глинистой суспензии в условиях примера 7, отличающийся тем, что объем бентонитовой суспензии 15 мл, а концентрация 12,8 г/л. Результаты измерения приведены в таблице 9.
Таблица 9.
Пример 10. Способ осветления глинистой суспензии в условиях примера 7, отличающийся тем, что объем бентонитовой суспензии 5,5 мл, а концентрация 24,7 г/л. Результаты измерения приведены в таблице 10.
Таблица 10.
Пример 11. Способ осветления глинистой суспензии в условиях примера 7, отличающийся тем, что объем бентонитовой суспензии 1 мл, а концентрация 241 г/л. Результаты измерения приведены в таблице 11.
Таблица 11.
Пример 12. Способ осветления глинистой суспензии в условиях примера 1, отличающийся тем, что в качестве осадителя использовали гипсовую воду, приготовленную на основе полугидрата сульфата кальция, объем сапонитовой суспензии 1 мл, а концентрация 69 г/л. Измерения проводили через 5,8; 8,4; 10,2; 19,4; 25,7; 55,8; 67,6; 87,8 мин после начала отстаивания. Результаты измерения приведены в таблице 12.
Таблица 12.
Пример 13. Способ осветления глинистой суспензии в условиях примера 12, отличающийся тем, что, объем сапонитовой суспензии 2 мл. Результаты измерения приведены в таблице 13.
Таблица 13.
Пример 14. В мерный цилиндр вместимостью 50 мл вносят 10 мл бентонитовой суспензии концентрацией 24,1 % и затем разбавляют до 50 мл гипсовой водой. После тщательного перемешивания разбавленную суспензию центрифугируют в течение 5 мин при скорости 5000 об/мин. После центрифугирования фугат декантируют. Объем фугата 42,4 мл. Фугат представлял собой бесцветную и прозрачную жидкость.
Пример 15. Способ осветления бентонитовой суспензии в условиях примера 14, отличающийся тем, что вместо гипсовой воды использовали дистиллированную воду. В результате получили: объем фугата 42,8 мл. Фугат представлял собой мутную жидкость.
Таким образом, предлагаемое техническое решение не требует использования синтетических полимерных флокулянтов, позволяет значительно интенсифицировать процесс осветления глинистой суспензии с применением гипсовой воды, и получить прозрачную бесцветную надосадочную жидкость, которая может быть повторно использована или безопасно сброшена в водоем, а отделяемый осадок не содержит крупных видимых включений осадителя. Использование фосфогипса для получения гипсовой воды расширяет возможности практического применения фосфогипса - производственного отхода.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ОСВЕТЛЕНИЯ САПОНИТОВОЙ ГЛИНИСТОЙ СУСПЕНЗИИ | 2023 |
|
RU2810425C1 |
Способ осветления сапонитовой глинистой суспензии | 2022 |
|
RU2800757C1 |
РЕАГЕНТ ДЛЯ ОСВЕТЛЕНИЯ ГЛИНИСТОЙ СУСПЕНЗИИ | 2023 |
|
RU2808870C1 |
Реагент для осветления сапонитовой суспензии | 2023 |
|
RU2821451C1 |
СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ САПОНИТОВОЙ ПУЛЬПЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ КАЛЬЦИЙАЛЮМОСИЛИКАТНОГО РЕАГЕНТА | 2017 |
|
RU2675871C1 |
СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ САПОНИТОВОЙ ПУЛЬПЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ СУЛЬФАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ И ДВУХКАЛЬЦИЕВОГО СИЛИКАТА | 2020 |
|
RU2743229C1 |
СПОСОБ СГУЩЕНИЯ САПОНИТОВОЙ СУСПЕНЗИИ | 2018 |
|
RU2669272C1 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ОТ САПОНИТСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА И ПЕСКА | 2021 |
|
RU2780569C1 |
СПОСОБ СГУЩЕНИЯ САПОНИТОВОЙ СУСПЕНЗИИ | 2010 |
|
RU2448052C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЙ-АММОНИЙНОГО ФОСФАТА ИЗ САПОНИТОВОГО ШЛАМА | 2023 |
|
RU2818698C1 |
Изобретение касается осветления глинистых суспензий и может быть использовано для отделения взвешенных веществ глинистых суспензий, которые часто являются плохо отстаивающимися, что затрудняет их дальнейшее использование, а сброс таких сточных вод в водоемы ухудшает условия жизни гидробионтов. Для достижения качественного осветления глинистых суспензий предложено использовать гипсовую воду, получаемую путем насыщения дистиллированной воды полугидратом сульфата кальция или дигидратом сульфата кальция – фосфогипсом. Обеспечивается интенсифицикация процесса осветления глинистой суспензии, получение прозрачной бесцветной надосадочной жидкости, которая может быть повторно использована или безопасно сброшена в водоем, получение более однородного осадка. 13 табл., 15 пр.
Применение гипсовой воды, получаемой путем насыщения дистиллированной воды полугидратом сульфата кальция или дигидратом сульфата кальция – фосфогипсом, для осветления глинистой суспензии.
JP 53099656 A, 31.08.1978 | |||
US 4457781 A1, 03.07.1984 | |||
Колосоуборка | 1923 |
|
SU2009A1 |
СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ САПОНИТОВОЙ ПУЛЬПЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ СУЛЬФАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ И ДВУХКАЛЬЦИЕВОГО СИЛИКАТА | 2020 |
|
RU2743229C1 |
СПОСОБ ОСВЕТЛЕНИЯ СОЛЕВЫХ РАСТВОРОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ СИЛЬВИНИТОВОЙ РУДЫ | 1993 |
|
RU2105727C1 |
Авторы
Даты
2024-12-03—Публикация
2024-06-03—Подача