Способ сгущения красного шлама Советский патент 1991 года по МПК C01F7/46 

СО

с

Изобретение относится к производству глинозема и может быть использовано при сгущении красного шлама с добавкой мучного флокулянта. Цель изобретения - повышение скорости сгущения и полноты разделения фаз. Для этого смесь флокулянта со щелочно-алюминатным раствором подвергают обработке в постоянном магнитном поле при напряженности 160 - 200 Э в течение 2 - 4 с и вводят ее в пульпу красного шлама. Пульпу сгущают и отделяют твердую фазу от жидкой. Данный способ позволяет увеличить скорость сгущения в 2 раза, а также увеличить полноту разделения фаз до содержания твердого в сливе 0,02 г/л. 1 табл.

Изобретение относится к производству глинозема и может быть использовано при сгущении красного шлама с добавкой мучного флокулянта.

Цель изобретения - повышение скорости сгущения и полноты разделения фаз.

Пример. Согласно изобретению, смесь флокулянта со щелочно-алюминатным раствором перед введением его в сгущаемую пульпу подвергают обработке в постоянном магнитном поле при напряженности 160 - 200 Э в течение 2 - 4 с, а затем пульпу после введения в нее смеси флокулянта со щелочно-алюминатным раствором подвергают обработке в магнитном поле при указанной напряженности в течение 2 - 4с.

Наложение на раствор мучного флокулянта внешнего магнитного поля изменяет

их структуру, степень гидратации ионов, траектории движения гидратированных ионов, асимметрию их гидратных оболочек, тем самым создавая условия для образования ионных ассоциатов.

Такими активными группами в макромолекулах белков и крахмала являются - ОН, -0-.NH2.-NH- и др. Таким образом, магнит- .ная обработка способствует образованию ионных ассоциатов, что в конечном итоге приводит к увеличению флокулирующего действия муки. Кроме того, воздействие магнитного поля на примеси в воде приводит к образованию флуктуации концентраций ионов в воде. Особенно много их в краевых зонах магнитного поля, где возникают дополнительные механические колебания среды и колебания электрического поля. Прямое воздействие магнитного поOv

ю

Јь

Јь

VI Ю

ля на ионы примесей приводит к образованию больших метастабильных комплексов, т.е. к уменьшению дольных комплексов и дольной гидратации ионов, и способствующих активации процессов адсорбции и коагуляции, Далее происходит непрерывная дозировка омагниченного щелочно-алю- минатного раствора мучного флокулянта в сгущаемую пульпу и интенсивное перемешивание. Затем полученную смесь также подвергают воздействию магнитного поля посредством омагничивателей, аналогичных по конструкции применявшимся ранее. При смешивании раствора омагниченного флокулянта с пульпой образовавшиеся в флокулянте метастабиль- ные комплексы начинают образовывать флокулы с частицами красного шлама. Налагаемое в это время на смесь магнитное поле приводит к структурированию, связанному с деформацией ионных ассоциатов алюминатных ионов. Это приводит к тому, что плотность зарядов, имеющихся на макроцепи, становится меньше. Значит макроцепь приобретет менее жесткую линейную конфигурацию, поэтому она может легче деформироваться и ее флокулирующая способность много лучше, чем у сильно заряженных макроцепей. Такая раздельная последовательная магнитная обработка раствора флокулянта и его смеси с пульпой способствует быстрому осаждению частиц красного шлама. Необходимо отметить стабильность и устойчивость полученных результатов, так как пульпа более устойчива по химсоставу по сравнению с водой.

Следует учесть тот факт, что в омагни- ченном ранее флокулянте, к моменту добавки его в пульпу, полностью закончился процесс образования метастабильных комплексов, способствующих активации процессов адсорбции и коагуляции. Иными словами, флокулянт добавляется в пульпу в окончательном виде, т.е. максимально подготовленным к выполнению своих функций. А когда раствор флокулянта смешивается с пульпой и на начальном этапе флокуляции на смесь воздействует магнитное поле, то оно ускоряет начавшийся процесс флокуляции путем одновременного воздействия на пульпу и образующиеся флокулы.

Данный способ был апробирован в лабораторных условиях. Пульпа и щелочно- алюминатный раствор флокулянта брались непосредственно из технологического процесса. Параметры пульпы следующие: концентрация Na20 250 г/л. А1аОз 260 г/л, Ж:Т-27, опыты проводились в пробой 250 мл. Флокулянт представлял собой ржаную муку, растворенную в промводе II кожура

(технологический раствор с мелкой концентрацией щелочи) с концентрацией 5-25 г/л В 250 мл пульпы добавляют 25 мл раствора флокулянта. Омагничивзтели представляли

собой ферритобазиевые постоянные магниты с регулируемым зазором между ними в пределах от 3 до 5 мм, через который протекает омагничиваемая жидкость. Изменение зазора между магнитами позволяла изме0 нить напряженность магнитного поля от ЮОЭдоЗООЭ.

Для того, чтобы исключить влияние определенной нестабильности химсостава производственной пульпы в каждом из опытов

5 использовался для сравнения мерный цилиндр с неомагниченным раствором, о результате действия различных способов омагничивания вывод делался на основании сопоставительного анализа параллельных

0 опытов. В сушильном шкафу устанавливались два мерных цилиндра с одинаковым количеством смеси пульпы и щелочно-алю- минатного раствора мучного флокулянта. В одном из цилиндров компоненты не подвер5 гались какой-либо обработке, а в другом - подвергались различным вариантам омагничивания. Через определенные промежутки времени прошедшие после начала отстоя, определялись высоты осветленного

0 слоя в обоих цилиндрах при общей высоте 250 мм. Это позволяло судить о скорости осах дения красного шлама и о времени окончания процесса сгущения. Таким образом удавалось дзть сравнительную харак5 теристику влияния омагничивания компонентов смеси на скорость осаждения красного шлама и время окончания процесса сгущения по сравнению со смесью из неомагниченных компонен0 тов,Основные результаты анализа сравнительной эффективности применения различных вариантов омагничивания компонентов смеси и смеси, не подвергавшейся магнитной обработке, представлены в

5 таблице. Опыты 1-3 проводились при напряженности магнитного поля 180Э и времени омагничивания 3 с.

В опыте 4.3, начиная с 10 минуты имеет место значительное превышение скорости осаждения красного шлама в омагниченной 5 пробе над неомагниченной; на 15 минуте это превышение составляло 155%: на 20-й - 93%: на 25-й - 47%. В омагниченной пробе процесс осаждения практически закончился к 25-й минуте, а у неомагниченной про- 0 должался и на 60-й.

В опыте 4.1 не было отмечено существенного увеличения скорости осаждения под влиянием магнитной обработки компонентов на 15-й минуте увеличение скорости

составляло 11%, на 25-й минуте 8,3%. Процесс осаждения закончился на 50-й минуте у обеих проб.

В опыте 4.5 омагничивание компонентов дало отрицательный результат: скорость осаждения шлама у неомагниченной пробы оказалась выше, чем у омагниченной.

В опыте 2 омагничивание пульпы дает увеличение скорости осаждения на 20-й минуте на 12%, на 25-й-на 11%.

Как следует из таблицы, наилучший результат получен при раздельном последовательном омагничивании раствора флокулянта и его смеси с пульпой при напряженности магнитного поля 160 - 200Э и времени обработки 2 - 4 с. Процесс сгущения протекает приблизительно в 2 раза быстрее, чем у неомагничекной пульпы. Омагничивание пульпы практически не приводит к интенсификации процесса сгущения.

В лучшем опыте была отмечена, на протяжении всего времени отстаивания, более темная окраска верхнего слива. Это свидетельствовало о меньшем содержании частиц красного шлама в алюминатном растворе. В начале процесса отстаивания были взяты пробы осветленного верхнего слоя как омагниченного, так и неомагничен- ного, Исследование их под микроскопом позволило установить, что образующиеся флокулы в омагниченной пробе имеют приблизительно в 3 раза более крупные размеры, чем в неомагниченной (соответственно размеры наиболее крупных частиц 50 - 70 мкм и «15 - 20 мкм). Естественно, что у более крупных частиц скорость осаждения выше. Мелкие частицы могут быть нейтральными по плавучести, ухудшая качество верхнего слива, что в свою очередь ведет к большей

нагрузке на передел фильтрации Было установлено, что после окончания процесса сгущения общий объем сгущенного продукта у омагничиванной смеси меньше, что

говорит о большей плотности красного шлама (отношение Ж:Т меньше). Это положительно сказывается на промывке красного шлама.

При использовании предлагаемого

способа удается увеличить скорость сгущения в 2 раза, а также увеличить полноту разделения фаз до содержания твердого в сливе 0,02 г/л,

Кроме того, достижение той же, что и у

прототипа, скорости осаждения возможно при сокращении расхода флокулянта приблизительно на 20 - 25%, что приведет к экономии за счет уменьшения расхода муки, которую можно будет использовать в пищевой промышленности, и снижению ввода органических соединений в глиноземное производство.

Формула изобретения

Способ сгущения красного шлама, включающий приготовление смеси флокулянта со щелочно-алюминатным раствором, введение смеси в пульпу, сгущение пульпы, отделение твердой фазы от осветленного

раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости сгущения и полноты разделения фаз, смесь флокулянта со щелочно-алюминзтным раствором перед введением в пульпу подвергают обработке

в постоянном магнитном поле при напряженности 160-200Э в течение 2-4 с, а затем пульпу после введения в нее смеси флокулянта со щелочно-алюминатным раствором подвергают обработке в магнитном поле.

при 160 - 200Э в течение 2 - 4 с.

Опыт Способы обработки компо- Высота осветленного слоя, мм, за время, мин

Iнентов Г Го ГГ 1Г 1Гу/зГрзГу/ |Т5 у5 | 5 То

пРоГтипГИ аНИЯ9 25 HZ 70 9. Ш .35 110 .-5 - ХянтГ РаСТВ°Р Ч 73 Ш .39 1-7 162 153 И53 153 Л 5 S I 8 И Ж f IS S Ж И. 8}

Без омагничивания 11 35 65 93 115 125 13 139

3 Омагничена смесь раствора флокулянта и пульпы 16 59 105 131 Ш 117 117 50 Раздельное последовательное омагничивамие раствора фяокулянта и его

Ц., БеГ гниГаГни, 1 8 26 16 60 83 100 118 ,2 -3. - - При напряженности магнитного поля ЮЙОЭ времени обработки флокулянта 1,5с времени обработки его смеси с пульпой ад 1ВД )ЗД .

А.2 вёз омагничивания 6 25 60 77 111 132 115 153 160 - При напряженности магнитного поля 160Э, времени обработки флокулянта 2 с, времени обработ- ки его смеси с пульпой. - I..3 L. омагничивания 20 2°0 4 75 .05 125 НО 1КО 150 .55 156 .58 При напряженности магнитного поля .Ч80Э. вреч мени обработки флоку- лннта 3 с, вренени обPa6°noS вс° С 30 80 115 115 155 162 167 172 173 175 175 177 -.Ц БеГо гнимиаания Г 2° « 65 89 108 123 130 133 Ш - При напряженности магнитного поля 2003, времени обработки флокулянта 1 с, времени об„ 1тН1ГГ . s г 8- u я а а « «

При напряженности магнитного поля 220Э, времени обработки раствора флокулянта 5 с, яреcTcnld Te3 15 2. 35 50 77 30 103 .15 .30 112 ,17

гГр й м ёТа н и е Прочерки а графах таблицы означают, что опыт закончен до наступления времени, -указанного в данной графе.