Затравка для стабилизации водыНА OCHOBE гипСА и СпОСОб EE пОлу-чЕНия Советский патент 1981 года по МПК C02F5/00 C02F1/74 C02F5/00 C02F101/10 C02F103/16 

Поставленная цель достнгается тем, что затравка на основе гипса дополнительно содержит закись-окпсь железа при следующем содержании ко,млоненто,в, вес. %:

Гипс5-20

Закнсь-оиись

жел еза3-6

ВОдаОстальное

Для получения затравки смешивают растворы, содержащие кальций, -гидроКСИЛ-, сульфатионы и ионы двухвалентного железа, полученную смесь нагревают до 60-70° С и аэрируют. При этом аэрацию ведут лри расходе воздуха 0,004- 0,015 на 1 кг железа в смеси.

Процесс приготовления затравки осуществляют с тедующ1И М образом.

|Смешивак)т два или более растворов, содержащих эакисное железо, кальций-, сульфат- .и-ги-дроксил-ионы до получения (нейтральной среды.

I Исходныерастворы могут содержать и другие ионы., не образующие осадка с основными, наприм-ер хлорид- и натрий-ионы, в любом количестве, а количество тяжелых металлов, образующих осадки « основными (Сг, Ni, Со, Си, Zn, Cd и др.), в сумме не должно превыщать 10% от концентрации железа общего. Концентрация окислителей (нитрат-, перманганат-ионов) должна составлять не более 1 % содержания железа закисного.

Содержание ионов закисного железа в полученной суспензии после смещивания исходных растворов должно быть не ниже 10 г/л и не выще 50 г/л. При этом содержание закисного и общего железа должно быть в соотношении 1 : 1,1 - 1 : 1,3.

Верхний предел содержания закиси железа обусловлен тем, что чрезмерная блокировка кристаллов гипса приводит к снижению активности затравки, а нижний предел - уменьшением регулирующего действия соединений железа на рост кристаллов гипса и ролью закись-окиси Железа ка.к интенсификатора процессов очистки воды от высокодиоперсной взвеси.

Закись-окись железа, присутствующая в затравке, выполняет две функции.

На стадии вмешивания, нагрева и аэрарации регулирует -рост кристаллов гипса, а лри применении готовой затравки интенсифицирует процесс осаждения высокодиоперсной взвеси (объем и влажность осадков).

Регулирующая роль закись-окиси железа заключается в переплетении закись-окиси железа и гипса, затруднении доступа раствора к зародышам кристаллов гипса и тем самым к увеличению его дисперсности и активности.

Получеиную суспензию нагревают до 60-70° С и аэрируют при расходе воздуха 0,004-0,015 на 1 кг железа с последующей выдержкой в течение 0,5-3 час.

Выбранный предел нагрева (60-70° С) в присутствии ионов двухвалентных металлов позволяют получить затравку с высокой активностью.

Предлагаемая скорость аэрации, ограничение температурного режима процесса и содержание примесей тяжелых металлов и окислителей относительно Fe-+ и Реовщ обеспечивают получение закись-окиси железа необходимой структуры.

iB случае увеличения скорости аэрации, содержания примесей железа окисного, окислителей с одновременным понижением температуры происходит образование FeOOH ВМесто Рез04 с ухудшением седиментирующих свойств затравки.

(Кроме того, в этом случае наряду с образованием РезО4 в растворе остается значительная часть л елеза в виде Ге(ОН)з, а полученная затравка по своим свойствам не только не дает эффекта очистки от высокодиспероной взвеси, но наблюдается даже увеличение объема осадка.

Пример 1. Готовят раствор состава, г/л:

H2S04

FeSO4

СГ2 (504)3

путем растворения технических солей и кислоты в воде.

1 л полученного раствора нейтрализуют

известковым молоком. .Получают суспензию

с рН 9у13, имеющую следующий состав, г/л:

Fe2+104,3

Fe3+7,1

5042- 315,8

Сгз-ь10,4

.Са2+79,2

iB полученной суспензии соотношение ионов железа закисиого и общего 1 : 1,09. Содержание ионов хрома 9,36% от содержания железа общего.

Далее смесь нагревают на водяной бане до 60° С, одновременно аэрируют при расходе воздуха 0,006 . Продолжительность аэрации 1,5 час, затем смесь выдерживают при той же температуре в течение 30 мин.

В результате получают суспензию следующего состава, вес. %:

Гипс (CaSO4 2Н2О)18,8

Закись-окись

железа (РезО4)6,7

Вода(НгО)Остальное

Полученную затравку используют для снятия пересыщения и уплотнения осадка промывной воды после нейтрализации.

Для этого искусственно .приготовленную воду состава, г/л:

Fe2+0,70; Са-+ 0,65; .3,31, нейтрализованную известковым молоком до рН 8,75, делят на две порции и добавляют в одну из них 10 мл затравки. Обе порции перемешивают лопастной мешалкой в течение 30 мин, а затем осветляют в цилиндрах. Объем осадка в порции с затравкой через 2 час составляет 8%, без затравки 16,5%, содержание ионов кальция в осветленной воде, соответственно, 0,690 г/л и 1,150 г/л. Пример 2. Обработанный травильный раствор состава, г/л: NaNOs30 iNa SO460 FeSO4200 Сгг(аО4)з25 NiSO40,6 H2SO4140 доставленный с завода «Запорожсталь в количестве 1 л, смешивают с известковым молоком. В результате получают л суспензии, с рН 7,65, имеюшей состав, г/л: В полученной смеси соотношение ионов железа закисиого и общего 1 : 1Д7. Содержание ионов и N12+в сумме составляет 10% от содержания железа общего. Полученную смесь нагревают в фарфоровом стакане на водяной бане до 70° С и одновременно аэрируют при расходе воздуха 0,015 в течение 60 мин, а затем 40 мин выдерживают при этой температуре без аэрации. Получают суспензию состава, вес. %: Гипс (.CaSO4 2Н2О)23,0 Закись-окись железа (Реэ04)3,7 Вода(НгО)73,3 Для проверки эффективности затравки ее вносят в нейтрализованную до рН 9,1 промывную воду состава, г1л: Fe2+ 0,7; Са2+0,65; 8042-3,3;1, перемешивают 30 мин и осветляют. Через два часа осветления объем осадка составляет 14,1%, содержание ионов кальция в осветленной воде г1л. Примерз. Отработанный травильный раствор состава, г1л:

готовят растворением технической кислоты 65

0,78

33,2 Na-b

,0 70уЗ N0,0,34 34,8

онРе 9,2 32Л

CI128,5 Ni2+

Оуб

В полученной смеси соотношение ионов железа закисногп и обттгргп 1 1 9fi rnnon. П соответствуюш,их солей в воде. Полученный раствор объемом 1 л смешивают в фарфоровом стакане с известковым молоком до рН 8,15. В результате получают 3 л суспензии состава, г/л: В полученной смеси соотношение ионов закисного железа и общего составляет 1 : 1,18, содержание нитрат-иона составляет 0,1% от концентрации железа закисного. Содержание ионов меди, никеля и цинка в сумме составляет ОД % от концентрации железа общего. Смесь нагревают в фарфоровом стакане до 70° С при непрерывном 1перемешивании и одновременной ее аэрации при расходе воздуха 0,008 . Смесь аэрируют в течение 2 час, затем выдерживают при этой температуре в течение 30 мин. В результате получают суспензию следующего состава, вес. %: гипс 14,7; закисьокись железа 5,5; вода 79,8. Полученную затравку используют для снятия пересыщения и уплотнения осадка промывной воды после нейтрализации. Для этого в нейтрализованную до рН 9,2 известковым молоком, искусственно приготовленную промывную воду состава. Ре2-г 0,6; Са2+ 0,7; 8042-2,11, вносят 15 мл затравки, перемешивают 30 мин, затем переносят в цилиндр для осветления. Через 2 час объем осадка составляет 6%, содержание ионов кальция в осветленной воде 0,72 г/л. Пример 4. Смешивают четыре раствора. I л отработанного травильного раствора ванн тра1вления в нейтральном электролите состава, г/л: 152; 1,84; Сгб+ 2,34; 1 л отработанного раствора солянокислого травления состава, г/л: РеСЬ 300; НС1 20; 650 мл 33%-ного раствора хлористого кальция :и 350 мл щелочных отходов состава, вес. %: NaOH 65; NaCl 25; NaNOs 0,4. Для опыта используют сточные воды, доставленные в лабораторию с заводов. После смешивания растворов получают 3 л суспензии с р,Н 9,5 следующего состава, г/л:

жание нитрат-иона составляет 1 % от концентрации железа закисного, а содержание ионов никеля и хрома в сумме составляет 3,14% от концентрации железа общего.

На водяной бане смесь нагревают до 65° С, непрерывно перемешиваают и одновременно аэрируют при расходе воздуха 0,004 . Продолжительность аэрации 1 час, а выдержки 0,5 час.

Получают суспензию состава, вес. %: гипс 5,6; закись-окись железа 6Л; вода 88,3.

В искусственно приготовленную воду состава, г/л: 0,8; Са2-ь 0,7; 2,95; Мп-+-;- Ni-+0,01, нейтрализованную известковым молоком, вносят 3 г кека затравки 40% влажности, перемешивают и переносят в цилиндр для осветления. Через 2 час объем осадка в цилиндре составляет 8%, содержание ионов кальция в осветленной воде 0,73 г/л.

Предлож-еиный способ обеспечивает получение активной гипсовой затравки,позволяющей достаточно полно снять пересыщение сульфата кальция из растворов.

Способ дает возможность получать затравку не только из дефицитных материалов (кислот, извести, солей), но и из отходов производства.

8

Формула изобретения

1.Затравка для стабилизации воды на основе гипса, отличающаяся тем, что, с целью ловыщения ее эффективности за счет уменьщения содержания растворимых солей кальция в осветленной воде, она дополнительно содержит закись-окись железа при следующем содержании компонентов, вес. %:

Гипс5-,20

Закись-окись

железа3- 6

ВодаОстальное

2.Способ по п. 1, состоящий в том, что смеш-ивают растворы, содержащие кальций-, сульфат-, гидроксил-ионы и ионы двухвалентного железа, нагревают полученную смесь до 60-70° С и аэрируют.

,3. Способ по (П. i2, отличающийся тем, что смесь аэрируют при расходе воздуха 0,004-0,i015 .-на 1 кг железа в смеси.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 307070, кл. С 02 Б 5/00, 1969.

2.Водоснабжение и санитарная техника. 1973, N° 4, с. 4-5 (прототип).