Способ получения гумино-минерального концентрата и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к производству органоминеральных удобрений, мелиорантов, кондиционеров почв, сорбентов, флокулянтов, коагулянтов и т.п. и может найти применение в сельском хозяйстве, коммунальном хозяйстве, инженерной экологии. Гумино-минеральный концентрат получают из исходной водной суспензии солей гуминовых кислот, полученной щелочной экстракцией природных гумитов и каустобиолитов угольного ряда и содержащей соли гуминовых кислот и тонкодисперсные гумино-минеральные частицы и комплексы, содержание которых составляет 1,5 - 20 мас. % от массы солей гуминовых кислот. Осуществляют электролиз солей гуминовых кислот с образованием на поверхности анода гуминовых кислот и одновременно электрофорез тонкодисперсных гумино-минеральных частиц и комплексов с образованием на поверхности того же анода гумино-минеральных веществ, составляющих вместе с гуминовыми кислотами целевой продукт - гумино-минеральный концентрат. Указанные процессы проводят в зоне между цилиндрическим анодом и катодом в условиях постоянства электрических и гидродинамических режимов. При этом поток водной суспензии равномерно распределяют по рабочей поверхности анода и его движение организуют в направлении, противоположном направлению вращения анода. В полости анода создают отстойные зоны, в которых производят гашение пены, образуемой при прохождении электрического тока через водную суспензию. Устройство содержит по меньшей мере одну пару ванн с анодами, между которыми размещен распределительный коллектор, сообщенный с ваннами посредством переливных отверстий для подачи в них исходной водной суспензии. Каждая ванна снабжена сливной емкостью, установленной под приспособлением для съема целевого продукта, а каждый из анодов снабжен пеногасящими насадками и установлен с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению движения исходной водной суспензии в ванне. Изобретение позволяет повысить производительность процесса и снизить его энергоемкость. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области производства органо-минеральных удобрений, мелиорантов, кондиционеров почв; органо-минеральных препаратов, сорбентов, флокулянтов, коагулянтов, а также органо-минеральных веществ с поверхностно-активными, ионообменными, вяжущими и биологически активными свойствами. Изобретение найдет применение в сельском хозяйстве для восстановления свойств и плодородия почв, для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур; в коммунальном хозяйстве для очистки сточных вод и утилизации осадков, для восстановления естественного почвенного покрова, для восстановления свойств и улучшения состояния городских земель, для детоксикации и утилизации бытовых и промышленных отходов; в инженерной экологии для рекультивации нарушенных, загрязненных и деградированных земель и территорий, для утилизации жидких и твердых отходов, а также в деятельности природоохранных и природовосстановительных предприятий.

Источником получения гумино-минерального концентрата являются широко распространенные в природе каустобиолиты угольного ряда (горючие сланцы, угли, торф) и гумиты (почва, озерные и морские донные отложения), а также продукты переработки органических материалов (компосты).

Известен способ получения гуминового концентрата (патент РФ 2125039, МКИ: C 07 C 63/33, опубл. 20.01.99,БИ N 2) путем осуществления электролиза жидкофазной щелочной среды солей гуминовых кислот, экстрагированных щелочным реагентом из природных гумитов и каустобиолитов угольного ряда с образованием целевого продукта и выводом его из электролита. В качестве жидкофазной щелочной среды солей гуминовых кислот используют их водный раствор. Электролиз проводят в единой зоне между анодом и катодом при установлении на аноде электрического потенциала, достаточного для разряда анионов гуминовых кислот, но более низкого, чем потенциал разряда гидроксильных ионов. На поверхности анода образуется целевой гуминовый концентрат, содержащий гидратированные гуминовые кислоты, соли гуминовых кислот и минеральные компоненты исходных гумитов и каустобиолитов угольного ряда, химически связанные с содержащимися в гуминовом концентрате гуминовыми кислотами.

Известный способ обладает следующими недостатками: - электролиз водного раствора солей гуминовых кислот требует тщательной очистки раствора, получаемого экстрагированием гуминовых кислот щелочным реагентом из природных гумитов и каустобиолитов угольного ряда, от минеральных, углеродных и органо-минеральных частиц исходного сырья, что достигается длительным отстаиванием (от нескольких часов до нескольких суток), фильтрацией или центрифугированием. В результате этого резко падает производительность, усложняется процесс и увеличивается стоимость целевого продукта; - электролиз раствора солей гуминовых кислот в единой зоне между анодом и катодом без правильной организации движения электролита по отношению к аноду приводит к тому, что при выделении на аноде гуминового концентрата в ближайших зонах электролита резко возрастает pH, в результате чего выделившаяся кислота вновь начинает растворяться и из раствора удаляется лишь малая ее часть, т.е. имеет место нерациональный расход электроэнергии и малый выход целевого продукта по току; - вследствие возникновения динамического равновесия между процессами выделения кислоты на аноде и ее растворения в сильно щелочной среде установить электрический потенциал на аноде, достаточный для разряда анионов гуминовых кислот, но более низкий, чем потенциал разряда гидроксильных ионов не представляется возможным. Потенциал необходимо устанавливать более высоким, в результате чего в электролите происходит интенсивный электролиз воды с выделением водорода на катоде и кислорода на аноде. Все это приводит к увеличению непроизводительного расхода электроэнергии и делает процесс получения гуминовых кислот пожаро- и взрывоопасным; - использование анода, выполненного из графита, приводит к его быстрому разрушению из-за окисления выделяющимся кислородом, что снижает эффективность и производительность процесса. Кроме того, из-за разрушения анода происходит загрязнение раствора и целевого продукта частицами графита; - использование анода, имеющего поверхностное покрытие из дорогостоящей двуокиси рутения, приводит к быстрому (в течение нескольких десятков часов) его разрушению скребком за счет большой силы трения в зоне соприкосновения анода и скребка.

Все эти недостатки делают известный способ малоэффективным, непроизводительным, энергоемким и малоприменимым для использования в промышленных целях.

Известно устройство получения гуминового концентрата (см. там же), содержащее соединенные с источником электрического тока электролизную ванну, представляющую собой катод, и расположенный в ванне анод с приспособлением для съема целевого продукта. Электролизная ванна выполнена в виде горизонтально установленного цилиндрического желоба с торцевыми стенками, а анод выполнен в виде барабана, установленного коаксиально с зазором в названном желобе с возможностью вращения относительно своей продольной оси.

Известное устройство имеет следующие недостатки: - в устройстве не обеспечивается рациональный подвод электролита, его взаимодействие с анодом и отвод отработанного раствора, в результате чего одновременно протекают два противоположно направленных процесса: выделение и растворение гуминовых кислот, что вызывает необходимость повышать электрический потенциал. Все это приводит к низкой производительности устройства, малой эффективности и высокой энергоемкости процесса; - разные участки поверхности анода работают в разных условиях, особенно при движении электролита вдоль боковой поверхности анода, что снижает эффективность работы и производительность устройства; - при выделении пузырьков водорода и кислорода во всем объеме электролита происходит значительное снижение его электропроводности, что приводит к необходимости повышать напряжение, а следовательно, нерационально использовать электроэнергию и создавать опасность для обслуживающего персонала; - вследствие выделения из раствора солей гуминовых кислот пузырьков водорода и кислорода на поверхности электролита возникает большое количество neны. Пена переливается через стенки ванны, попадает на токоподвод, электропривод и на пол. При этом токоподвод быстро изнашивается и выходит из строя, сопротивление изоляции электропривода уменьшается и наблюдается частый выход его из строя. Кроме того, пена создает постоянную опасность пожара или взрыва.

Все это в совокупности делает известное устройство малоэффективным, малопроизводительным, энергоемким, опасным в обслуживании и малоприменимым для практического использования.

В основу заявляемого изобретения положена задача создать способ получения гумино-минерального концентрата с таким электролитом и в таких режимах и устройство для его осуществления с таким конструктивным выполнением, которые позволили бы повысить эффективность и производительность и снизить энергоемкость процесса, устранить необходимость тонкой очистки электролита от минеральных, углеродных и органо-минеральных частиц исходного сырья для получения раствора солей гуминовых кислот, обеспечение удобства обслуживания устройства и ее пожаро- и взрывобезопасности.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения гумино-минерального концентрата путем осуществления электролиза жидкофазной щелочной среды солей гуминовых кислот, экстрагированных щелочным реагентом из природных гумитов и каустобиолитов угольного ряда с образованием на поверхности анода гуминовых кислот и последующим выводом из электролита целевого продукта, согласно изобретению в качестве жидкофазной щелочной среды используют водную суспензию солей гуминовых кислот, полученную щелочной экстракцией каустобиолитов и содержащую соли гуминовых кислот и тонкодисперсные гумино-минеральные частицы и комплексы, содержание которых составляет 1,5-20 мас. % от массы солей гуминовых кислот, а электролиз водной суспензии солей гуминовых кислот проводят с протеканием электрофореза тонкодисперсных гумино-минеральных частиц и комплексов с образованием на поверхности анода гумино-минеральных веществ, составляющих совместно с гуминовыми кислотами, выделяющимися при электропизе, целевой продукт, при этом поток водной суспензии равномерно распределяют по рабочей поверхности анода и его движение организуют в направлении, противоположном направлению вращения анода, а в полости анода создают отстойные зоны, в которых производят гашение пены, образуемой при прохождении электрического тока через водную суспензию.

Целесообразно использовать анод, рабочая поверхность которого выполнена из магнетита, а при выводе целевого продукта с его поверхности удалять пленку суспензии.

Поставленная задача решается также тем, что устройство для получения гумино-минерального концентрата, содержащее соединенные с источником постоянного электрического тока ванну, представляющую собой катод, и расположенный в ванне анод с приспособлением для съема целевого продукта, согласно изобретению, содержит по меньшей мере одну дополнительную ванну и анод с образованием по меньшей мере одной пары ванн, между которыми размещен распределительный коллектор, сообщенный с ваннами посредством переливных отверстий для подачи в них исходной водной суспензии солей гуминовых кислот, при этом каждая ванна снабжена сливной емкостью, установленной под приспособлением для съема целевого продукта, а каждый из анодов снабжен пеногасящими насадками и установлен с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению движения исходной водной суспензии в ванне.

Распределительный коллектор может быть выполнен в виде цилиндрического желоба, а насадки выполнены в виде лопаток, установленных в обращенных друг к другу торцевых зонах полостей анодов, при этом каждое переливное отверстие может быть выполнено в виде щели.

Устройство может дополнительно содержать приспособление для снятия с поверхности слоя целевого продукта пленки суспензии. Названное приспособление выполняют либо в виде трубы с прорезью, установленной с возможностью подачи потока сжатого воздуха при подсоединении ее к источнику сжатого воздуха в направлении анода и противоположно направлению его вращения, либо в виде рамы с полотном материала, которое натянуто на раме с возможностью прижатия его к поверхности анода.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает схематично устройство для получения гумино-минерального концентрата с одной парой ванн;
фиг. 2 - схематично устройство для получения гумино-минерального концентрата с двумя парами ванн;
фиг. 3 - то же, разрез в направлении пинии А-А на фиг. 2;.

фиг. 4 - вид по стрелке В на фиг. 2;
фиг. 5 - вид по стрелке Г на фиг. 2;
фиг. 6 - вид по стрелке Д на фиг. 2;
фиг. 7 - приспособление для снятия с поверхности слоя целевого продукта пленки суспензии, выполненное в виде рамы с натянутом на него полотном материала.

В соответствии с заявляемым изобретением гумино-минеральный концентрат целесообразно получать из исходной водной суспензии солей гуминовых кислот, полученной щелочной экстракцией природных гумитов и каустобиолитов угольного ряда и содержащей, преимущественно, соли гуминовых кислот и тонкодисперсные гумино-минеральные частицы и комплексы. Заявляемое изобретение обеспечивает организацию одновременно протекающих процессов электролиза солей гуминовых кислот с образованием на поверхности анода гуминовых кислот и электрофореза тонкодисперсных гумино-минеральных частиц и комплексов с образованием на поверхности того же анода гумино-минеральных веществ, составляющих совместно с гуминовыми кислотами целевой продукт - гумино-минеральный концентрат. Указанные процессы проводят в зоне между цилиндрическим анодом и катодом в условиях постоянства электрических и гидродинамических режимов протекания процессов, когда направление движения электролита противоположно направлению вращения анода, и преимущественно выделения на аноде гумино-минерального концентрата и его минимального растворения в щелочном электролите. Кроме того, электролиз и электрофорез проводят в условиях непрерывного выноса газовых пузырьков, удаления и гашения пены.

Пример осуществления предлагаемого способа.

Получение гумино-минерального концентрата проводилось на образцах окисленных бурых углей Бородинского и Назаровского разрезов (Канско-Ачинское месторождение, Красноярский край), а также на образцах бурых углей Майкубенского и Каратаутского месторождений.

Каждый измельченный до крупности 2 мм образец угля подвергался экстракции 1-2% водным раствором щелочи при интенсивном механическом и виброакустическом воздействии до образования однородной углещелочной суспензии. Отношение твердой и жидкой фаз изменялось от 1:2 до 1:8. Полученная суспензия, содержащая соли гуминовых кислот (гумат натрия), дисперсные гумино-минеральные частицы и комплексы, непрореагировавшие частицы угля и минеральные примеси, отстаивалась в течение 15, 30, 60, 90 и 120 минут. Установлено, что максимальная эффективность экстракции достигается при использовании 1,5 - 2% раствора щелочи при отношении твердой и жидкой фаз, равном 1:4. Наибольшее количество непрореагировавших частиц угля и минеральных примесей оседает в течение первых 60 минут отстаивания.

Исходная суспензия, содержащая соли гуминовых кислот, дисперсные гумино-минеральные частицы и комплексы, подавалась в ванну в зону между анодом и катодом. Содержание солей гуминовых кислот в суспензии составляет от 5 до 9,5 мас.%, т.е. от 50 до 95 г на один литр при значении pH суспензии от 8 до 9,5. Содержание дисперсных гумино-минеральных частиц и комплексов в суспензии при этом составляет от 0,75 до 19 г на один литр или от 0,075 до 1,9 мас. %, или от 1,5 до 20% от массы солей гуминовых кислот. Скорость вращения анода-барабана устанавливалась в диапазоне значений от 1,5 до 15 об/мин. Напряжение составляло 4-12 В, а плотность тока от 100 до 500 А/м².

При дискретном режиме обработки, когда отсутствовал непрерывный подвод и отвод суспензии, установлено, что процессы электролиза солей гуминовых кислот и электрофореза гумино-минеральной части суспензии, приводящих к выделению на вращающемся аноде гумино-минерального концентрата, протекает в течение первых 10-12 минут. При достижении значения pH суспензии более 10,5 процесс резко замедляется из-за возникновения динамического равновесия между количеством выделяющегося и вновь растворяющегося гумино-минерального концентрата.

При непрерывном подводе и отводе суспензии в условиях противоточного движения суспензии по отношению к вращающемуся аноду установлено наибольшее выделение гумино-минерального концентрата и его съем с поверхности анода.

По критерию обеспечения максимальной эффективности способа получения гумино-минерального концентрата, включающего максимальный выход целевого продукта, обеспечение значений его pH в диапазоне от 4,5 до 7 и содержание сухого вещества в получаемом пастообразном и землеподобном целевом продукте не менее 13%, установлены следующие оптимальные режимы ведения процесса:
- напряжение - 6-8 В
- плотность тока 400-500 А/м²
- скорость вращения анода-барабана 3-5 об./мин.

При малых оборотах анода и повышенной плотности тока образуется землеподобный гумино-минеральный концентрат (содержание сухого вещества свыше 18%, значение pH менее 5). При повышенной скорости вращения анода и меньшей плотности тока образуется пастообразный гумино-минеральный концентрат (содержание сухого вещества 13-16%, значение pH 5,5 - 7).

Применение приспособления для снятия с поверхности слоя целевого продукта пленки суспензии обеспечивает увеличение содержания сухого вещества в пастообразном и землеподобном концентрате на 0,4-1,2% и снижение значения pH на 0,6-0,8.

Осуществление описанного способа возможно с помощью устройства для получения гумино-минерального концентрата.

Устройство для получения гумино-минерального концентрата, согласно изобретению, содержит по меньшей мере одну пару ванн 1 (фиг. 1), каждая из которых выполнена в виде цилиндрического желоба с торцевыми стенками 2 и 3. В каждой ванне 1 на валу 4 коаксиально с зазором 5 относительно днища ванны 1 и с зазорами 6, 7 относительно ее торцевых стенок 2, 3 установлен цилиндрический барабан 8 с торцевыми стенками 9 и 10. Боковая поверхность барабана 8 покрыта специальным электродным материалом, например магнетитом. Стенки 10 установлены на обращенных друг к другу торцевых частях барабанов так, что в полости каждого анода образована отстойная зона 11, в которой установлены пеногасящие насадки 12, выполненные, например, в виде радиально установленных лопаток.

Каждый вал 4 закреплен в подшипниках 13, выполненных, например, из диэлектрического материала, которые обеспечивают вращение вала 4 и соответственно барабана 8. На каждом валу 4 установлены токоподводящие приспособления 14, выполненные, например в виде графитовых щеток, медных прижимных фигурных планок и т.д., соединенные с положительной клеммой источника 15 тока. Кроме того, на каждом валу 4 установлено приводное приспособление 16 в виде, например, шкива из диэлектрического материала, который соединен с электроприводом 17, число оборотов которого, а следовательно, и скорость вращения барабана 8 может регулироваться. Каждая пара барабанов 8 имеет, как правило, один электропривод 17. Токоподводящее приспособление 14 обеспечивает подвод тока на барабан 8, делая его анодом, от источника (или источников), отрицательная клемма которого соединена с ванной 1, делая ее катодом.

Каждая пара ванн 1 снабжена общим распределительным коллектором, выполненным в виде желоба 18, снабженного подводящим патрубком 19 (фиг. 2). В боковых стенках желоба 18 вдоль всей длины ванны 1 выполнены переливные отверстия, представляющие собой прорези 20, например, треугольной или трапециевидной формы. Каждая ванна 1 снабжена сливной емкостью, выполненной, например, в виде желоба 21, сообщенного с полостью ванны 1 посредством переливных отверстий 22 в виде, например, прорезей треугольной или трапециевидной формы, и снабженного отводящим патрубком 23. Длина желоба 21 соответствует длине барабана 8.

Каждый барабан 8 снабжен приспособлением для съема целевого продукта, выполненного, например, в виде скребка 24, установленного с возможностью регулирования угла касания с боковой поверхностью барабана 8 и силы прижима. Скребок 24 может быть выполнен из диэлектрического материала, в случае его выполнения из электропроводного материала он снабжается приспособлением 25, выполненным из диэлектрического материала и обеспечивающим электроизоляцию барабана 8 от ванны 1. В целом подшипники 13, приспособления 16 и 25 обеспечивают надежную электрическую изоляцию барабана-анода 8 от ванны-катода 1. Каждый скребок снабжен камерой 26, служащей для сбора и отведения гумино-минерального концентрата. Ванны 1 снабжены сливными патрубками 27 и установлены на раме 28.

Количество пар ванн 1 может быть самым различным и зависит от производительности устройства. На фиг. 2 представлен вариант устройства с двумя парами ванн.

Устройство может дополнительно содержать приспособление для снятия с поверхности слоя целевого продукта пленки суспензии. В качестве приспособления используют трубу 29 (фиг. 3) с прорезью 30, которая установлена так, что при подсоединении ее к источнику сжатого воздуха она обеспечивает подачу потока сжатого воздуха в направлении барабана 8 и противоположно направлению его вращения. Другой вариант выполнения указанного приспособления представлен на фиг. 7, в котором оно выполнено в виде рамы 31, которая крепится на ванне 1 со стороны желоба 18 и на которое натянуто полотно 32 с материалом с возможностью прижатия его к поверхности барабана 8. В качестве материала может быть использована любая ткань, например льняная, или полиэтиленовая пленка.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Исходную водную суспензию, полученную путем обработки предварительно измельченных природных гумитов или каустобиолитов угольного ряда раствором щелочи, например натриевой, калиевой или аммиачной водой, и содержащую растворенные соли гуминовых кислот и гумино-минеральные частицы и комплексы, подают через патрубок 19 (фиг. 2) в желоб 18. После заполнения желоба 18 суспензия через прорези 20 поступает в каждую ванну 1 и заполняет их до определенного уровня. Посредством привода 15, приводного приспособления 16 и вала 4 каждый барабан 8 приводят во вращательное движение так, что барабаны 8 каждой пары вращаются в противоположных направлениях.

От источника 15 постоянного тока с помощью токоподводящего приспособления 14 на каждый вал 4 и барабан 8 подают положительный потенциал, а на каждую ванну 1 - отрицательный потенциал. Таким образом, каждый барабан 8 становится анодом, а каждая ванна 1 - катодом.

Подаваемая через патрубок 17 в желоб суспензия движется вдоль него, перетекая через прорези 20 в каждую из ванн 1. При вращении барабанов 8 за счет проявления вязкостных сил происходит повышение уровня суспензии вдоль их боковой поверхности. В результате верхний слой суспензии, находящийся над прорезями 20 и над стенками желоба 18, попадает в зону действия положительных потенциалов каждого из анодов-барабанов 8. Под действием сил электрического поля происходит разделение заряженных частиц: положительно заряженные частицы (преимущественно катионы натрия или калия в зависимости от используемой для экстракции щелочи) смещаются в направлении от зоны действия положительного потенциала, а отрицательно заряженные частицы (преимущественно анионы гуминовых кислот и гумино-минеральные частицы и комплексы) смещаются в направлении к зоне действия положительного потенциала. В зоне действия положительного потенциала каждого из анодов находятся прорези 20. Движение каждого элементарного объема суспензии через каждую прорезь связано с преодолением для положительно заряженных частиц определенного электрического (потенциального) барьера, а движение его вдоль желоба 18 с этим не связано. В результате происходит определенное разделение частиц: в зазоре 5 между днищем ванны 1 и барабаном 8 накапливаются преимущественно отрицательно заряженные частицы, а вдоль желоба 18 движутся положительно заряженные частицы. За счет этого в указанный зазор 5 поступает суспензия с меньшим значением pH, а по желобу 18 в зазоры 6, 7 между торцевыми стенками ванны 1 и барабаном 8 поступает суспензия с более высоким значением pH. Далее эта часть суспензии отводится из ванны 1.

В зазоре 5 между анодом (барабаном 8) и катодом (ванной 1) протекают процессы электролиза солей гуминовых кислот и электрофореза гумино-минеральной составляющей суспензии. Анионы гуминовых кислот разряжаются на аноде и образуют на нем слой материала. За счет подкисления в прианодной зоне часть анионов гуминовых кислот переходит в свободные гуминовые кислоты, которые также оседают на аноде. Под действием сил электрического поля тонкодисперсные гумино-минеральные частицы и комплексы движутся к аноду и, разряжаясь на них, оседают в виде слоя. Образующиеся за счет электролиза солей гуминовые кислоты и образующийся за счет электрофореза слой тонкодисперсных гумино-минеральных частиц составляют целевой продукт - гумино-минеральный концентрат. Из образовавшегося слоя гумино-минерального концентрата на аноде происходит электроосмотическое удаление воды, в результате чего слой уплотняется и из него удаляется большое количество катионов натрия (или калия). За счет равномерного распределения потока исходной суспензии по рабочей поверхности анода посредством прорезей 20 обеспечивают одинаковые гидродинамические и электрохимические условия для протекания процессов электролиза и электрофореза на боковой поверхности анода.

Однако по ходу движения суспензии в зазоре 5 ванны 1 происходит изменение в составе суспензии, в значении ее pH и условиях протекания процессов.

Из поступающей через прорези 20 суспензии на прилегающей части боковой поверхности барабана-анода 8 происходит образование гумино-минерального концентрата. По мере движения суспензии в направлении от подводящего патрубка 19 к желобу 21 сливной емкости и по мере все большего выделения из нее анионов гуминовых кислот и заряженных тонкодисперсных гумино-минеральных частиц и комплексов происходит обеднение суспензии и повышение ее pH. Повышение pH обедненной суспензии (электролита) повышает ее растворяющее действие на образовавшийся на аноде гумино-минеральный концентрат. В результате возникает динамическое равновесие между выделяющимся на аноде и растворяющимся вновь гумино-минеральным концентратом. Для смещения такого равновесия в сторону образования гумино-минерального концентрата организовано вращение анода и перемещения суспензии в противоположных направлениях. В этом случае вращающимся анодом непрерывно из объема суспензии с еще сравнительно низким значением pH (близким к значению pH исходной суспензии) выводится гумино-минеральный концентрат, который скребком 24 непрерывно удаляется с рабочей поверхности барабана-анода 8. Далее гумино-минеральный концентрат поступает в сливной патрубок 27 и отводится как целевой продукт.

Обедненная суспензия, пройдя зазор 5, равномерно отводится из ванны 1 через переливные прорези 22 в желоб 21 и посредством патрубка 23 подается в качестве щелочного реагента для получения исходной пульпы путем обработки природных гумитов и каустобиолитов угольного ряда.

Помимо процессов электролиза и электрофореза в зазоре 5 происходит выделение пузырьков водорода (на катоде) и кислорода (на аноде). Наличие пузырьков снижает электропроводность суспензии и уменьшает интенсивность протекания процесса получения гумино-минерального концентрата. Направленным движением суспензии обеспечивается непрерывный вынос пузырьков в зону ванны 1, примыкающую к желобу 21. Всплывающие пузырьки образуют пену, которая частично разрушается при переливе через прорези 22, а большая ее часть через зазоры 6 и 7 поступает в торцевые зоны барабана-анода 8. При вращении барабана 8 лопатки 12 эффективно разрушают (гасят) пену. Выделяющиеся при этом газы (кислород и водород) удаляются посредством приточно-вытяжной вентиляции, для чего устройство снабжается кожухом (не показан).

При съеме гумино-минерального концентрата с поверхности барабана 8 с его поверхности счищают пленку суспензии, направляя ее вновь в ванну 1. Удаление пленки осуществляют двумя способами: а) направляя на слой гумино-минерального концентрата струю воздуха, подаваемую через прорезь 30 трубы 29 (фиг. 3) по касательной к поверхности слоя и в направлении, противоположном направлению вращения барабана 8, б) счищая эту пленку с помощью полотна 32, натянутого на раме 31 так, что оно прижимается к поверхности барабана 8.

Формула изобретения

1. Способ получения гумино-минерального концентрата путем осуществления электролиза жидкофазной щелочной среды солей гуминовых кислот, экстрагированных щелочным реагентом из природных гумитов и каустобиолитов угольного ряда с образованием на поверхности анода гуминовых кислот и последующим выводом из электролита целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве жидкофазной щелочной среды используют водную суспензию солей гуминовых кислот, полученную щелочной экстракцией гумитов и каустобиолитов угольного ряда и содержащую соли гуминовых кислот и тонкодисперсные гумино-минеральные частицы и комплексы, содержание которых составляет 1,5-20 мас.% от массы солей гуминовых кислот, а электролиз водной суспензии солей гуминовых кислот проводят с протеканием электрофореза тонкодисперсных гумино-минеральных частиц и комплексов с образованием на поверхности анода гумино-минеральных веществ, составляющих совместно с гуминовыми кислотами, выделяющимися при электролизе, целевой продукт, при этом поток водной суспензии равномерно распределяют по рабочей поверхности анода и его движение организуют в направлении, противоположном направлению вращения анода, а в полости анода создают отстойные зоны, в которых производят гашение пены, образуемой при прохождении электрического тока через водную суспензию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют анод, рабочая поверхность которого выполнена из магнетита.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при выводе целевого проекта с его поверхности удаляют пленку суспензии.

4. Устройство для получения гумино-минерального концентрата, содержащее соединенные с источником постоянного электрического тока ванну, представляющую собой катод, и расположенный в ванне анод с приспособлением для съема целевого продукта, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере одну дополнительную ванну и анод с образованием по меньшей мере одной пары ванн, между которыми размещен распределительный коллектор, сообщенный с ваннами посредством переливных отверстий для подачи в них исходной водной суспензии солей гуминовых кислот, при этом каждая ванна снабжена сливной емкостью, установленной под приспособлением для съема целевого продукта, а каждый из анодов снабжен пеногасящими насадками и установлен с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению движения исходной водной суспензии в ванне.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что распределительный коллектор выполнен в виде цилиндрического желоба.

6. Устройство по любому из пп.4-5, отличающееся тем, что насадки выполнены в виде лопаток, установленных в обращенных друг к другу торцевых зонах полостей анодов.

7. Устройство по любому из пп.4-6, отличающееся тем, что каждое переливное отверстие выполнено в виде щели.

8. Устройство по любому из пп.4-7, отличающееся тем, что дополнительно содержит приспособление для снятия с поверхности слоя целевого продукта пленки суспензии.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что приспособление для снятия с поверхности слоя целевого продукта пленки суспензии выполнено в виде трубы с прорезью, установленной с возможностью подачи потока сжатого воздуха при подсоединении ее к источнику сжатого воздуха в направлении анода и противоположно направлению его вращения.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что приспособление для снятия с поверхности слоя целевого продукта пленки суспензии выполнено в виде рамы с полотном материала, которое натянуто на раме с возможностью прижатия его к поверхности анода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 25.04.2005

Извещение опубликовано: 20.04.2006        БИ: 11/2006

---