Способ получения смешанного коагулянта из минерального сырья

Изобретение относится к химической промышленности. Смешанный коагулянт из минерального сырья получают путем растворения бемит-каолинитового боксита в автоклаве соляной кислотой концентрацией 220 г/л при соотношении Т:Ж=1:6 в течение 1-3 часов в интервале температур 150-180°C. Изобретение позволяет повысить коагулирующие способности смешанного коагулянта - гидрооксихлорида алюминия и железа концентрации по Аl₂O₃ 2,32-6,87 и по Fe₂O₃ 0,94-1,02 мас.%, при очистке воды: по мутности и цветности. 2 ил., 6 табл.

 

Изобретение относится к химической промышленности и цветной металлургии, может быть применено при получении смешанного коагулянта на основе гидрооксихлорида алюминия и железа, который находит широкое применение в различных отраслях промышленности, в частности для очистки питьевых и промышленных вод.

Известны способы получения гидрооксихлорида алюминия из различных видов алюминийсодержащего сырья: алюминиевых отходов, гидроксида алюминия, металлического алюминия путем взаимодействия их с соляной кислотой (Запольский А.К, Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессе очистки воды. Л.. Химия, 1987 г., с. 89-96).

Основными недостатками данных способов являются низкая степень извлечения алюминия в раствор, низкие коагулирующие свойства продукта, многостадийность процесса и сложность аппаратурного оформления.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения гидроксохлорида алюминия из технического алюминия и соляной кислоты (RU 2300499, заявлено 27.12.2005 г.) путем взаимодействия технического гидроксида алюминия с раствором соляной кислоты при атмосферном давлении.

Недостатками этого способа является применение в качестве сырья технического гидроксида алюминия, дорогого и дефицитного реагента по сравнению с бемит-каолинитовым бокситом, а также низкие коагулирующие способности.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании способа получения смешанного коагулянта из минерального сырья.

Техническим результатом изобретения является использование в качестве сырья бемит-каолинитовых бокситов и повышение коагулирующих способностей коагулянта при очистке воды: по мутности и цветности.

Технический результат достигается тем, что в способе получения смешанного коагулянта из минерального сырья согласно изобретению в качестве сырья используется бемит-каолинитовый боксит, который растворяют в автоклаве соляной кислотой с концентрацией 220 г/л при соотношении Т:Ж=1:6 в течение 1-3 часов в интервале температур 150-180°C с получением раствора гидрооксихлорида алюминия и железа заданной концентрации по Аl₂O₃ 2,32-6,87, по Fe₂O₃ 0,94-1,02 мас.%.

Количество соляной кислоты взято 125% от стехиометрически необходимого количества, соотношение Т:Ж при этом будет составлять 1:6.

Повышение коагулирующих способностей происходит за счет использования бемит-каолинитовых бокситов, в состав которых помимо соединений алюминия, входят соединения железа и при растворении в автоклаве соляной кислотой данные соединения также переходят в раствор и улучшают коагулирующие способности продукта.

В качестве минерального сырья был выбран бемит-каолинитовый боксит Иксинского месторождения. Состав пробы представлен в таблице 1.

Боксит, измельченный до крупности 0,1 мм, растворяли в соляной кислоте концентрацией 220 г/л в интервале температур 150-180°C. Соотношение Т:Ж было принято 1:6 для всех опытов. Время процесса составляло 1, 2 и 3 часа. По завершении опыта жидкую фазу отделяли от нерастворившегося остатка фильтрацией. Полученные растворы, твердый остаток (кек) и промывные воды анализировали на содержание оксида алюминия и железа. Данные опытов представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы 3, при повышении температуры с 150 до 180°C содержание алюминия (в пересчете на Al₂O₃) увеличивается с 2,32 до 5,64%, а с увеличением продолжительности растворения с 1 до 3 часов увеличивается содержание с 5,51 до 6,87%, содержание железа (в пересчете на Fe₂O₃) во всех опытах находится в диапазоне 0,94-1,02%, изменение температуры и времени растворения существенного влияния на содержание железа в растворе не оказывает.

Из приведенных данных следует, что использование бемит-каолинитового боксита позволяет получить раствор концентрации 2,32-6,87% Al₂O₃ и 0,94-1,02% Fe₂O₂, который может быть использован в качестве высокоэффективного смешанного коагулянта.

Далее проводили эксперименты по определению эффективности коагуляции. Основными параметрами были расход реагента (доза), мутность, цветность. Дозы коагулянтов выражались в мг/л.

В качестве методики эксперимента использовали экспресс-метод с кратковременным отстаиванием. Мутность определяли в верхнем слое без фильтрования, цветность с фильтрованием через фильтр "синяя лента". Каждый эксперимент для каждой дозы коагулянта производили 3 раза, и за результат принималась средняя величина.

Во всех экспериментах использовалась вода поверхностного водоисточника - вода река Москвы (Москворецкий водоисточник). Испытания производились при низких температурах, так как при повышении температуры процессы гидролиза и коагуляции идут быстрее и отличие в результатах может быть менее явным. Данные представлены в таблице 3.

Результаты испытаний коагулянтов представлены в таблице 4 (стандартный коагулянт. полученный из технического гидроксида алюминия) и таблицах 5, 6 (смешанный коагулянт). Дозы коагулянтов взяты в диапазоне от 3,0 до 15,0 г/л, так как для москворецкой воды с указанными показателями оптимальные дозы находятся в этой области.

По полученным результатам построены зависимости мутности и цветности от вводимой дозы коагулянта. Зависимость содержания остаточной мутности воды от дозы коагулянта представлена на рисунке 1. Оптимальной дозой коагулянта является 9,0 мг/л, при которой происходит существенное уменьшение остаточной мутности воды по сравнению со стандартным коагулянтом. На рисунке 2 показана зависимость остаточной цветности очищенной воды от дозы коагулянта. При использовании дозы коагулянта 9,0 мг/л происходит существенное снижение цветности воды по сравнению с использованием стандартного коагулянта.

Таким образом, предложенный способ существенно улучшает коагулирующие способности продукта по основным параметрам, предъявляемым при очистке воды: по цветности и мутности.

Способ получения смешанного коагулянта из минерального сырья, отличающийся тем, в качестве сырья используется бемит-каолинитовый боксит, который растворяют в автоклаве соляной кислотой с концентрацией 220 г/л при соотношении Т:Ж=1:6 в течение 1-3 часов в интервале температур 150-180°C с получением раствора гидрооксихлорида алюминия и железа заданной концентрации по Аl₂O₃ 2,32-6,87, по Fe₂O₃ 0,94-1,02 мас.%.