Способ получения адсорбента-коагулянта на основе красного шлама
Владельцы патента RU 2571116:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" (RU)
Изобретение относится к области химической технологии, в частности к технологии получения адсорбента-коагулянта, предназначенного для использования в области экологии для очистки водных объектов: природных водоемов или промышленных стоков, и может быть использовано на предприятиях глиноземного производства для получения из техногенного отхода алюмосиликатного производства - красного шлама - дополнительного товарного продукта. Способ получения адсорбента-коагулянта на основе красного шлама глиноземного производства включает в себя кислотную обработку красного шлама для его активирования и последующие этапы фильтрации полученной суспензии, отделение осадка, его высушивание и измельчение. Активирование красного шлама проводят в один этап, который осуществляют промыванием красного шлама путем декантации 6-10 моль/л раствором соляной кислоты (HCl) в соотношении т:ж=1:3-5 при непрерывном перемешивании в течение 1 часа при комнатной температуре до уровня рН не более 4. Технический результат - упрощение процесса получения эффективного коагулянта-адсорбента с повышенной адсорбционной способностью. 1 табл., 2 пр.
Изобретение относится к области химической технологии, в частности к технологии получения коагулянта-адсорбента, предназначенного для использования в области экологии для очистки любых водных объектов: природных водоемов или промышленных стоков, и может быть использовано на предприятиях глиноземного производства для получения из техногенного отхода алюмосиликатного производства - красного шлама - дополнительного товарного продукта.
Известен способ получения адсорбента-коагулянта для очистки промышленных стоков (RU 2411191 C1, 2011 г.), при котором за основу берут техногенный отход глиноземных производств - красный шлам, вносят в него серную кислоту, путем перемешивания смешивают влажный красный шлам и порошкообразный оксид алюминия или гидроксид алюминия, с дополнительно внесенным в него раствором серной кислоты, после чего смесь высушивают и измельчают.
Недостаток этого способа заключается в использовании для увеличения адсорбционной способности красного шлама такого дорогостоящего готового продукта алюминиевого производства, как оксид алюминия или гидроксид алюминия (практически, его возвращение в шлам).
Наиболее близким аналогом (прототипом) изобретения является способ получения неорганического коагулянта на основе красного шлама (Ru 2085509, 1997 г.), включающий в себя следующие технологические этапы:
- красный шлам обрабатывают 3-5%-ной соляной кислотой при соотношении т:ж=1:5-10;
- полученный твердый остаток обрабатывают 50-55%-ной серной кислотой при температуре 100-110°C и соотношении т:ж=1:6-8;
- пульпу фильтруют и к полученному раствору добавляют концентрированную серную кислоту до получения ее общего содержания в растворе 25-50 мас.%;
- после чего раствор выдерживают в течение 10-20 ч и отделяют осадок.
Недостатками прототипа являются некоторая усложненность (многостадийность) процесса, использование в нем помимо соляной кислоты еще и концентрированной серной кислоты, а также проведение процесса активирования шлама при высоких температурах.
Задача, решаемая изобретением, направлена на разработку технологии, обеспечивающей получение эффективного адсорбента-коагулянта по упрощенной схеме с использованием только одной - соляной - кислоты.
Технический результат, получаемый от реализации изобретения, заключается в уменьшении количества стадий при активации красного шлама, за счет исключения стадии обработки красного шлама серной кислотой и необходимости дополнительного нагревания смеси.
Технический результат достигается тем, что в способе получения адсорбента-коагулянта на основе красного шлама глиноземного производства, включающем в себя кислотную обработку красного шлама для его активирования и последующие этапы фильтрации полученной суспензии, отделения осадка, его высушивания и измельчения, согласно изобретению активирование красного шлама проводят в один этап, который осуществляют промыванием красного шлама путем декантации 6-10 моль/л раствором соляной кислоты (HCl) в соотношении т:ж=1:3-5 при непрерывном перемешивании в течение 1 часа при комнатной температуре до уровня pH не более 4.
В результате того, что шлам промывают 6-10 моль/л раствором соляной кислоты при указанных режимах, стадия активации красного шлама происходит в один этап и с использованием только соляной кислоты, без применения серной кислоты и высокой температуры.
Сущность предлагаемого способа состоит в том, что его проведение осуществляют в следующей последовательности и при следующих технологических режимах.
Промывают красный шлам 6-10 моль/л раствором соляной кислоты (HCl) в соотношении т:ж=1:3-5 при непрерывном перемешивании в течение 1 часа при комнатной температуре.
Отстаивают полученную суспензию.
Отстаивание ведут до тех пор, пока не происходит отслаивание верхнего слоя жидкости.
После чего фильтруют и отделяют осадок.
Осадок затем высушивают, например при температуре 100-110°C, и измельчают до получения требуемого готового продукта.
В образовавшемся адсорбенте-коагулянте в результате химической реакции между кислотой и щелочными компонентами шлама происходит реакция нейтрализации излишней щелочи, увеличивается количество адсорбционных центров на поверхности шлама за счет растворения некоторых веществ, входящих в его состав в соляной кислоте, а также на поверхности оксидных фаз шлама при pH=2-3 формируется положительный заряд за счет адсорбции протонов водорода. Это позволяет увеличить адсорбционную способность модифицированного кислотой шлама по отношению к анионам.
Эффективность данного способа проверена на фосфат- и молибдат-ионах с использованием красного шлама, полученного в качестве отхода производства глинозема из бокситов по методу Байера на Уральском алюминиевом заводе.
Пример 1. Берут красный шлам, промывают его раствором соляной кислоты (НСl) с концентрацией 6 моль/л в соотношении т:ж=1:5 при непрерывном перемешивании на магнитной мешалке в течение 1 часа при комнатной температуре, отстаивают полученную суспензию до тех пор, пока не происходит отслаивание верхнего слоя жидкости, фильтруют и отделяют осадок, который затем высушивают при температуре 100-110°C и измельчают до получения требуемого готового продукта.
Пример 2. Берут красный шлам, промывают его раствором соляной кислоты (HCl) с концентрацией 10 моль/л в соотношении т:ж=1:3 при непрерывном перемешивании на магнитной мешалке в течение 1 часа при комнатной температуре, отстаивают полученную суспензию до тех пор, пока не происходит отслаивание верхнего слоя жидкости, фильтруют и отделяют осадок, который затем высушивают при температуре 100-110°C и измельчают до получения требуемого готового продукта.
Где: Cисх. - исходная концентрация ионов в растворе, Гн/акт. - величина адсорбции на неактивированном шламе, Гакт. - величина адсорбции на активированном шламе.
Способ получения адсорбента-коагулянта на основе красного шлама глиноземного производства, включающий в себя кислотную обработку красного шлама для его активирования и последующие этапы фильтрации полученной суспензии, отделение осадка, его высушивание и измельчение, отличающийся тем, что активирование красного шлама проводят в один этап, который осуществляют промыванием красного шлама путем декантации 6-10 моль/л раствором соляной кислоты (НСl) в соотношении т:ж=1:3-5 при непрерывном перемешивании в течение 1 часа при комнатной температуре до уровня рН не более 4.
