CS270828B1 - Method of bentonite's continuous countercurrent activation - Google Patents

Description

CS 270 828 B1 1

Vynález ea týká sposobu kontinuálnej aktivácie bentonitu minerálnymi kyselinami.Vychádza ea zo auspenzie bentonltu, v ktorej je min. 70 % částic menších ako 200 ^um,ktorá ea protiprúdne kontinuálně extrahuje kyselinou solnou a/alebo kyselinou sirovouv přítomnosti soli extrahovaných kovov vznlkajúclch v Jednotlivých etupňoch extrakčnó-ho procesu, do vyextrahovania max. 65 % hm z povodného obsahu kovov v bentonite a dosia-hnutia měrného povrchu min. 150 m /g a objemu porov menších ako 1,4,10 m minimálně0,1 ml/g, pričom do poeladného etupňa extrakcie vstupuje samotné kyselina.

Porézně silikátové materiály nachádzajú široká použitie v procesoch sorpcle, sepa-rácie látok v plynnom a kvapalnom stave a v katalytických přeměnách uhlovodikov.

Ich vlastnosti sú podmienené charakterom ich matrice ako aj štruktúrou porov, ktorá súmatricou uhraničené. Medzi takéto materiály možno zařadit i vrstevnaté prirodné hydrosi-likéty, ily, ktorých základnými štruktúrnymi stavebnými Jednotkami sú vrstvy tetraédrovkremika a oktaédrov hlinika. Struktúrne jednotky minerálov zo skupiny montmorillonitov,slud, ilitov a vermlkulitov sú tvořené dvomi vrstvami tetraédrov kramíka a medzivretvouoktaédrov hlinika. Izomorfné zaetúpenie centrálnych atómov v oktaédroch a tetraédrochinými atómami je příčinou širokej variability vlastnosti a chovania takýchto ilov.

Sorpčná schopnost týchto minerálov sa zvýši chemickou úpravou kyselinami za zvýše-ných teplot resp. tlakov, pričom sa selektivně vyextrahuje určitá časť zo štruktúrymatrice a tým sa ziskajú materiály so zvýšeným měrným povrchom s katalyticky aktivnymikyelými centrami a so zvýšeným objemom mikropórov. V závislosti od druhu a podielu kyseliny, teploty a doby extrakcie sa kyslo akti-vované bentonity vyrábajú e rozdislnou eorpčnou echopnoeťou a katalytickou aktivitou.Samotná aktivácla bentonitu ea uskutočnuja v šaržovitých aktivátorech za intenzivnshomiešania euapenzie. Za přítomnosti kyseliny dochádza k vyextrahovaniu uróitej čaati ma-trice bentonitu, pričom soli vyextrahovaných kovov a nadbytečné kyselina sa oddelia odtuhej fázy dskantéciou a/alebo filtráciou, produkt aa prsmyjs vodou, suši, mslia a trie-di.

Patent ZSSR č. 638544 uvádza šaržovltú výrobu aktivovaného bentonitu, kde po oddá-leni matečného lúhu sa uskutočnuje dodatočná extrakcie 15 - 30 % kyselinou chlorovodí-kovou. Patent ZSSR č. 882927 uvádza, že vyššie uvedený patent ZSSR č. 638544 nie jshospodárný a doporučuje aktiváclu kusového bentonitu v rektifikačnýeh kolonách a čias-točným využitím matečných lúhov.

Uvedenými známými sposobmi šaržovitej aktivácie v doeledku zvýšenej koncentráciematečného roztoku na konci aktivácie t.j. soli extrahovaných kovov v zmesi s nezreago-vanou kyselinou, sa znižuje adsorpčná schopnost matrice aktivovaného bentonitu. V případe patentov ZSSR č, 638544 a 6. 882927 sa aktivácie bentonitu uskutočňujoěaržovits a neekonomicky e redestiloveným extrahovadlom, extrakčné rýchlosť sa výraznéznižuje hrubozrnnoeťou extrahovaného materiálu a jeho pevným uložením nevýhodným z hle-diska difúzie. Z týchto dovodov uvedené patenty ZSSR č. 638544 a 882927 nedévajú před-poklad priemyselnáho využitia.

Terez sme zletilí a vyvinuli nový, progresivny, priemyeelne využitelný sposob kon-tinuálnej a protiprúdnej aktivácie uekutočnenej postupné v dvoch až štyroch etupňoch,pričom do prvého stupňa vstupuje Jemnozrnná euspenzla bentonitu a vystupuje z něho prúdkoncentrovaného roztoku solí vyextrahovaných kovov a zbytkovej kyseliny a do poslednó-ho etupňa vstupuje roztok kys,eliny a vystupuje euspenzla extrahovaného bentonitu, kto-rý sa v nadvazných operáciach Sálej separuje, premýva vodou, suši, melie a připadne i•triedi. V medzietupňoch protiprúdnej extrakcie bentonitu kyselinou zároveň dochádzahydrodynamickou eeparáciou, s výhodou uekutočnenou v hydrocyklónoch, ku kontlnuálnsmuoddeleniu tuhých častíc od roztoku vyextrahovaných eoli kovov a extrahovadla, ktorý postu- 2 CS 270 828 Bl puje do predchádzajúceho extrakčnóho stupňa a suspanzia a cca 30 % podialom tuhých čas- tíc do naaladujúcaho stupňa.

Predmatom vynálezu je sposob kontinuálna;) protiprúdnaj aktivácla bentonitu kyseli-nami vyznačený tým, ža postupná v dvoch až štyroch atupňoch z matrice bantonitu vatu-pujúceho do prvého atupňa vo forma auapanzia a obaahom 150 až 500 g/1 sušiny, v ktorejmin. 70 % častíc Ja manšich ako 200 ^um, sa roztokom kyseliny solnaj a/alabo kyaalinysirovaj 8 obaahom 0,1 až 5 gramakvivalentov vodíkových iónov v litri protiprúdna a kon-tinuálna pri teplota od 50 °C do bodu varu euapanzia axtrahujú katióny kovov v přítom-nosti solí extrahovaných kovov o koncantrácii 1 až 30 g katiónov kovov v jednom litrivznikajúcich v jednotlivých atupňoch axtrakčnáho procesu, do vyaxtrabovania maximálně65 % hm z pSvodného obsahu, kovov v bantonlta a doaiahnutia marného povrchu min. 150 m2/ga objemu pórov manšich ako 1,4.10“® m najmanaj 0,1 ml/g, pričom do posladnóho stupňa axtrakcia vstupuje samotná kyselina.

Tanto sposob aktivácla bantonitu umožňuje oproti šaržovitómu sposobu výroby výraz-né zvýšit axtrakčnú rýchlosť, pratoža sa aktivuje jamnozrnný materiál 8 val'kým povrchompřístupným pra chemické raakcie a difúziu. 3 časom aktivácla sa.v axtrakčnom prostradikontinuálna zvyšuje koncantrácia kyseliny a znižuja koncantrácia vyextrahovaných kovovz matrice bantonitu v dosladku čoho extrahovaný bantonit ziska vyššia úžitkové vlast-nosti ako v pripado diskontinuálnaho procesu aktivácla. Kontinualizáclou procesu akti-vácie bantonitu Sa znižanim požiadavok na raakčnó objemy oproti šaržovitómu sposobuvýroby znižujú materiálové náklady, zvyšuje sa Specifický výkon zariadenia, dochádza klapšlamu zhodnotaniu kyseliny, znižaniu marných spotriab surovin a energii. Navýše saziskava koncentrovaný roztok soli s minimálnym obaahom ne2reagovanej kyseliny, ktorýsa dá využit, ako flokulant odpadových vod. Sálej uvedené příklady bližšie ilustrujú,ale naobmedzujú pradmat vynálezu. Příklad 1 V 5 1 roakčnaj nádobo opatrenej miošadlom, spatným chladičom a teplomerom sa ben-tonlt vo forma suspanzia o koncantrácii 275 g/1 s Casticami manšimi ako 200 um extra-hoval kyselinou aol'nou o koncantrácii 73 g 100 % HC1 v litri za miešania pri 95 °C.Extrakty získaná po dvoch (E2), štyroch (E4) a šlastich hodinách (ES) aktivácla po od-děláni tuhaj fázy sa použili ako solvanty pri protiprúdnaj aktivácii bantonitu uskutoč-nanej podlá obrázku, pričom najprv se naplnila raakčná nádoba (1) suspanziou bantonitua extraktom AS. Po aktivácii v trvaní 1,5 hodiny za miešania pri taplote 95 °C sa ak-tivovaný bantonit oddálil od matečného roztoku na saparátora (Sl) a zahuštěná suapen-zla predsadila do reakčnaj nádoby č. 2 spolu s axtraktom A4, kde sa suspanzia aktivova-ného bantonitu extrahovala ňalšich 1,5 hodiny. Po oddáleni extraktu na saparátora (S2)sa aktivovaný bentonit zmiašal v raakčnaj nádoba (3) a axtraktom A2 a po 1,5 hodinovejaktivácii za miešania a náaladnej separácii extraktu v separátora (53) sa v reakčnejnádoba (4) auspanzia bentonitu získaná zo saparátora (S3) aktivovala samotnou kyseli-nou solnou pri 95 °C v trváni 1,5 hodiny. Vo všatkých raakčných nádobách ( 1 až 4 ) bo-li zachovaná rovnakó koncantrácia sušiny matrice bantonitu t.j. 276 g sušiny v litria v posladnaj raakčnaj nádoba bola suspanzia aktivovaná kyselinou solnou o koncantrá-cii 73 g 100 % HC1 v litri reakčného prostradia.

Opisaným postupom sa protiprúdna aktivácla uskutočnila trikrát, pričom sa použi-li extrakty získané zo saparátorov S2 až S4 vždy z predchádzajúceho pokusu. Po dosia-hnuti konštantnaj koncantrácia obsahu soli v extrakte zo separátora (Sl) t.j. ca 65 g/1bol aktivovaný bentonit zo separátora (S4) po pramyti, vysušeni a zomlati testovaný zhlediska jaho sorpčnaj schopnosti a porovnaný s aktivovaným bentonitom získaným po 6 hodinách zo súprudnej aktivácie uskutočnenej horeuvodeným sposobom (pozdri tabulku 1).Aktivovaný bantonit z protiprúdnaj aktivácie mal marný povrch 280 m2/g a objem pórov CS 270 828 81 3 pod l,4.10“®m 0,55 ml/g. Bantonit aktivovaný suprúdnym šaržovitým sposobom mal marný po-2 f ·»θ vrch 209 m /g a objem porov pod 1,4.10 m 0,29 ml/g. Přiklad 2 (podlá nového postupu) V prsvádzkovom uaporiadani sa vychádza zo štyroch aktivátorov, každý o raakčnom ob- | jame 25 m3, a přidružených saparétorov uaporiadaných podlá obrázku napínaných suspenzi- ou bantonitu o koncentrácii 250 g sušiny bantonitu v litri s časticami pod 350 ^um z toho 80 % šestic je manšich ako 200 ^um. Do prvého stupna kaskády sa dávkuje zahuštěná suapenzia bantonitu a objemovým priatokom 0,72 1/a a zmiašava horným výstupom zo sapa- rátora (Sl), ktorého objemový prlatok Ja 3,8 1/a, Suapenzia z aktivátora (1) sa dávkujes objemovým priatokom ca 4,5 1/s do saparétora (Sl), z ktorého oddálený matečný roztoksa odvádza na Salšia spracovania a suapenzia bantonitu sa postupná cez Jednotlivé stup-ně kaskády protiprúdne aktivuje kyselinou chlorovodíkovou dávkovanou do posladnóho stup-na aktivácie (4) a objemovým priatokom 0,72 1/s v koncentrácii zabazpačujúcej 73 g 100 % HC1 v litri raakčného prostredia v tomto aktivoašnom stupni. Za rovnovážného stavu pridosiahnuti konštantných priatokov a optimálnych dallacich pomarov v saparátoroch, ka9matečný roztok zo saparétora (Sl) mé konštantnú koncentróciu zbytkovaj kyseliny sa v ak-tivovanom bentonite na výstupe s kaskády po pramyti vodou analyzuje úbytok 39 % hm ko-vovo z povodného obsahu kovov vo vstupnej surovině, stanovených vo forma oxidov. Přiklad 3 (podle nového postupu) o

Vyohádza sa zo étyrooh aktivátorov každý o raakčnom objoma 17 m a přidružených ao-parátorov uaporiadaných podlá achémy 1 napínaných suspanziou bantonitu o koncentrácii250 g sušiny bantonitu v litri s částicemi pod 360 ^um, z toho 80 % častíc jo monšichako 200 /um, Do prvého «tupna kaskády oa dávkujo zahuštěná suapenzia bantonitu objemo-vým priatokom 0,72 1/a a zmiačava horným výstupom zo saparétora (S2), ktorého objemovýpriatok ja 3,8 1/s. Suspanzia ja z aktivátora (1) dávkovaná s objemovým priatokom ca 4,5 1/s do saparétora (Sl), z ktorého oddálený matečný roztok Ja odvádzaný na Salšisspracovania a suspanzia bantonitu sa postupná caz jednotlivé stupně kaskády protiprúd-ne aktivuje kyselinou sirovou dávkovanou s objemovým priatokom 0,72 1/s do posladnéhostupňa aktivácie (4) v koncentrácii zabazpačujúcaj 98 g 100 % H2S04 v litri raakčnéhoprostredia v tomto aktivačnom stupni. Za rovnovážného stavu pri dosiahnuti konštantnýchpriatokov a optimálnych deliacich pomarov v saparátoroch, ka3 matečný roztok zo sapará-tora (Sl) má konštantnú koncantráciu zbytkovaj kyseliny ja v aktivovanom bentonite navýstupe a kaskády po pramyti vodou analyzovaný úbytok 48 % hm kovov z pSvodnóho obsahukovov vo vstupnaj surovina, stanovaných vo forma oxidov. . Přiklad 4 (slúži na ilustráciu a porovnania súčasného postupu aktivácie)

Q V aktivátora o objama 34 m ja kyselinou chlorovodíkovou o počiatočnaj koncantrá-cii 73 g 100 % HC1 v litri raakčného prostredia aktivovaná suspanzia bantonitu s kon-centráciou 250 g sušiny bantonitu v litri s časticami pod 350 ^um, z nich 80 % bolomanšich ako 200 ^um počaa 6 hodin pri bodá varu suspanzia. Z takto aktivovanaj matricebantonitu po odfiltrováni matečného roztoku a pramyti vodou bol analyzovaný úbytok 18 % hm kovov z pSvodnóho obsahu kovov vo vstupnej surovině stanovaných vo formě oxidov. Přiklad 5 (slúži na ilustráciu a porovnania súčasného postupu aktivácie) V aktivátore o objeme 6 1 Je kyselinou sirovou o počiatočnaj koncentrácii 98 g100 % H2304 v litri ronkčného prostredia aktivuje ouspenxla bantonitu u konoenfrrtciou250 g sušiny bantonitu v litri s časticami pod 350 ^um, z nich 80 % bolo monšich ako200 yum, počas 4 hodin pri bode varu susponzia. Z takto oktivovonoj matrice bantonitupo odfiltrováni matečného roztoku a pramyti vodou bol analyzovaný úbytok 25 % hm kovov

Claims (1)

1. 4 CS 270 828 81 z povodnóho obsahu kovov vo ^atupnej surovině stanovených vo formě oxidov. 2 tabulky δ. 1, kdo je porovnávaná sorpčná schopnost aktivovaných bentonitov při-pravených podl’a prikladov 1 až 5 Je zřejmé, že protiprúdnou kontinálnou aktiváciou opro-ti diakontinuálnej šarzovitej aktivácii sa zvyšuje sorpčná schopnost aktivovaného ben-t onitu, Tabulka č. 1 Sorpčná schopnost aktivovaných bentonitov Přiklad 1 2 3 4 5 auprúd protiprúd Odforbovocio účinnostna rast. olej podl‘a ČSN 721599 V % 96,9 102,1 101,8 102,3 97,8 95,3 Odfarbovacie účinnostna ropný olej,podlá ČSN 721599 V % 85,2 118,0 129,0 133,4 84,0 89,2 PREDMET VYNÁLEZU Sposob kontinuálnej protiprúdnej aktivácie bentonitu kyselinami vyznačený tým, žepostupné v dvoch až štyroch stupňoch.z matrice bentonitu vstupujúceho do prvého stupňavo formě eusponzie s obsahom 150 až 500 g/1 sušiny, v ktorej min, 70 % částic je men-ších ako 200 ^um, sa roztokem kyseliny sol'nej a/alebo sirovej s obsahom 0,1 až 5 gram-ekvivalentov vodíkových iónov v litri protlprúdne a kontinuálně pri teplote od 50 °Cdo bodu varu suspenzie extrahujú katióny kovov v přítomnosti soli extrahovaných kovovo koncentrácii 1 až 30 g katiónov kovov v jednom litri vznikajúcich v jednotlivýchstupňoch oxtrakčnóho procesu, do vyextrahovania maximálně 55 % hm z povodnóho obsahukovov v bontonite a doslahnutia měrného povrchu min. 150 m /g a objemu porov menšíchoko l,4.10"Qm najmenej 0,1 ml/g, pričom do poslednóho etupňa extrakcie vstupuje kyse-lina. 1 výkres 1