CZ291993A3 - Preparation method of kaolinitic clay aqueous suspension - Google Patents

Description

Metoda přípravy vodné suspenze kaolinového jílu

Oblast techniky

Vynález se týká metody připravý vodné suspenze kaolinového jílu.

Dosavadní stav techniky

Kaolínový jíl má mnoho známých využití v průmyslu, například látka pro povrchovou úpravu Surová kaolinová ruda jako plnidlo v papírenství, papíru a pigment pro nátěrové hmoty, véak obsahuje obvykle různé nečistoty, které způsobují její zabarvení. Nadto je surový kaolín obvykle příliš abrazlvni pro přímé použití v těchto výrobcích. Je proto nezbytné zlepšit surovou kaolínovou rudu různými dobře známými postupy, které zvýši bělost částic kaolinu a odstraní různé nečistoty. Obecné takové postupy ke zlepšení kaolínové rudy vyžaduji, aby ruda byla zpracovávána jako vodná řídká kaše.Je proto nezbytné jako jeden z prvních nebo jako počáteční krok v tzv, mokrém způsobu zkvalitňováni kaolinu přidat k suché kaolínové rudě značné množství vody, aby byla vytvořena suspenze či řídká kaše.

Typické kaolinové řídké kaše s obsahem pevné složky menším než 72 % hmotnostních jsou připravovány v mísícím zařízení s vysokým výkonem, které je známe v průmyslu jako vrtulové rozplavovadlo, procesem známým jako rozplavováni. Surová i T>; i '! I

ς -ίkaolínová ruda, voda a dispergační činidla jsou současně '/loženy do mísící komory vrtulového rozplavovadla a jsou vystaveny silnému míchání, které je vyvoláno rotující lopatkou a pevnými příčkami umístěnými ve spodní části mísící komory rozplavovadla. V horní části mísící komory je řada perforovaných desek konstruovaných ve válcovém uspořádání. Ty zamezují aglomerovaným částicím, které dosud nejsou suspendovány, aby unikly z mísící komory, zatímco dovolují suspendovanému produktu přetékat do žlabu. Suspendovaný produkt teče ze žlabu do čerpadla, odkud je obvykle přečerpán do zařízení pro odstraněni písku k dalšímu zpracování.

Podstata vynálezu

Vrtulová rozplavovadla jsou vysoce výkonné misiče, a proto potřebují relativně velké množství energie na převedení jednotky množství kaolínového jílu do suspenze, zvláště když se připravují suspenze s vysokým obsahem pevné složky. Podle tohoto vynálezu je proces tvorby vodné kaolínové kaše z odměřeného množství surové kaolínové rudy, vody a jistých dispergačních činidel v mísícím zařízeni o vysokém výkonu, jako je vrtulové rozplavovádio, zlepšen zvýšením teploty materiálu v mísící zóně vrtulového rozplavovadla, čímž je snížen odpor proti tečeni v této zóně.

Podle prvního provedení tohoto vynálezu je teplota kapaliny v mísící komoře zvýšena injektováním páry přímo do mísící komory vrtulového rozplavovadla.

I

Podle druhého provedení tohoto vynálezu je jako zdroj tepla užito vnější zahřívací zařízení, jako je parní nebo elektrický plášť přiložený na vnější stranu mísící komory vrtulového rozplavovadla.

Podle třetího provedení jsou voda a dispergačni činidlo zahřátý ve svých vlastních zásobních nádržích nebo současně ve společné zásobní nádrži před vstupem do mísící komory.

Podle čtvrtého provedení tohoto vynálezu, které je preferováno, jsou k zahřívání vody a dispergačniho činidla použity průtokové tepelné výměníky vyhřívané kapalinou, ve kterých se voda i dispergačni Činidlo zahřeji před jejich vstupem do mísící komory vrtulového rozplavovadla. Zahřátá voda a dispergačni činidlo tedy zvyšují teplotu kapaliny v mísící komoře pomocí přímé kontaktní výměny tepla se surovou kaolínovou rudou.

Množství tepelné energie dodané do míchače je dostačující ke zvýšení teploty suspenze vystupující z míchače o nejméně 10°C. Když jsou jak přidávaná voda tak i roztok dispergačniho činidla předehřátý tak, aby poskytly tuto energii, jsou obvykle zahřátý na teplotu 70 - 94 °C nebo dokonce výše - až k bodu varu. V této souvislosti je třeba poznamenat, že zatímco dřívější způsob - viz US Patent No. 4,962,279 - uvádí užití tepla získaného z pražící pece k (mimo jiná užití) ohřevu vody pro plnění vrtulového rozplavovadla nebo pro ředění výstupu z něj . Použité teploty jsou mnohem nižší než zde uvažované a techniky ohřevu nejsou vhodné pro vyšší stupeň ohřevu uvažovaný a vyžadovaný k dosaženi účelu tohoto vynálezu.

Stručný popis nákresů

Obr. 1 : schematický nárys prvního provedení vynálezu, učívající přímý vstřik páry.

Obr. 2 : je schematický nárys druhého provedení vynálezu, učívající vnější zahřívací zařízení.

Obr. 3 : je schematický nárys třetího provedení vynálezu, které se vyznačuje tím, če voda a dispergační činidlo jsou zahřívány ve svých zvláštních zásobních nádržích předtím než jsou smíchány ve vrtulovém rozplavovadle.

Obr. 4 : je schematický nárys čtvrtého provedeni vynálezu, které se vyznačuje tím, če voda a dispergační činidlo procházejí nezávisle na sobě tepelným výměníkem zahřívaným kapalinou dříve neč vstoupí do mísící komory.

Popis navržených zlepšení

Na obrázcích jsou totožné prvky v stejnými čísly. Na obrázku 1, je rozplavovadla 6 obvyklé konstrukce je ale v součásti. především dodávána podstatě schematický. Materiál zpracovávaný surová kaolínová ruda pásovým transportérem každém obr. označeny vždy vidět schéma vrtulového . Pohled je nárys, který aby byly vidět vnitřní v rozplavovadle 6_ je 4, která je jak vidno 13, takže padá do

Xí i z r-x rozplavovadla, kde rotor 14 poháněný elektrickým nebo jiným motorem 15 prostřednictvím řemene 18 působí rozmělňování surového materiálu za přítomnosti vodných složek, které jsou rovněž přidány

Konkrétně ·: í bl f pros t ř e d n i c t v i m p r i v o d n i h o p o t r u. b i je dodáván nezávisle pomocí voda 1 je dodávána 17 a dispergační činidlo vedení 16. Dispergační činidlo je obvyklé činidlo tohoto druhu, známé a užívané v oboru, ja j e napr d organické polymerní dispergačni činidlo prodávané pod značkami DISPEX íirmou Allied Colloids (Jedná se o vodou ředitelné soli polyakrylové nebo polymetakrylové kyseliny.) nebo podobné směsi, jako jsou dispercranty obecně učívané pki přípravě kaolínových suspenzí. Poté co bylo do rozplavovadla dodáno dostatečné aby byla připravena počáteční vodná množství suspenze energie, přetéká tato suspenze 5. z mísící komory rozplavovadla 6 a prochází skrze perforace 9_ do žlabu i 0, je čerpána.

a paJ čerpadlem i 1 na vhodné místo k dalšímu zkvalitnění. Podle tohoto vynálezu pára 22, která může být, pokud je to žádoucí, přehřátá, je injikována přímo do mísící komory rozplavovadla potrubím 20, které vstupuje přímo do dna této mísící komory 24.

Na obrázku 2 je v podstatě podobné uspořádáni složek vyjma, zahřívání,tomto případě vrtulového rozplavovadla, které zase způsobí zahřívání obsahu mísící komory. Zahřívání je za.jištěno topným pláštěm obecné’ naznačeným jako 26, který může mít podobu parního, teplovodního nebo elektrického pláště.

rg rc

Na obrázku 3 je uvedeno třetí provedení zlepšení vynálezu. V tomto případ© je dispergační činidlo v zásobní nádrži 30, která je opatřena topným tělesem 32, které mťiže být elektrické nebo jiné, jako například vyhřívané párou. Oddálená vodní nádrž 34 je rovněž vybavena obdobným topným tělesem 34. Přímo zahřátá voda je pak vedena do rozplavovadla 6 pomocí čerpadla 38 a přívodního potrubí 40. Vodné disperzní činidlo je obdobně vedeno do nádrže rozplavovadla pomocí vlastního čerpadla 42 a přívodního potrubí 44. Výsledkem toho je zahřátí produktu vstupujícího d o ros p 1 a v o v a d i a.

V provedení vynálezu, kterému je v současnosti dávána přednost, je, jak je znázorněno na obrázku 4, je voda 1 vedena v nepřímém vztahu se zahřívací tekutinou 2 v prvním tepelném výměníku 7_, kde její teplota stoupá na hodnotu nejméně 70 ®C, obecně na teplotu od 70 do 34 ale ne přes její teplotu varu předtím než vstoupí do mísící komory 16 rozplavovadla _6.Dispergační činidlo _3_ je obdobně vedeno v nepřímém vztahu se zahřívací tekutinou 20 ve druhém tepelném výměníku 7_, kde je jeho teplota zvýšena na hodnotu vyšší než 70 °C, obecně na teplotu od 70 do 94 °C a ne přes jeho bod varu před vstupem do mísící komory 15 rozplavovadla

6. Surová kaolínová ruda _4 vstupuje do mísící komory rozplavovadla 6 současně se zahřátou vodou 1_ a zahřátým disperg-ačnim činidlem 3, a proto stoupa teplota kaše v mísící komoře rozplavovadla. Vodná suspenze _5 přetéká z mísící komory rozplavovadla a prochází perforacemi _9_ v horní Části mísící komory do žlabu 10 , a pak je čerpána čerpadlem 11 (poháněným motorem 12) k dalšímu zlepšování.

o o

Zr*

2^: —k'

Příklady provedeni vynálezu

V názorném příkladu byly sbírány údaje o poměru produkce

3. spotřeby energie denně během činnosti procesu podle provedení popsaného na obr. 4 a porovnány s poměrem produkce a spotřeby energie v příslušný stejný den během činnosti systému učívajícího stejné ma.teriály bez aplika.ce zahřívání vody nebo dispergačního činidla. Tyto údaje jsou uvedeny v Tabulce I a Tabulce II.

Údaje v tabulce II zachycují stav, kdy vodný roztok dispergačního činidla je zahříván na teplotu asi 94 °C a ředící voda je zahřívána na teplotu od 70 do 94 °C, dříve než jsou složky přivedeny do mísící zóny vrtulového rozplavovadla.

Údaj e	Tabulka I
získané s nezahřátou vodou a	dispergačním činí
	Nezahřátá	Tuny	jílu kWh/t
	kaše »C	zprac	./hod.
1 , den	34,4	26, 4	9,64
2. den	32,8	25, 9	9,82
3. den	33, 9	28, 1	9, 05
4. den	34,4	29,5	9,00
5. den	34,4	28,5	9, 24
6. den	34,4	27,7	9,18
7. den	35,0	26, 9	9,45
8. den	35,0	26,9	9, 59
Průměr	34, 28	27,48	9, 37

Tabulka II

Údaje získané se zahřátou vodou a dispergačním činidlem

	Zahřátá kaše »C	Tuny jílu sprac./hod.	kWh/t
1. den	43, 3	27,3	9,32
2. den	44,4	34,1	7,46
3. den	44,4	33,3	7,63
4. den	44,4	34,3	7,63
5. den	44,4	34, 5	7,63
6. den	44,4	34, 3	7,41
7. den	45, 5	34, 6	7, 35
8. den	45,0	29,7	8,69
Průměr	44,49	32,76	7, 89

(Jda je, získané během činnosti preferovaného provedení, ukazuji,Ze zvýšením teploty v mísícím zařízení o vysokém výkonu o 10,2 ®C se získá o 19 % vyšší produkce a o 19 % klesne spotřeba energie na tunu materiálu převedeného do suspenze.

Rozumí se, že ačkoli obr. 1 až 4 zobrazuji určité metody a určitá zařízení užitá k přenosu tepla na kaěi v misicí komoře vysoce výkonného mísícího zařízení, může být užit jakýkoli typ nebo kterákoli kombinace metod přímého či nepřímého zahřívání materiálu v mísící komoře nebo do ni vstupuj ícího.

Protože byl tento vynález uveden zejména z hlediska specifických modifikaci, lze ho chápat z pohledu stálého objevování, kde jsou stále možné mnohé další obměny v rámci současného stavu oboru. Vynalez je tudíž velmi široce pojat a je limitován jenom šiří a obsahem zde připojených nároků.

Průmyslová využitelnost

Vynález je široce aplikovatelný na systémy, kde je minerální ruda, jako je surový kaolin, vkládána do mísícího zařízeni o vysokém výkonu spolu se suspenzační kapalinou a dispergračnim činidlem v řízených poměrech, za účelem výroby suspenze s obsahem pevných složek ne vyšším než 72 hmotnostních %.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NA R· OKY

   1. Metoda přípravy vodné suspenze kaolinového jílu míšením s ť-edící vodou a dispergantem v,mísícím zařízení o vysokém výkonu, aby byla vytvořena tato suspenze, vyznačující se tím, že redukuje mísící energii potřebnou na jednotku hmotnosti suchého jílu, zahrnuje zvýšení teploty materiálů, které jsou zpracovávány v mísící komoře misiciho zařízení, dodáním tepelné energie jednomu nebo většímu počtu z téchto materiálů , které tvoři uvedenou suspenzi.
2. 2. Metoda podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že uvedené teploty je dosaženo průchodem ředící vody, užité k vytvoření uvedené vodné suspenze, nepřímým tepelným výměníkem se zahřívacím médiem před naplněním uvedené komory,tak aby byla zvýšena teplota této vody na nejméné 94 »C.
3. 3. Metoda podle nároku 2,vyznačující se tím, že dále obsahuje nezávislý ohřev uvedeného dispergačního činidla nepřímou tepelnou výměnou se zahřívací tekutinou a zavedením takto zahřátého roztoku do uvedené mísící zóny k dalšímu usnadnění tvorby uvedené suspenze.
4. 4. Metoda podle nároku 3,vyznačuj ící se tím, že uvedený vodný roztok je zahřát na nejméně 94 »C.

   o

   - -Í2
5. 5. Metoda podle nároku 4,vyznačuj ící se tím, že tato konečná suspenze vytvořená v uvedené mísící zóně, neobsahuje více než 72 % hmotnostních pevných látek.
6. 6. Metoda podle nároku 4,vyznačuj ící se tím, Že tato tepelná energie dodaná do mísící zóny zvýěi teplotu suspenze o nejméně 10 °C.
7. 7. Metoda podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že uvedené teploty je dosaženo injektováním páry přímo do uvedené mísící zóny.
8. 8. Metoda podle nároku 1,vyznaču jící s.e tím. Se uvedené teploty je dosaženo zahřátím nádrže pro uvedenou mísící zónu pomocí zahřívací cívky obklopující nádrž.