LV14290B - Paņēmiens smektītu iegūšanai no smektītu mazsaturošiem māliem - Google Patents

Description

IZGUDROJUMA APRAKSTS

Tehnikas joma

Izgudrojums attiecas uz smektītu iegūšanu no smektītu saturošiem māliem un var tikt pielietots organomālu un cita veida sorbentu iegūšanai.

Tehnikas līmenis

Smektiti ir minerālu grupa, kas ietver montmorilomtu un saponitu. Smektitus plaši izmanto kā sorbentu medicīnā, farmācijā, lauksaimniecībā, metalurģijā un citās jomās.

Tradicionāli smektītus iegūst no smektītu saturošiem māliem. No vulkāniskajiem pelniem veidojušos smektītu mālus parasti sauc par bentonītiem. Organofīlie bentonīti jeb organomāli tiek plaši izmantoti daudzās rūpniecības nozarēs par universāliem struktūras veidotājiem un eļļainas vides cietinātājiem. Tos izmanto laku un krāsu rūpniecībā, noteiktas konsistences smēru ražošanā, kā arī par plastmasu un gumijas pildvielām un par saistvielu bezūdens formējošos maisījumos precīzu lējumu iegūšanai no alumīnija un magnija sakausējumiem. Organomāli tiek izmantoti arī par pildvielām pigmentu koncentrātos ādu krāsošanai, kā augsti efektīvas piedevas cementa akmens stiprības palielināšanai, par struktūras veidotājiem urbšanas šķīdumos uz ogļūdeņražu bāzes, automobiļu ražošanā, metālapstrādē, kā arī poligrāfijā, parfimērijā un kosmētikā.

Smektītu iznākums no māliem, kas satur smektītu grupas minerālu lielu daudzumu, piemēram, 70-80% ir augsts. Tomēr, pasaulē nav daudz mālu atradņu, kas satur tik lielu smektītu daudzumu. Savukārt smektītu iznākums no māliem, kuros smektītu mālvielas saturs nepārsniedz 30-40% - ir samērā mazs. Mazsaturošu smektītu mālu aktivēšana un bagātināšana ir problēma daudzos reģionos. Līdz ar to aktuāls jautājums ir kā nodrošināt efektīvu smektītu iegūšanu no to mazsaturošiem māliem.

Ir zināmi vairāki paņēmieni smektītu iegūšanai no smektītu mazsaturošiem māliem. Piemēram, paņēmieni, kuru pamatā ir mehāniskā frakcionēšana. Šie paņēmieni nav efektīvi, jo piemaisījumu daļiņu izmēri ir pietiekami mazi un tās sarežģīti atšķirt no mālu daļiņām, kā rezultātā procesā tiek zaudēta smektītu daļa, bet iegūta daļa joprojām satur nevēlamus piemaisījumus. Paņēmieni, kuros smektītu iegūst iztvaicējot ūdeni, nav efektīvi to lielās energo- un laika ietilpības dēļ.

Ir zināmi paņēmieni, kuros kā koagulantu pievieno organiskās vielas, piemēram (patents EP 0718237). Šo paņēmienu trūkumi ir tas, ka smektīti tiek iegūti ar šo organisko koagulantu piemaisījumiem.

Ir zināms pulverveida bentonīta iegūšanas paņēmiens (patents RU 2101258), kas ietver sasmalcināšanu, ķīmisku aktivāciju ar nātrija sāli ūdens vidē, kur mālu un ūdens attiecība ir 1 : 1,35, iegūtās suspensijas samaisīšanu un žāvēšanu izsmidzināšanas torņa žāvētavā. Šī paņēmiena galvenais trūkums ir tas, ka to nevar efektīvi izmantot smektītu iegūšanai no smektītu mazsaturošiem māliem, jo paņēmiena īstenošanas rezultātā iegūtie smektīti satur diezgan lielu balastvielu daudzumu.

Izgudrojuma atklāsme

Izgudrojuma mērķis ir novērst iepriekšēja tehnikas līmeņa trūkumus un piedāvāt efektīvu paņēmienu smektītu iegūšanai no smektītu mazsaturošiem māliem, kas ļautu relatīvi ātri iegūt smektītus bez nevēlamiem piemaisījumiem vai ar to minimālo saturu.

Izvirzīto mērķi sasniedz ar piedāvāto paņēmienu smektītu iegūšanai no smektītu mazsaturošiem māliem, kas ietver smektītu mazsaturošu mālu samaisīšanu aktivatora 25 fosfātā ūdens šķīdumā vai smektītu mazsaturošu mālu un aktivatora samaisīšana ūdenī, iegūtās suspensijas nostādināšanu, vēlams tik ilgi, lai izgulsnētos kvarca daļiņas, kuras ir lielākas par vienu mikronu un pārējās balastvielas (karbonāti, laukšpati u.c.), koagulanta savienojuma, kas satur vienu vai vairākus imīna (=C=N-) grupas savienojumus skābā vidē (pH 2-4) pievienošanu iegūtajai suspensijai, koagulēto smektītu atdalīšanu no šķīduma, kas satur iespējamās aktivatora un koagulanta atliekas. Smektītu atdalīšanu no šķīduma, kas satur iespējamās aktivatora un koagulanta atliekas veic ar iepriekšējā solī iegūtā koagulāta suspensijas filtrēšanu vai centrifugēšanu. Pēc filtrēšanas vai centrifugēšanas soļa smektītu skalo ar ūdeni un žāvē.

Aktivatoru - fosfātu izvēlas no grupas, kas satur: pirofosfatus un polifosfatus. Saskaņā ar vienu no izgudrojuma izpausmēm, fosfāts ir nātrija fosfāts, kuru izvēlas no grupas, kas satur: Na4P₂O? un NajPaOio. Mālu, ūdens un aktivatora attiecība ir 1:10-20:0,01-0,1. Aktivācijas procesa pH 8-9.

Ērti lietojama koagulanta (turpmāk - KOHIDRAC) sastāvs tiek veidots, sajaucot piesātināta hidrazīna dihidrogenhlorīda šķīdumu un acetonu. Optimālas piesātināta hidrazīna dihidrogenhlorīda šķīduma un acetona attiecības ir no 1:2 līdz 1:3. Koagulācijas procesa pH 3-4.

Piedāvātais paņēmiens ļauj sasniegt izvirzīto mērķi, pateicoties koagulanta, kas ietver vienu vai vairākus imīna grupas saturošus savienojumus skābā vidē pievienošanai mālu un aktivatora ūdens suspensijai un koagulāta filtrēšanai pēc koagulācijas procesa pabeigšanas. Viens vai vairāki imīngrupas saturošie savienojumi var būt izvēlēti no grupas, kas satur:

dihidrazonus (azīnus), fenilhidrazonus, difenilamīna-acetona kondensācijas produktus.

Piedāvātā paņēmiena priekšrocības salīdzinājumā ar tehnikas līmeņa paņēmieniem, kuros smektītu iegūst iztvaicējot ūdeni (bez koagulācijas procesa) - smektītu iegūšanas procesa

10-20 reizes lielāks ātrums. Salīdzinājumā ar paņēmieniem, kuros kā koagulantu pievieno citas organiskās vielas ir tas, ka smektīti tiek iegūti bez nevēlamiem organisko koagulantu piemaisījumiem.

Izgudrojuma īstenošanas piemēri

Piemērs 1

200g Saltišķu karjeru mālu, pievieno 15 g Na4?₂O7 un 4 L ūdens. Iztur 1 diennakti, dekantē, pievieno 160 ml KOHIDRAC šķīduma iztur 15 min, filtrē, skalo ar 1 L ūdens, žāvē 60°C temperatūrā. Iznākums - 43,3 g.

Piemērs 2 gramiem Zaņas atradņu māliem pievieno 5 g nātrija polifosfata un 1 litru ūdens. Maisījumu iztur vienu diennakti un dekantē. Suspensijai pievieno 40 ml KOHIDRAC šķīduma, iztur 10 min. Produktu filtrē un skalo ar 0,5 1 ūdens, žave 60°C temperatūra. Iegūtā produkta sausā masa - 14,5 g.

Piemērs 3

400 gramiem Vadakstes atradņu mālu pievieno 40 g NafiVCb un 8 L ūdens. Iztur diennakti un dekantē. Pievieno 230 ml KOHIDRAC šķīduma, iztur 20 minūtes. Filtrē un skalo ar 2,0 L ūdens, žāvē 80°C temperatūrā. Iegūtā produkta sausā masa 132,5 g.

Piemērs 4

30 gramiem Pampāļu atradņu mālu pievieno 0,3 g Na₅P₃Oio un 0,2 L ūdens. Iztur diennakti un dekantē. Pievieno 20 ml KOHIDRAC šķīduma, iztur 10 min. Filtrē, skalo, žāvē 80°C temperatūrā. Produkta sausā masa - 6,0 g.

Piemērs 5

30 g Saltišķu karjera māliem pievieno 3 g nātrija pirofosfata un 0,8 1 ūdens. Iztur vienu diennakti. Dekantē, iegūst ~0,8 1 suspensijas. Pievieno koagulantu, kuru sagatavo šādi: 10 ml piesātināta hidrazīna dihidrogēnhlorida šķīdumam pievieno 30 ml metiletilketona (2butanons) un 50 ml ūdens, iztur 15 min, filtrē, skalo un žāvē.

Piemērs 6

5. piemērā aprakstītajai suspensijai (~0,8 1) pievieno koagulantu, kuru sagatavo šādi: 1 g fenilhidrazīna pievieno 20 ml ūdens, 40 ml acetona vai metiletilketona un 2 ml koncentrētas sālsskābes, iegūstot dzidru dzelteni brūnu šķīdumu. Iztur 15 min, filtrē, skalo un žāvē.

Piemērs 7

5. piemērā aprakstītajai suspensijai (~0,8 1) pievieno koagulantu, kuru sagatavo šādi: 30 mililitriem piesātināta hidrazīna sulfāta šķīduma pievieno 30 ml acetona un 1 ml koncentrētas sālsskābes. Iztur 15 min, filtrē, skalo un žāvē.

Piemērs 8

5. piemērā aprakstītajai suspensijai (~0,8 1) pievieno koagulantu, kuru sagatavo šādi: 1 g difenilamīna pievieno 30 ml acetona un 30 ml koncentrētas sālsskābes. Iztur 15 min, filtrē, skalo un žāvē.

5.-8. piemēros aprakstītie koagulantu sastāvi dažādos daudzumos izraisa koagulāciju (kopējā iegūtā produkta sausā masa ir lielāka par 6 g), bet šādu koagulantu galvenais trūkums ir tas, ka tie adsorbējas uz produkta virsmas un tos nevar pilnībā izskalot. Bez tam, metiletilketonam un hidrazīna sulfātam ir ierobežota šķīdība ūdenī. Savukārt 1.-4.

piemēros aprakstītie koagulantu sastāvi ļauj iegūt smektītu no smektītu mazsaturošiem māliem relatīvi ātri, bez nevēlamiem piemaisījumiem vai ar to minimālo saturu, kā ari bez koagulanta adsorbēšanas uz produkta virsmas.

Claims (10)

1. Pretenzijas

   1. Paņēmiens smektītu iegūšanai no smektītu mazsaturošiem māliem, kas ietver šādus secīgus soļus:

   (i) smektītu mazsaturošu mālu samaisīšana aktivatora ūdens šķīdumā vai smektītu mazsaturošu mālu un aktivatora samaisīšana ūdenī, (ii) iegūtās suspensijas nostādināšana, vēlams tik ilgi, lai izgulsnētos kvarca daļiņas, kuras ir lielākas par 1 mikronu un pārējās balastvielas, (iii) koagulanta, kas satur vienu vai vairākus imīngrupas saturošus savienojumus skābā vidē, pievienošana iegūtajai suspensijai, (iv) smektītu atdalīšana no šķīduma, kas satur iespējamās aktivatora un koagulanta atliekas.
2. 2. Paņēmiens saskaņā ar 1.pretenziju, kas atšķiras ar to, ka vienu vai vairākas imīngrupas saturošie savienojumi ir izvēlēti no grupas, kas satur: dihidrazonus, fenilhidrazonus, difenilamīna-acetona kondensāeijas produktus.
3. 3. Paņēmiens saskaņā ar jebkuru no iepriekšminētajām pretenzijām, kas atšķiras ar to, ka smektītu atdalīšanu no šķīduma, kas satur iespējamās aktivatora un koagulanta atliekas veic ar iepriekšējā solī iegūtā koagulāta filtrēšanu vai centrifugēšanu.
4. 4. Paņēmiens saskaņā ar jebkuru no iepriekšminētajām pretenzijām, kas atšķiras ar to, ka pēc filtrēšanas vai centrifugēšanas soļa smektītu skalo ar ūdeni un žāvē.
5. 5. Paņēmiens saskaņā ar jebkuru no iepriekšminētajām pretenzijām, kas atšķiras ar to, ka aktivators ir fosfāts.
6. 6. Paņēmiens saskaņā ar 5.pretenziju, kas atšķiras ar to, ka fosfātu izvēlas no grupas, kas satur: pirofosfatus un polifosfatus.
7. 7. Paņēmiens saskaņā ar 5. vai 6. pretenziju, kas atšķiras ar to, ka fosfāts ir nātrija fosfāts, kuru izvēlas no grupas, kas satur: Na4P₂O₇ un Na₅P₃Oio·
8. 8. Paņēmiens saskaņa ar jebkuru no iepriekšminētajam pretenzijām, kas atšķiras ar to, ka mālu, ūdens un aktivatora attiecība ir 1:10-20:0,01-0,1.
9. 9. Paņēmiens saskaņā ar jebkuru no iepriekšminētajām pretenzijām, kas atšķiras ar to, ka 5 koagulanta sastāvs tiek veidots no piesātinātā indrazīna dihidrogēnhlorīda šķīduma un acetona attiecībā no 1:2 līdz 1:3.
10. 10. Koagulants, kas ir paredzēts izmantošanai smektītu iegūšanā no smektītu mazsaturošiem māliem, kas satur vienu vai vairākus imīngrupas saturošus savienojumus

    10 skābā vidē.