RU2264352C1 - Способ получения алюможелезного коагулянта - Google Patents
Способ получения алюможелезного коагулянта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2264352C1 RU2264352C1 RU2004131393/15A RU2004131393A RU2264352C1 RU 2264352 C1 RU2264352 C1 RU 2264352C1 RU 2004131393/15 A RU2004131393/15 A RU 2004131393/15A RU 2004131393 A RU2004131393 A RU 2004131393A RU 2264352 C1 RU2264352 C1 RU 2264352C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- aluminum
- coagulant
- sulfuric acid
- production
- Prior art date
Links
Landscapes
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности к получению алюможелезного коагулянта на основе сульфата алюминия, применяемого в процессах водоподготовки, очистки сточных вод и других отраслях промышленности. Способ включает взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой при повышенной температуре, выдержку и кристаллизацию продукта, при этом в суспензию гидроксида алюминия вводят соединение железа при атомном отношении железа к алюминию, равном 0,10-0,20, а серную кислоту на взаимодействие подают с избытком 4-8 мас.% от стехиометрически необходимого. Способ позволяет получить коагулянт, обладающий высокой коагулирующей способностью с одновременным получением товарного продукта в твердом виде. 2 табл.
Description
Изобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности к получению алюможелезного коагулянта на основе сульфата алюминия, применяемого в процессах водоподготовки, очистки сточных вод и других отраслях промышленности.
В литературе описан ряд способов получения смешанных апюможелезных коагулянтов, однако все они касаются методов переработки отходов производства горнообогатительных производств и отвальных шлаков, а также нефелинового сырья при обработке их серной, соляной кислотами или их смесью при повышенной температуре [А.К.Запольский, А.А.Баран «Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды», Л. «Химия», 1987 г.]. При этом в коагулянт переходит алюминий, железо, кремний и другие примеси, содержащиеся в исходном сырье. Смешанный алюможелезный коагулянт во всех случаях получают в виде кислого раствора, что затрудняет его транспортировку и увеличивает проблемы с хранением.
Известен способ получения алюможелезного коагулянта путем смешения растворов сульфата алюминия и хлорного железа [Л.А.Кульский «Теоретические основы и технология кондиционирования воды», Киев: Наукова Думка, 1980].
Для очистки воды смешанным коагулянтом растворы хлорного железа и сульфата алюминия дозируют раздельно и смешивают в струе, либо предварительно смешивают растворы в отдельной емкости. Оптимальное соотношение хлорного железа и сульфата алюминия в смешанном коагулянте находится в пределах 1:2-2:1 (в пересчете на чистый Al2(SO4)3). Метод введения реагентов зависит от местных условий, определяющих выбор либо простоты дозирования, либо большую гибкость при переходе от одного оптимального соотношения к другому.
Недостатком этого способа является трудность подбора и поддержания определенных пропорций, применение и хранение реагентов в виде кислых растворов. Использование смешанного алюможелезного коагулянта предопределяет применение его вблизи места приготовления, перевозка на дальние расстояния опасна и нецелесообразна.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разложения бокситов серной кислотой [Х.Сафиев, А.К.Запольский, В.И.Гладушко «Производство смешанного алюминиево-железного коагулянта из высокожелезистых гиббситовых бокситов», Химическая технология, №4, 1979 г.]. Способ включает переработку высокожелезистых гиббситовых бокситов на смешанный алюможелезный коагулянт сернокислотным разложением при температуре 100-120°С и грануляционной сушке полученного продукта при температуре 150-200°С в аппарате кипящего слоя или кристаллизации его после частичного обезвоживания на столах-кристаллизаторах.
Предварительно боксит дробят до размера частиц 3-10 мм, затем измельчают в дисковой мельнице мокрого помола до получения фракции менее 0,5 мм и готовят бокситовую пульпу с влажностью 40-55%. Далее в пульпу дозируют концентрированную серную кислоту из расчета получения смеси, содержащей 55-60% кислоты. При этом температура реакционной массы повышается до 100-120°С, одновременно наблюдается пенообразование. Процесс разложения пульпы продолжается в течение трех часов, степень извлечения алюминия и железа составляет 90-95%. Полученный плав сернокислых солей имеет следующий состав, мас.%: Al2O3=11,0÷12,0; Fe2O3=7,5÷8,5; H2SO4(своб.)=0,1÷0,3%, нерастворимый остаток - 2,5÷4,0, атомное отношение железа к алюминию составляет 0,47.
Грануляцию коагулянта проводят в грануляторе с псевдоожиженным слоем при температуре 150-200°С после предварительного разбавления плава до плотности 1,30÷1,55 г/см. Гранулированный смешанный коагулянт имеет следующий состав, мас.%: Al2O3=14,0÷16,0; Fe2O3=10,0÷12,0; H2SO4(своб.) до 0,2, нерастворимый остаток - 4,5-5,5.
Кристаллизацию коагулянта проводят без предварительного разбавления плава на столах-кристолизаторах. После частичного обезвоживания в процессе кристаллизации алюможелезный коагулянт имеет следующий состав, мас.%: Al2O3=12,2; Fe2O3=8,2; H2SO4(своб.)=0,15; нерастворимый остаток - 3,2. При этом атомное отношение железа к алюминию составляет 0,43.
Известный способ является длительным, требующим тщательной подготовки исходного сырья, при этом в готовый коагулянт переходят все примеси, содержащиеся в высокожелезистых гиббситовых бокситах. При очистке воды хозяйственно-питьевого назначения примеси переходят в воду, тем самым увеличивая содержание вредных веществ в воде.
Одновременно, высокое содержание железа провоцирует быстрый гидролиз коагулянта при подготовке рабочего раствора и осаждение полезных компонентов в емкостях рабочих растворов, увеличивая тем самым расход коагулянта. Соотношение между железом и алюминием (0,43-0,47) не соответствует их взаимной коагуляции, что выражается в увеличении содержания остаточного железа в воде.
Перед изобретателями стояла задача - разработать способ получения алюможелезного коагулянта, свободного от посторонних соединений, обладающего высокой коагулирующей способностью с одновременным получением товарного продукта в твердом виде.
Поставленная задача решается следующим образом. Получение смешанного алюможелезного коагулянта на основе сульфата алюминия осуществляют взаимодействием гидроксида алюминия с серной кислотой при повышенной температуре, выдержке и кристаллизации продукта.
Соединение железа вводят в суспензию гидроксида алюминия при атомном отношении железа к алюминию, равном 0,14-0,2, а серную кислоту на сульфирование подают с избытком 4÷8 мас.% от стехиометрически необходимого.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Предварительно готовят суспензию гидроксида алюминия в воде, затем ее подают в реактор синтез и при постоянно работающей мешалке вводят в суспензию соединение железа. После этого начинают процесс сульфирования подачей в реактор серной кислоты, в результате чего реакционная смесь в реакторе разогревается до температуры 100-120°С. Для обеспечения полноты протекания процесса сульфирования реакционную массу выдерживают в реакторе некоторое время, полученный плав алюможелезного коагулянта при необходимости корректируют и начинают процесс кристаллизации коагулянта.
Введение соединения железа на стадии приготовления пульпы для сульфирования обеспечивает однородность по составу получаемого алюможелезного коагулянта. Одновременно образуется активная гидроокись железа, легко подвергаемая процессу сульфирования. В то же время, гидроксид алюминия взаимодействует с образующейся соляной кислотой с появлением легкогидролизуемого соединения алюминия с хлором. Таким образом, в состав сульфата алюминия вводится два легкогидролизующихся соединения взамен сульфата алюминия, трудно подвергаемого гидролизу в холодное время года, что увеличивает коагулирующую способность смешанного коагулянта за счет снижения времени гидролиза.
Использование в качестве исходного сырья гидроксида алюминия, содержащего не менее 90 мас.% основного вещества и не более 10 мас.% влаги, и соединения железа, не являющегося отходом производства, способствует получению алюможелезного коагулянта, свободного от примесей тяжелых металлов, кремния и других соединений, снижающих качество очистки воды.
При атомном отношении железа к алюминию менее 0,1 получаемый алюможелезный коагулянт обладает коагулирующей способностью на уровне сульфата алюминия. В случае атомного отношения железа к алюминию более 0,2 получаемый смешанный коагулянт является неустойчивым, гидролизующимся на стадии приготовления рабочего раствора. Одновременно снижается температура кристаллизации смешанного коагулянта, приводящая к увеличению продолжительности процесса и снижению производительности установки.
Избыток кислоты до 4 мас.% от стехиометрически необходимого количества ведет к получению коагулянта, имеющего водородный показатель (рН) 3% водного раствора более 2,7, что способствует гидролизу железа на стадии приготовления рабочего раствора. Избыток серной кислоты более 8 мас.% от стехиометрически необходимого повышает температуру кристаллизации, что способствует увеличению вероятности начала кристаллизации в объеме реакционной массы в реакторе синтеза и остановке процесса.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется примерами 1-5.
В качестве соединения железа используется техническое хлорное железо.
Пример 1. В реактор, представляющий собой вертикальный цилиндрический аппарат с плоским днищем и крышкой из коррозионно-стойкой стали объемом 7,4 м3, из репульпатора при работающей мешалке загружают гидроксид алюминия в виде суспензии при отношении Т:Ж=1:1. Количество загружаемого гидроксида алюминия составляет 1,9 тонн при влажности не более 10 мас.%. После перекачки всей суспензии начинают при постоянном перемешивании загрузку хлорного железа в количестве 450 кг из расчета соблюдения атомного отношения железа к алюминию, равного 0,14.
Далее проводят процесс сульфирования подачей 2 м3 серной кислоты плотностью 1830 кг/м3 и концентрацией 93,2 мас.%. В процессе смешения серной кислоты с суспензией происходит разогрев реакционной массы до 100-120°С с одновременным образованием плава алюможелезного коагулянта. Количество залитой серной кислоты превышает стехиометрически необходимое количество на 6 мас.%.
После выдержки реакционной массы в течение 20-30 минут и необходимой корректировке плава начинают процесс кристаллизации. Кристаллизатор представляет собой ленточный конвейер, дополнительно охлаждаемый воздухом. В результате получают 9 тонн готового продукта - алюможелезного коагулянта, имеющего химическую формулу Al2O3·0,28FeCl3·25H2O и содержащего, мас.%: Al2O3=12,2; Fe2O3=2,7; не растворимых в воде веществ - 1,5% и имеющего атомное отношение железа к алюминию, равное 0,14. Температура кристаллизации алюможелезного коагулянта составляет 7°С.
В таблице 1 представлены результаты опытов, проведенных по аналогичной методике при различных количествах избыточной серной кислоты (1-3), а также различном атомном отношении железа к алюминию при постоянном количестве избыточной серной кислоты, равном 6 мас.% (4-5).В таблице 2 представлены результаты сравнительной очистки воды реки Кама полученным алюможелезным коагулянтом и серийно-выпускаемым сульфатом алюминия в холодный период года. Получены положительные результаты испытания алюможелезного коагулянта по МУП «Водоканал» г. Перми, г. Чайковский Пермской области, г. Ростов-на-Дону. Выпуск коагулянта организован на технологическом оборудовании существующего производства сульфата алюминия ОАО «Сорбент» и рекомендуется его использование взамен сульфата алюминия в холодный период года при температуре очищаемой воды ниже 10°С.
Таблица 1 | ||||||||
Результаты проведения опытов 1-5 | ||||||||
№№ п.п. | Условия опытов | Характеристика коагулянта | ||||||
Избыток H2SO4, % масс. | Отношение Fe2O3/Al2O3 | Температура кристаллизации, °С | Al2O3, % | Fe2O3, % | Сумма окислов, % | рН | Химическая формула | |
1 | 6,0 | 0,14 | 79 | 12,2 | 2,7 | 14,9 | 2,4 | Al2(SO4)3·0,28FeCl3 25H2O |
2 | 6,0 | 0,08 | 80 | 12,5 | 1,6 | 14,1 | 2,3 | Al2(SO4)3·0,16FeCl3 25H2O |
Э | 6,0 | 0,22 | 73 | 11,9 | 3,7 | 15,6 | 2,7 | X)Al2(SO4)3·0,44FeCl3 25H2O |
4 | 3,5 | 0.14 | 78 | 12,9 | 2,9 | 15,7 | 2,7 | X)Al2(SO4)3·0,28FeCl3·22H2O |
5 | 8,5 | 0.14 | 83 | 12,4 | 2,7 | 15,1 | 2,1 | Al2(SO4)3·0,28FeCl3 20H2O |
Примечание: X) Коагулянт гидролизуется на стадии приготовления рабочего раствора. |
Таблица. 2 | ||||||||
Сравнительная очистка воды реки Кама сульфатом алюминия (СА) и алюможелезным коагулянтом (АЖК) при температуре воды 4÷7°C | ||||||||
Показатели | Исходн. Н2O | Доза АЖК*), ∑ ок., мг/дм3 | Доза СА, Al2O3, мг/дм3 | Норма по СанПиН 2.1.4.1074-01 | ||||
8 | 10 | 12 | 8 | 10 | 12 | |||
Цветность град. | 27,7 | 10 | 10 | 10 | 11 | 11 | 11 | 20 град. |
Мутность мг/дм3 | 0,05 | 0,3 | 0,5 | 0,25 | 0,6 | 0,4 | 0,1 | 1,5 мг/дм3 |
Железо, мг/дм3 | 0,5 | 0,15 | 0,2 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,3 мг/дм3 |
Окисляемые, мг/дм3 | 6,6 | 5,3 | 3,8 | 3,6 | 4,6 | 4,4 | 2,4 | 5,0 мгО2/дм3 |
Водородный показатель рН | 7,6 | 7,4 | 7,3 | 7,3 | 7,3 | 7,3 | 7,3 | 6-9 |
Алюминий, мг/дм3 | 0,02 | 0,3 | 0,4 | 0,3 | 0,5 | 0,4 | 0,4 | 0,5 мг/дм3 |
Примечание: *) - доза по Al2O3 снижена на 20% масс. по сравнению с сульфатом алюминия и составляет соответственно 6,4; 8,0; 9,6 мг/дм3; - введение ионов железа улучшает процесс хлопьеобразования, заметное образование и укрупнение хпопьев начинается через 5-10 мин. |
Claims (1)
- Способ получения алюможелезного коагулянта на основе сульфата алюминия, включающий взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой при повышенной температуре, выдержку и кристаллизацию продукта, отличающийся тем, что в суспензию гидроксида алюминия вводят соединение железа при атомном отношении железа к алюминию, равном 0,10-0,20, а серную кислоту на взаимодействие подают с избытком 4÷8 мас.% от стехиометрически необходимого.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004131393/15A RU2264352C1 (ru) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | Способ получения алюможелезного коагулянта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004131393/15A RU2264352C1 (ru) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | Способ получения алюможелезного коагулянта |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2264352C1 true RU2264352C1 (ru) | 2005-11-20 |
Family
ID=35867163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004131393/15A RU2264352C1 (ru) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | Способ получения алюможелезного коагулянта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2264352C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558122C1 (ru) * | 2014-05-19 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения смешанного коагулянта из минерального сырья |
-
2004
- 2004-10-27 RU RU2004131393/15A patent/RU2264352C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558122C1 (ru) * | 2014-05-19 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения смешанного коагулянта из минерального сырья |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108584902A (zh) | 一种钛白固废生产电池级正磷酸铁的方法 | |
CN106103360B (zh) | 从废水中除去硫酸盐的方法 | |
KR0146414B1 (ko) | 중합 알루미늄 실리케이트-설페이트 및 그의 제조방법 및 그의 제조장치 | |
JP2005206405A (ja) | フッ化カルシウムの製造方法と再利用法ならびにそのリサイクル方法 | |
CN1323742A (zh) | 高纯石膏的生产方法 | |
RU2264352C1 (ru) | Способ получения алюможелезного коагулянта | |
Hoak et al. | Treatment of Spent Pickling Liquors with Limestone and Lime. | |
SK278777B6 (sk) | Spôsob výroby zásaditých roztokov polyalumíniumchl | |
US20130052106A1 (en) | Process for the production of ferrous sulphate monohydrate | |
JP6467651B2 (ja) | アルミニウム化合物溶液の製造方法 | |
US7067099B2 (en) | Method for preparing aluminum sulfate, aluminum sulfate, method for improving yield of aluminum sulfate, and use of nitric acid | |
RU2745771C1 (ru) | Способ получения гипсового вяжущего из отходов металлургических производств | |
SK50196A3 (en) | Process for the treatment of acidic liquors and simultaneous gaining commercial products and a product for processing water | |
US1112770A (en) | Process of making epsom salts. | |
JPH0649574B2 (ja) | 微粒立方状炭酸カルシウムの製造方法 | |
JPS63112425A (ja) | 高純度含水酸化鉄の製造方法 | |
RU2177908C2 (ru) | Способ получения коагулянта на основе смешанных солей алюминия | |
JP3741269B2 (ja) | 排水処理剤、排水の処理方法及びその装置 | |
JP6579317B2 (ja) | 焼却灰の脱塩方法 | |
RU2291108C1 (ru) | Способ получения сульфата алюминия модифицированного | |
RU2157340C1 (ru) | Способ получения гидроксохлорида алюминия | |
JP2003095647A (ja) | アルミナの製造方法および装置 | |
RU2740063C1 (ru) | Способ переработки отработанных сернокислых растворов травления металлов | |
JP3809087B2 (ja) | 脱リン材の製造方法 | |
RU2281921C1 (ru) | Способ получения карбоната кальция (варианты) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20090415 |