RU2763356C1 - Method for obtaining an aluminum-silicon coagulant-flocculant - Google Patents

Method for obtaining an aluminum-silicon coagulant-flocculant Download PDF

Info

Publication number
RU2763356C1
RU2763356C1 RU2021122671A RU2021122671A RU2763356C1 RU 2763356 C1 RU2763356 C1 RU 2763356C1 RU 2021122671 A RU2021122671 A RU 2021122671A RU 2021122671 A RU2021122671 A RU 2021122671A RU 2763356 C1 RU2763356 C1 RU 2763356C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
silicon
water
acid
suspension
Prior art date
Application number
RU2021122671A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марат Равилевич Бинеев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «Приволжский завод химических реагентов»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью «Приволжский завод химических реагентов» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «Приволжский завод химических реагентов»
Priority to RU2021122671A priority Critical patent/RU2763356C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2763356C1 publication Critical patent/RU2763356C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Abstract

FIELD: inorganic substances technology.
SUBSTANCE: invention relates to the technology of inorganic substances and can be used to obtain silica-containing solutions of aluminum salts used as coagulants-flocculants for the purification of waste and drinking water, as well as the deposition of solid suspensions from mineral suspensions when purifying large volumes of high-turbidity water. A method for producing an alumosilicon coagulant-flocculant includes treating the crushed aluminosilicon raw material with an aqueous solution of hydrochloric acid with stirring and maintaining an elevated temperature to obtain a suspension consisting of an aluminum-silicon-containing solution and insoluble mineral particles, diluting the suspension with water, separating insoluble mineral particles from an aluminum-silicon solution, and acids are set taking into account the stoichiometrically required amount for interaction with acid-soluble components of the raw material, in this case, an aluminum alloy of the aluminum-silicon system is used as an aluminum-silicon raw material, the processing of which is carried out with a 9-12% aqueous solution of hydrochloric acid at an acid consumption of 70-100% of the stoichiometrically required amount while maintaining the temperature within 70-100°С. The suspension can be diluted with water until the SiO2 concentration is not more than 40 g/l.
EFFECT: high degree of water purification.
2 cl, 4 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при получении кремнеземсодержащих растворов солей алюминия, применяемых в качестве коагулянтов-флокулянтов (ACAFC- ALUMINUM CONTAINING ACTIVATED FLOCCULYANT COAGULANT) для очистки сточных и питьевых вод, а также осаждения твердых взвесей из минеральных суспензий при очистке больших объемов высокомутной воды. The invention relates to the technology of inorganic substances and can be used to obtain silica-containing solutions of aluminum salts used as coagulants-flocculators (ACAFC- ALUMINUM CONTAINING ACTIVATED FLOCCULYANT COAGULANT) for the treatment of waste and drinking water, as well as the precipitation of solid suspensions from mineral suspensions during the purification of large volumes of highly turbid water.

В настоящее время при очистке сточных и питьевых вод в качестве коагулянта широко используются соли алюминия. Подавляющую часть этих солей получают путем кислотного растворения дорогостоящего гидроксида алюминия. Экономически более эффективно производить алюминийсодержащие коагулянты из алюминия и его сплавов и др. Известно также, что добавка активной кремнекислоты к растворам солей алюминия значительно повышает эффективность очистки воды, так как растворимый кремнезем при сгущении коагуляционных осадков выполняет функцию флокулирующего агента. Как правило, такие коагулянты-флокулянты готовят путем смешения растворов жидкого стекла (силиката натрия) и солей алюминия. Для повышения флокулирующего действия кремнезема кремнеземсодержащие растворы солей алюминия подвергают вызреванию путем подогрева и выдержки с частичной полимеризацией кремнекислоты. At present, aluminum salts are widely used as a coagulant in the treatment of waste and drinking water. The vast majority of these salts are obtained by acid dissolution of expensive aluminum hydroxide. It is more cost-effective to produce aluminum-containing coagulants from aluminum and its alloys, etc. It is also known that the addition of active silicic acid to solutions of aluminum salts significantly increases the efficiency of water purification, since soluble silica acts as a flocculating agent when thickening coagulation sediments. As a rule, such coagulant flocculants are prepared by mixing solutions of liquid glass (sodium silicate) and aluminum salts. To increase the flocculating effect of silica, silica-containing solutions of aluminum salts are subjected to aging by heating and holding with partial polymerization of silicic acid.

Известен способ получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта (см. пат. 2225838 РФ, МПК 7C01F 7/56, 7/74, C02F 1/52, 2002) путем обработки алюмосиликатного сырья, в частности нефелина, разбавленной 9% серной или соляной кислотой, отделения раствора выщелачивания фильтрованием от нерастворимого остатка, введения в раствор 15-30 мас.% концентрированной серной или соляной кислоты и нагревания подкисленного раствора до 35-80°С в течение 10-120 минут с полимеризацией кремнекислоты и получением алюмокремниевого коагулянта, содержащего 10-95%, предпочтительно 11-42%, полимерных форм диоксида кремния от его общего содержания. Недостатками данного способа являются необходимость введения в раствор выщелачивания концентрированных растворов серной или соляной кислоты, что приводит к закислению реагента и ограничивает его применение только очисткой высокощелочных вод. Использование при разложении алюмосиликатного сырья разбавленной (9%) серной или соляной кислоты ведет к пониженному извлечению из него алюминия и кремния и требует применения реакторов больших объемов и длительной обработки сырья. Необходимость продолжительного перемешивания больших объемов реакционной массы и нагрева получаемых растворов для полимеризации кремнекислоты приводит к увеличению энергетических затрат. Все это снижает эффективность получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта. A known method for producing aluminosilicate coagulant-flocculant (see US Pat. 2225838 RF, IPC 7 C01F 7/56, 7/74, C02F 1/52, 2002) by processing aluminosilicate raw materials, in particular nepheline, diluted with 9% sulfuric or hydrochloric acid, separating the leaching solution by filtration from the insoluble residue, introducing 15-30 wt.% concentrated sulfuric or hydrochloric acid into the solution and heating the acidified solution to 35-80 ° C for 10-120 minutes with polymerization of silicic acid and obtaining aluminosilicon coagulant containing 10-95 %, preferably 11-42%, polymeric forms of silicon dioxide from its total content. The disadvantages of this method are the need to introduce concentrated solutions of sulfuric or hydrochloric acid into the leaching solution, which leads to acidification of the reagent and limits its use only to the purification of highly alkaline waters. The use of dilute (9%) sulfuric or hydrochloric acid in the decomposition of aluminosilicate raw materials leads to a reduced extraction of aluminum and silicon from it and requires the use of large reactors and long-term processing of raw materials. The need for prolonged mixing of large volumes of the reaction mass and heating the resulting solutions for the polymerization of silicic acid leads to an increase in energy costs. All this reduces the efficiency of obtaining aluminum-silicon coagulant flocculant.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта (см. пат. 2039711 РФ, МПК 6C02F 1/52, C01F 7/26, 7/28, 1995), включающий обработку нефелинсодержащего сырья, измельченного до крупности не более 120 мкм, водным раствором серной или соляной кислоты или их водным раствором, содержащим соль алюминия или железа, в течение 5-30 минут при температуре 20-80°С и перемешивании с получением суспензии. Расход кислоты составляет 50-85% от стехиометрически необходимого количества для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами сырья. Водный раствор серной или соляной кислоты или их солевой раствор может содержать 1-170 г/л свободной серной или соляной кислоты. Полученную суспензию отстаивают с отделением декантацией жидкой фазы, которую при необходимости разбавляют водой для исключения желатинизации. Наибольшее извлечение Al2O3 составляет 89%, SiO2 - 89%. Недостатком известного способа является относительно высокая длительность сернокислотной обработки нефелинсодержащего сырья, низкая степень полимеризации кремнекислоты при кислотной обработке сырья, что снижает флокулирующую способность реагента, а также недостаточно высокая степень извлечения алюминия и кремния из исходного сырья. Указанные недостатки снижают эффективность получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта. Closest to the claimed method is a method for producing aluminum-silicon coagulant-flocculating agent (see Pat. 2039711 RF, IPC 6 C02F 1/52, C01F 7/26, 7/28, 1995), including the processing of nepheline-containing raw materials, crushed to a particle size of not more than 120 microns, an aqueous solution of sulfuric or hydrochloric acid or their aqueous solution containing an aluminum or iron salt, for 5-30 minutes at a temperature of 20-80°C and stirring to obtain a suspension. The consumption of acid is 50-85% of the stoichiometrically required amount for interaction with the acid-soluble components of the raw material. An aqueous solution of sulfuric or hydrochloric acid or their salt solution may contain 1-170 g/l of free sulfuric or hydrochloric acid. The resulting suspension is allowed to stand with separation by decantation of the liquid phase, which, if necessary, is diluted with water to prevent gelatinization. The highest extraction of Al 2 O 3 is 89%, SiO 2 - 89%. The disadvantage of this method is the relatively long duration of the sulfuric acid treatment of nepheline-containing raw materials, the low degree of polymerization of silicic acid during the acid processing of raw materials, which reduces the flocculation capacity of the reagent, as well as the insufficiently high degree of extraction of aluminum and silicon from the feedstock. These shortcomings reduce the efficiency of obtaining aluminum-silicon coagulant-flocculating agent.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в получении реагента, применяемого для очистки воды, обеспечивающего более высокую степень очистки воды.The present invention is aimed at achieving a technical result, which consists in obtaining a reagent used for water purification, providing a higher degree of water purification.

Технический результат достигается тем, что способ получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта включает обработку измельченного алюмокремниевого сырья водным раствором соляной кислоты при перемешивании и поддержании повышенной температуры с получением суспензии, состоящей из алюминийкремнийсодержащего раствора и нерастворимых минеральных частиц, разбавления суспензии водой, отделения нерастворимых минеральных частиц от алюминийкремнийсодержащего раствора, причем расход кислоты задают с учетом стехиометрически необходимого количества для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами сырья, при этом в качестве алюмокремниевого сырья используют алюминиевый сплав системы алюминий - кремний, обработку которого осуществляют 9-12% водным раствором соляной кислоты при расходе кислоты 70-100% от стехиометрически необходимого количества при поддержании температуры в пределах 70-100°С.The technical result is achieved by the fact that the method for producing aluminum-silicon coagulant-flocculant includes processing crushed aluminum-silicon raw materials with an aqueous solution of hydrochloric acid while stirring and maintaining an elevated temperature to obtain a suspension consisting of an aluminum-silicon-containing solution and insoluble mineral particles, diluting the suspension with water, separating insoluble mineral particles from aluminum-silicon-containing solution, and the acid consumption is set taking into account the stoichiometrically required amount for interaction with the acid-soluble components of the raw material, while aluminum alloy of the aluminum-silicon system is used as the aluminum-silicon raw material, the processing of which is carried out with a 9-12% aqueous solution of hydrochloric acid at an acid consumption of 70-100% from the stoichiometrically required amount while maintaining the temperature within 70-100°C.

Для осуществления способа проводят обработку измельченного алюминиевого сплава системы алюминий-кремний (Межгосударственный стандарт «Алюминий и сплавы алюминиевые» таблица 4 ГОСТ 4784-2019) 9-12% раствором соляной кислоты при расходе кислоты 70-100% от стехиометрически необходимого количества в течение 5-120 секунд при поддержании температуры в пределах 70-100°С. Полученную суспензию, состоящую из алюминийкремнийсодержащего раствора и нерастворимых минеральных частиц, разбавляют водой и отделяют нерастворимые минеральные частицы от алюминийкремнийсодержащего раствора коагулянта-флокулянта-ACAFC. Способ обеспечивает повышение эффективности получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта-ACAFC за счет интенсификации способа, обеспечивает степень полимеризации кремнекислоты при кислотной обработке сырья до 82%. To implement the method, crushed aluminum alloy of the aluminum-silicon system (Interstate standard "Aluminum and aluminum alloys" table 4 GOST 4784-2019) is processed with 9-12% hydrochloric acid solution at an acid consumption of 70-100% of the stoichiometrically required amount for 5- 120 seconds while maintaining the temperature within 70-100°C. The resulting suspension, consisting of an aluminum-silicon-containing solution and insoluble mineral particles, is diluted with water and the insoluble mineral particles are separated from the aluminum-silicon-containing solution of the coagulant-flocculant-ACAFC. The method provides an increase in the efficiency of obtaining aluminum-silicon coagulant-flocculant-ACAFC due to the intensification of the method, provides the degree of polymerization of silicic acid during acid treatment of raw materials up to 82%.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем. Кислотное разложение измельченного алюминиевого сплава (Fe)2OAl2O3 ·2SiO2 , входящего в состав алюминиевого сплава сырья, сопровождается переводом в раствор не только кислоторастворимых компонентов Al2O3 , Fe2O, но и его кремниевой составляющей. Разложение алюминиевого сплава солянокислым раствором осуществляется согласно реакции: (Fe)2OAl2O3·2SiO2 + 8H+ +8Cl- + nH2O → 2(Fe)+ + 2Al3+ + 8H+ + 8Cl- + 2SiO4 4-+nH2O → 2(Fe)+ + 2Al3+ + 8Cl- + 2Si(OH)4 + nH2O. Компенсация положительно заряженными ионами водорода отрицательного заряда иона SiO4 4- приводит к тому, что конечным продуктом реакции являются соли алюминия, щелочных элементов и слабодиссоциированная метакремниевая кислота (Si(OH)4=H4SiO4), которая, полимеризуясь, образует последовательно коллоидные частицы, золи и гели. Скорость процесса полимеризации, а следовательно, и характер получаемых продуктов, определяется концентрацией кремнекислоты в растворах и их температурой. The essence of the claimed invention is as follows. Acid decomposition of crushed aluminum alloy (Fe) 2 OAl 2 O 3 2SiO 2 , which is part of the raw aluminum alloy, is accompanied by the transfer of not only the acid-soluble components of Al 2 O 3 , Fe 2 O, but also its silicon component into the solution. The decomposition of an aluminum alloy with a hydrochloric acid solution is carried out according to the reaction: (Fe) 2 OAl 2 O 3 2SiO 2 + 8H + +8Cl - + nH2O → 2(Fe) + + 2Al 3+ + 8H + + 8Cl - + 2SiO 4 4- + nH 2 O → 2(Fe) + + 2Al 3+ + 8Cl - + 2Si(OH) 4 + nH 2 O. Compensation by positively charged hydrogen ions of the negative charge of the SiO 4 4 ion leads to the fact that the end product of the reaction are aluminum salts , alkaline elements and weakly dissociated metasilicic acid (Si(OH) 4 =H 4 SiO 4 ), which, when polymerized, sequentially forms colloidal particles, sols and gels. The rate of the polymerization process, and hence the nature of the products obtained, is determined by the concentration of silicic acid in solutions and their temperature.

При использовании полученных растворов в процессах водоочистки кремнекислота наиболее эффективно проявляет флокулирующее действие в том случае, если она находится в растворе в виде золя. Это обусловливает необходимость выдержки (вызревания) кремнеземсодержащего раствора коагулянта-флокулянта-ACAFC. Кроме того, кислотное разложение сплава алюминия в силу его высокой химической активности проходит очень быстро и сопровождается выделением до 240 кал тепла на 1 г сплава алюминия. Было установлено, что практически полное разложение сплава алюминия 9-12% соляной кислотной происходит в течение 5-120 секунд при поддержании температуры реакционной массы в пределах 70-90°С за счет теплоты реакции и начальной температуры используемой кислоты. При соблюдении этих параметров продукты реакции сохраняют жидкотекучесть, что свидетельствует лишь о частичной полимеризации переходящей в раствор кремнекислоты без образования гелеобразных масс. When using the obtained solutions in water purification processes, silicic acid most effectively exhibits a flocculating effect if it is in solution in the form of a sol. This necessitates holding (maturing) of the silica-containing solution of the coagulant-flocculant-ACAFC. In addition, the acid decomposition of the aluminum alloy, due to its high chemical activity, is very fast and is accompanied by the release of up to 240 cal of heat per 1 g of the aluminum alloy. It was found that almost complete decomposition of the aluminum alloy with 9-12% hydrochloric acid occurs within 5-120 seconds while maintaining the temperature of the reaction mass within 70-90°C due to the heat of reaction and the initial temperature of the acid used. If these parameters are observed, the reaction products retain fluidity, which indicates only partial polymerization of silicic acid passing into the solution without the formation of gel-like masses.

Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом. Использование при обработке алюмокремнийсодержащего сырья водного раствора соляной кислоты с концентрацией 9-12% обеспечивает в течение короткого периода взаимодействия необходимую степень разложения кремния в алюмокремнийсодержащем сырье и требуемый температурный режим при снижении объема материальных потоков. При концентрации раствора соляной кислоты менее 7% не обеспечивается необходимый температурный режим за счет теплоты реакции, возрастает длительность обработки и получается суспензия с недостаточной степенью полимеризации кремнекислоты. При повышении концентрации кислоты выше 14% снижается извлечение алюминия и кремния в раствор вследствие недостатка жидкой фазы в системе, увеличивается опасность получения гелеобразных продуктов реакции в процессе разложения сырья. При этом температура реакционной массы повышается выше 100°С, что вызывает сильное парообразование и может привести к выбросу продуктов из реактора. The essential features of the claimed invention, which determine the scope of legal protection and are sufficient to obtain the above technical result, perform the functions and correlate with the result as follows. The use of an aqueous solution of hydrochloric acid with a concentration of 9-12% in the processing of aluminosilicon-containing raw materials provides, within a short period of interaction, the necessary degree of decomposition of silicon in aluminosilicon-containing raw materials and the required temperature regime while reducing the volume of material flows. When the concentration of the hydrochloric acid solution is less than 7%, the required temperature regime is not provided due to the heat of reaction, the processing time increases and a suspension with an insufficient degree of polymerization of silicic acid is obtained. With an increase in the acid concentration above 14%, the extraction of aluminum and silicon into the solution decreases due to the lack of a liquid phase in the system, and the risk of obtaining gel-like reaction products during the decomposition of raw materials increases. In this case, the temperature of the reaction mass rises above 100°C, which causes strong vaporization and can lead to the ejection of products from the reactor.

Расход кислоты 70-100% от стехиометрически необходимого количества позволяет регулировать pH получаемой суспензии и соответственно алюминийкремнийсодержащего раствора. Расход кислоты менее 70% от стехиометрически необходимого количества приводит к существенному снижению извлечения алюминия и кремния, а расход кислоты более 100% нежелателен по причине закисления получаемого коагулянта-флокулянта при том же извлечении алюминия и кремния. При расходе кислоты в пределах 70-80% получают растворы коагулянта-флокулянта с pH 2,5-3,2 для обработки подкисленных вод, а при расходе 90-100% - с pH 1,0-2,5 для обработки подщелоченных вод.The acid consumption of 70-100% of the stoichiometrically required amount allows you to adjust the pH of the resulting suspension and, accordingly, the aluminum-silicon-containing solution. An acid consumption of less than 70% of the stoichiometrically required amount leads to a significant decrease in the extraction of aluminum and silicon, and an acid consumption of more than 100% is undesirable due to the acidification of the resulting coagulant-flocculating agent with the same extraction of aluminum and silicon. At acid consumption in the range of 70-80%, coagulant-flocculant solutions are obtained with a pH of 2.5-3.2 for treating acidified waters, and at a consumption of 90-100% - with a pH of 1.0-2.5 for treating alkalized waters.

Поддержание температуры в пределах 70-100°С позволяет рационально использовать теплоту реакции разложения сырья и обеспечить в выбранном интервале концентраций растворов соляной кислоты необходимую степень полимеризации кремнекислоты при кислотной обработке сырья. При температуре менее 70°С снижается степень полимеризации кремнекислоты, а увеличение температуры более 90°С нежелательно по причине образования гелеобразных продуктов реакции и повышенного паровыделения, которое может привести к выбросу продуктов из реактора, и риска желатинизации продуктов реакции в процессе кислотной обработки. Maintaining the temperature within 70-100°C makes it possible to rationally use the heat of reaction of decomposition of raw materials and to provide the necessary degree of polymerization of silicic acid in the selected range of concentrations of hydrochloric acid solutions during acid processing of raw materials. At a temperature of less than 70°C, the degree of polymerization of silicic acid decreases, and an increase in temperature above 90°C is undesirable due to the formation of gel-like reaction products and increased vapor evolution, which can lead to the release of products from the reactor, and the risk of gelatinization of the reaction products during acid treatment.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в повышении эффективности очистки воды алюмокремниевым коагулянтом-флокулянтом-ACAFC за счет интенсификации способа, обеспечения более высокой степени полимеризации кремнекислоты при кислотной обработке сырья и увеличения степени извлечения из него алюминия и кремния. The combination of the above features is necessary and sufficient to achieve the technical result of the invention, which consists in increasing the efficiency of water treatment with aluminum-silicon coagulant-flocculating agent-ACAFC by intensifying the method, providing a higher degree of polymerization of silicic acid during acid treatment of raw materials and increasing the degree of extraction of aluminum and silicon from it.

В частном случае осуществления изобретения предпочтительны следующие режимные параметры. In a particular case of the invention, the following operating parameters are preferred.

Разбавление суспензии водой до обеспечения концентрации SiO2 в растворе предпочтительно не более 40 г/л обусловлено тем, что при более высокой концентрации SiO2 образующаяся при солянокислотной обработке суспензия становится склонной к быстрой желатинизации. Во избежание этого полученную реакционную массу на выходе из реактора необходимо разбавлять водой, причем степень разбавления определяется в каждом конкретном случае сроками использования полученного реагента для водоочистки. При этом чем более длительный срок хранения, тем выше должна быть степень разбавления. Если суспензию подают непосредственно на водоочистку, то разбавление суспензии происходит при ее смешении с очищаемой водой. Dilution of the suspension with water to ensure the concentration of SiO 2 in the solution is preferably not more than 40 g/l due to the fact that at a higher concentration of SiO 2 resulting from hydrochloric acid treatment, the suspension becomes prone to rapid gelatinization. To avoid this, the resulting reaction mass at the outlet of the reactor must be diluted with water, and the degree of dilution is determined in each case by the timing of the use of the obtained reagent for water treatment. The longer the shelf life, the higher the dilution ratio should be. If the suspension is fed directly to the water purification, then the suspension is diluted when it is mixed with the water to be purified.

Вышеуказанный частный признак изобретения позволяет осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения повышения эффективности получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта-ACAFC. The above particular feature of the invention allows the method to be carried out in the optimal mode from the point of view of increasing the efficiency of obtaining alumina-silicon coagulant-flocculating agent-ACAFC.

В общем случае способ получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта для очистки воды согласно изобретению осуществляют следующим образом: In general, the method of obtaining alumina-silicon coagulant-flocculating agent for water purification according to the invention is carried out as follows:

В качестве алюмокремнийсодержащего сырья используют измельченный алюминиевый сплав системы алюминий-кремний (Межгосударственный стандарт «Алюминий и сплавы алюминиевые» таблица 4). As aluminosilicon-containing raw materials, crushed aluminum alloy of the aluminum-silicon system is used (Interstate standard "Aluminum and aluminum alloys" table 4).

Осуществляют интенсивное смешение в теплоизолированном реакторе воды и 9-12% раствора соляной кислоты, в который быстро вводят измельченное алюмокремнийсодержащее сырье. Расход кислоты задают с учетом стехиометрически необходимого количества для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами алюмокремнийсодержащего сырья. Изменением расхода кислоты в пределах 70-100% обеспечивается необходимый pH получаемого коагулянта-флокулянта. Смешение вышеуказанных компонентов может быть и иным: они могут смешиваться одновременно или путем предварительного смешения алюмокремнийсодержащего сырья с водой как в реакторе, так и вне его и введения в образовавшуюся суспензию необходимого количества 9-12% соляной кислоты, или другим технологически приемлемым путем. Температуру обработки сырья в выбранных пределах 70-90°С регулируют путем нагрева или охлаждения приготовленного раствора 9-12% соляной кислоты указанной концентрации с учетом теплоты реакции. Кислотную обработку сырья ведут при интенсивном перемешивании в течение 5-120 секунд с получением суспензии, состоящей из концентрированного алюминийкремнийсодержащего раствора, в котором SiO2 присутствует в частично полимеризованном виде, и нерастворимых минеральных частиц. Для исключения желатинизации суспензию разбавляют водой, количество которой обусловлено сроками хранения и транспортировки коагулянта-флокулянта. Предпочтительно разбавлять суспензию водой до обеспечения концентрации SiO2 не более 40 г/л с последующим отстаиванием и отделением нерастворимых минеральных частиц от алюминийкремнийсодержащего раствора. Длительность отстаивания суспензии обусловлена различными факторами, в частности количеством присутствующих в ней тонкодисперсных взвесей нерастворимых минеральных частиц, которые могут играть положительную роль при водоочистке, выполняя функцию "утяжелителей", повышающих скорость осаждения коагуляционных осадков, образующихся при обработке воды. Отделение алюминийкремнийсодержащего раствора от осадка нерастворимых минеральных частиц можно осуществить декантацией, фильтрацией или центрифугированием с последующей промывкой осадка. Полученную суспензию коагулянта-флокулянта можно сразу же подавать на водоочистку, при этом разбавление суспензии происходит при ее смешении с очищаемой водой. Intensive mixing is carried out in a heat-insulated reactor of water and 9-12% hydrochloric acid solution, into which crushed aluminum-silicon-containing raw materials are quickly introduced. The acid consumption is set taking into account the stoichiometrically required amount for interaction with the acid-soluble components of the aluminum-silicon-containing raw material. Changing the consumption of acid in the range of 70-100% provides the required pH of the resulting coagulant-flocculating agent. The mixing of the above components can be different: they can be mixed simultaneously or by pre-mixing the aluminum-silicon-containing raw materials with water both in the reactor and outside it and introducing the required amount of 9-12% hydrochloric acid into the resulting suspension, or in another technologically acceptable way. The raw material processing temperature within the selected range of 70-90°C is controlled by heating or cooling the prepared solution of 9-12% hydrochloric acid of the specified concentration, taking into account the heat of reaction. Acid processing of raw materials is carried out with intensive stirring for 5-120 seconds to obtain a suspension consisting of a concentrated aluminum-silicon-containing solution, in which SiO 2 is present in a partially polymerized form, and insoluble mineral particles. To exclude gelatinization, the suspension is diluted with water, the amount of which is determined by the storage and transportation periods of the coagulant-flocculating agent. It is preferable to dilute the suspension with water until the concentration of SiO 2 is not more than 40 g/l, followed by settling and separating insoluble mineral particles from the aluminum-silicon-containing solution. The duration of suspension settling is due to various factors, in particular, the amount of finely dispersed suspensions of insoluble mineral particles present in it, which can play a positive role in water treatment, acting as "weighting agents" that increase the settling rate of coagulation deposits formed during water treatment. The separation of the aluminum-silicon-containing solution from the precipitate of insoluble mineral particles can be carried out by decantation, filtration or centrifugation followed by washing of the precipitate. The resulting suspension of the coagulant-flocculant can be immediately fed to the water treatment, while the suspension is diluted when it is mixed with the water to be purified.

Сущность и преимущества заявленного способа проиллюстрированы следующими примерами. The essence and advantages of the claimed method are illustrated by the following examples.

В реактор загружали 100 г солянокислого раствора с массовой долей HCl 12%, 400 г алюминиевого сплава АК12Д, 400 г воды. Полученная смесь нагревается при интенсивном перемешивании в герметичном реакторе до 90°C. После охлаждения отфильтровывают остаток алюминиевого сплава АК12Д. Получено 665 г коагулянта-флокулянта-ACAFC. Полученный коагулянт-флокулянт-ACAFC использовался при проведении лабораторных сравнительных испытаний для очистки сточной воды.The reactor was loaded with 100 g of a hydrochloric acid solution with a mass fraction of HCl 12%, 400 g of aluminum alloy AK12D, 400 g of water. The resulting mixture is heated with vigorous stirring in a sealed reactor to 90°C. After cooling, the rest of the aluminum alloy AK12D is filtered off. Received 665 g of coagulant-flocculating agent-ACAFC. The resulting coagulant-flocculant-ACAFC was used in laboratory comparative tests for wastewater treatment.

Пример 1.Example 1

Проводили коагулирование сточных вод на ООО «ЛТ-С» при добавлении коагулянта, полученного по настоящему изобретению в количестве 40мг/л. В Таблице 1 (см. в графической части) приведены показатели сточной воды после очистки. Для сравнения приведены показатели сточной воды после добавления коагулянта полиоксихлорид алюминия марки ПОХА-10.Wastewater coagulation was carried out at LT-S LLC with the addition of a coagulant obtained according to the present invention in an amount of 40 mg/l. Table 1 (see the graphic part) shows the indicators of waste water after treatment. For comparison, the indicators of waste water after adding the coagulant polyoxychloride aluminum brand POHA-10 are given.

Как видно из таблицы 1, реагент ACAFC показал более высокую эффективность очистки сточной воды от нефтепродуктов по сравнению с коагулянтом полиоксихлорид алюминия 10.As can be seen from Table 1, the ACAFC reagent showed a higher efficiency of wastewater treatment from oil products compared to the coagulant polyoxyaluminum 10.

Пример 2.Example 2

Проводили коагулирование сточных вод на ОЭЗ «А». В процессе лабораторных испытаний была выявлена эффективность очистки сточной воды на очистных сооружениях ОЭЗ «А» реагентом ACAFC как на воде из трубы с городскими стоками (таблица 3), так и на воде из трубы с промышленными стоками из ОЭЗ «А» (таблица 2). Wastewater was coagulated at the SEZ "A". In the process of laboratory tests, the efficiency of wastewater treatment at the treatment facilities of SEZ "A" with the ACAFC reagent was revealed both on water from a pipe with urban waste (Table 3) and on water from a pipe with industrial waste from SEZ "A" (Table 2) .

В Таблицах 2 и 3 (см. в графической части) приведены следующие показатели до и после коагуляции: химическое потребление кислорода (ХПК), биологическое потребление кислорода (БПК5), взвешенные вещества, ион аммония, нитрат ион, нитрит ион, сульфаты, анионные поверхностно-активные вещества (АПАВ), нефтепродукты, железо, алюминий, фосфаты, хлориды, сухой остаток, прозрачность и pH.Tables 2 and 3 (see the graphical part) show the following indicators before and after coagulation: chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD5), suspended solids, ammonium ion, nitrate ion, nitrite ion, sulfates, anionic surface -active substances (AS), petroleum products, iron, aluminum, phosphates, chlorides, dry residue, transparency and pH.

Стоки из ОЭЗ «А» после применения реагентов при выбранных дозировках очищаются по показателям ХПК на 20-44%, БПК5 - 20-44%, взвешенные вещества - 24-88%, фосфаты - 90%, нефтепродукты - 14-78%, нитраты - 21-57%, железо - 44-75%, ион аммония - 9-13%, наблюдается увеличение прозрачности воды на 70%. Наиболее эффективная дозировка по реагенту ACAFC 1,8 и 1,9 мл. Effluents from the SEZ "A" after the use of reagents at the selected dosages are cleaned in terms of COD by 20-44%, BOD5 - 20-44%, suspended solids - 24-88%, phosphates - 90%, oil products - 14-78%, nitrates - 21-57%, iron - 44-75%, ammonium ion - 9-13%, there is an increase in water transparency by 70%. The most effective dosage for the ACAFC reagent is 1.8 and 1.9 ml.

Стоки из города Е после применения реагентов при выбранных дозировках очищаются по показателям ХПК на 24-39%, БПК5 - 20-44%, взвешенные вещества- 72-84%, фосфаты - 52-87%, нефтепродукты - 21-63%, нитраты - 21-57%, железо - 39-79%, сульфаты - 6-18%, наблюдается увеличение прозрачности воды на 70%. Наиболее эффективная дозировка по реагенту ACAFC - 1,8 и 1,9 мл. Effluent from city E after the use of reagents at the selected dosages is cleaned in terms of COD by 24-39%, BOD5 - 20-44%, suspended solids - 72-84%, phosphates - 52-87%, oil products - 21-63%, nitrates - 21-57%, iron - 39-79%, sulfates - 6-18%, there is an increase in water transparency by 70%. The most effective dosage for the ACAFC reagent is 1.8 and 1.9 ml.

Коагуляция реагентом ACAFC воды из вторичного отстойника доказывает, что требуется дополнительная очистка, кроме имеющейся биологической. Так как результаты анализов после использования реагентов показывают значительное уменьшение: на 74% по фосфатам и на 60% по взвешенным веществам.Coagulation of water from the secondary clarifier with ACAFC proves that additional treatment is required, in addition to the existing biological one. Since the results of analyzes after using the reagents show a significant decrease: by 74% for phosphates and 60% for suspended solids.

Все это свидетельствует о том, что использование реагента значительно улучшит качество очищенной воды и разгрузит работу биологических сооружений.All this indicates that the use of the reagent will significantly improve the quality of treated water and relieve the work of biological structures.

Пример 3. Example 3

В процессе сравнительных лабораторных испытаний была выявлена эффективность очистки сточной воды на очистных сооружениях ООО «ЗН-П» реагентом ACAFC по сравнению с используемыми в настоящее время реагентами, в частности реагентом FLOQUAT 4540, используемым совместно с флокулянтом FLOPAM. Наиболее эффективным показал себя реагент ACAFC в дозировке 2,0 мл. Эффективность по снижению ХПК составила 30%. Также стоит отметить, что реагент ACAFC незначительно снизил рН. Используемые в настоящее время реагенты на очистных сооружениях не снизили ХПК, в одной пробе зафиксировано увеличение значения ХПК. Это свидетельствует о неэффективности используемых реагентов. Что в свою очередь приводит к большой нагрузке на биологические сооружения, так как перед поступлением в аэротенки в воде не уменьшаются показатели загрязнителей.In the process of comparative laboratory tests, the efficiency of wastewater treatment at the treatment facilities of ZN-P LLC with the ACAFC reagent was revealed in comparison with the currently used reagents, in particular, the FLOQUAT 4540 reagent used in conjunction with the FLOPAM flocculant. The ACAFC reagent at a dosage of 2.0 ml proved to be the most effective. The efficiency in reducing COD was 30%. It is also worth noting that the ACAFC reagent slightly lowered the pH. The reagents currently used at the wastewater treatment plant did not reduce COD, with one sample showing an increase in COD. This indicates the inefficiency of the reagents used. Which, in turn, leads to a large load on biological structures, since the indicators of pollutants in the water do not decrease before entering the aerotanks.

Claims (2)

1. Способ получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта, включающий обработку измельченного алюмокремниевого сырья водным раствором соляной кислоты при перемешивании и поддержании повышенной температуры с получением суспензии, состоящей из алюминийкремнийсодержащего раствора и нерастворимых минеральных частиц, разбавление суспензии водой, отделение нерастворимых минеральных частиц от алюминийкремнийсодержащего раствора, причем расход кислоты задают с учетом стехиометрически необходимого количества для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами сырья, отличающийся тем, что в качестве алюмокремниевого сырья используют алюминиевый сплав системы алюминий - кремний, обработку которого осуществляют 9-12% водным раствором соляной кислоты при расходе кислоты 70-100% от стехиометрически необходимого количества при поддержании температуры в пределах 70-100°С.1. A method for producing an aluminum-silicon coagulant-flocculant, which includes processing crushed aluminum-silicon raw materials with an aqueous solution of hydrochloric acid while stirring and maintaining an elevated temperature to obtain a suspension consisting of an aluminum-silicon-containing solution and insoluble mineral particles, diluting the suspension with water, separating insoluble mineral particles from an aluminum-silicon-containing solution, and the acid consumption is set taking into account the stoichiometrically required amount for interaction with the acid-soluble components of the raw material, characterized in that aluminum alloy of the aluminum-silicon system is used as the aluminum-silicon raw material, the processing of which is carried out with a 9-12% aqueous solution of hydrochloric acid at an acid consumption of 70-100% of stoichiometrically required amount while maintaining the temperature within 70-100°C. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что суспензию разбавляют водой до обеспечения концентрации SiO2 не более 40 г/л.2. The method according to claim 1, characterized in that the suspension is diluted with water to ensure the concentration of SiO 2 is not more than 40 g/l.
RU2021122671A 2021-07-29 2021-07-29 Method for obtaining an aluminum-silicon coagulant-flocculant RU2763356C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021122671A RU2763356C1 (en) 2021-07-29 2021-07-29 Method for obtaining an aluminum-silicon coagulant-flocculant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021122671A RU2763356C1 (en) 2021-07-29 2021-07-29 Method for obtaining an aluminum-silicon coagulant-flocculant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2763356C1 true RU2763356C1 (en) 2021-12-28

Family

ID=80039829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021122671A RU2763356C1 (en) 2021-07-29 2021-07-29 Method for obtaining an aluminum-silicon coagulant-flocculant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2763356C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2039711C1 (en) * 1992-02-25 1995-07-20 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН Method for production of coagulant
RU2421400C1 (en) * 2009-10-23 2011-06-20 Учреждение Российской академии наук Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Method of producing alumosilicic coagulant-flocculant
RU2624326C1 (en) * 2016-09-29 2017-07-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Method of producing alumosilicious coagulant

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2039711C1 (en) * 1992-02-25 1995-07-20 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН Method for production of coagulant
RU2421400C1 (en) * 2009-10-23 2011-06-20 Учреждение Российской академии наук Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Method of producing alumosilicic coagulant-flocculant
RU2624326C1 (en) * 2016-09-29 2017-07-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Method of producing alumosilicious coagulant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103342406B (en) Polymeric silicic acid-polyferric sulfate titanium inorganic macromolecular composite flocculant and preparation method and application thereof
CN112062249B (en) Silicon removal medicament, preparation method and application thereof
CN111498960A (en) Defluorination medicament and application thereof
CN111892142A (en) Silicon removal agent, silicon removal and hardness removal sewage treatment system and method
TWI382962B (en) Wastewater treatment with silicon powder
CN212450783U (en) Sewage treatment system for removing silicon and hardness
EP0551061B1 (en) Process for the preparation of a coagulating chemical
CN110683674A (en) Treatment method for synchronously removing fluorine and silicon compounds in wastewater
RU2421400C1 (en) Method of producing alumosilicic coagulant-flocculant
CN111606401A (en) Preparation method of high-purity polyaluminum chloride from water treatment inorganic flocculant
CN113354045B (en) Polysilicate aluminum ferric flocculant and preparation method and application thereof
JP4630240B2 (en) Treatment method for wastewater containing silicon powder
RU2763356C1 (en) Method for obtaining an aluminum-silicon coagulant-flocculant
JP4508600B2 (en) Method and apparatus for treating fluorine-containing wastewater
CN107698059A (en) A kind of phosphorus-containing wastewater contamination precipitation processing method
CN107739121A (en) A kind of further treatment technique of fluorine-containing silicon waste water
TWI574923B (en) Method for producing calcium fluoride by wastewater comprising hydrofluoric acid, hexafluoro silicate and hexafluoro aluminate
US7988866B2 (en) Method of treating fumed silica-containing drainage water
RU2195434C2 (en) Coagulant for cleaning natural and waste water, method of production and use of such coagulant
JP2010075928A (en) Treatment method and treatment device for fluorine-containing waste water
RU2131849C1 (en) Method of preparing coagulation-flocculation reagent and water treatment process
RU2818198C1 (en) Method for obtaining coagulant
Zouboulis et al. Inorganic pre-polymerized coagulants: current status and future trends
CN116534963B (en) Fluorine removing agent for acidic high-fluorine wastewater and use method thereof
JP4524796B2 (en) Method and apparatus for treating fluorine-containing wastewater