CC BY
47
5. И.В. Иванов, E.E. Лаухина, В.М. Буданов, В.Н. Лаухин, B.C. Лебедев, С.М. Долотов, C. Rovira, J. Veciana, В.Ф. Травень, Интеграл, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012, №1, 30-32.
6. В.Ф. Травень, И.В. Иванов, С.М. Долотов, Интеграл, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012,63, №1, 124-5.
УДК 628.3.70.25 Е.Н. Кузин
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
КОАГУЛЯЦИОННЫЕСВОЙСТВАТВЕРДОГОАЛЮМОКРЕМНИЕВОГОФЛ ОКУЛЯНТА
Методом распылительной сушки получены отвержденные формы алюмокремние-вого флокулянта-коагулянта. Установлено, что конечным продуктом отверждения является сульфат алюминия и нерастворимый диоксид кремния Изучена эффективность очистки модельных сточных вод от взвешенных веществ и железа в сравнении с сульфатом алюминия. Доказано, что процесс сушки приводит к потере флокуляционных свойств алюмокрем-ниевого коагулянта-флокулянта.
The solid forms of an aluminium-silicate flocculate-coagulant were received by the drying. It is established that the final product of a solids process is sulfate of aluminum and insoluble dioxide of silicon. Was studied efficiency of purification of modeling sewage from the weighed substances and iron in comparison with aluminum sulfate. It is proved that process of drying leads to loss of flocculate properties of solution of an aluminium-silicate flocculate-coagulant.
Нефелин - алюмосиликат калия и натрия ортокремневой кислоты (Na,K)AlSiO4 является побочным продуктом флотационного обогащения апатит-нефелиновых руд. Самым крупным в Российской федерации месторождением апатита является Хибинский массив (Кольский полуостров), где добывают и обогащают апатит, располагая на хранение нефелиновые отходы (хвосты).
Основными продуктами переработки нефелиновых хвостов могли бы стать алюминий, сода, цемент и другие продукты, однако до настоящего времени комплексная переработка нефелина не производится.
Получение алюмокремниевого флокулянта-коагулянта (АКФК) является одним из направлений переработки нефелиновых хвостов. АКФК получают вскрытием нефелина (хвостов) 10%-ной серной кислотой, с образованием раствора, содержащего сульфат алюминия и активную кремниевую кислоту.
Широкое использование АКФК в процессах водоочистки осложняется специфическими свойствами жидкого продукта, а также проблемой его доставки до потребителя. Активная кремниевая кислота, входящая в состав раствора АКФК, имеет в своем составе силанольные группы (=Si - OH), способные к реакции поликонденсации с образованием силоксановых связей (=Si - O - Si=), которые, в свою очередь, приводят к образованию полимеризованной кремниевой кислоты с последующим переходом раствора в гель [1]. Уже через неделю хранения неразбавленного раствора АКФК концентрация активной кремниевой кислоты в нем снижается на 90 %, что негативно сказывается на флокуляционных свойствах реагента. Экспериментально было установлено, что наибольшее
влияние на скорость гелеобразования оказывает исходная концентрация активной кремниевой кислоты (Рис. 1).
Из представленных на рисунке данных следует, что разбавление исходного раствора АКФК незначительно замедляет процесс гелирования, но не решает проблему хранения продукционного раствора АКФК.
t, сутки
1 - Исходный раствор; 2 - разбавленный в 2 раза; 3 - разбавленный в 4 раза;
4 - разбавленный в 6 раз.
Рис. 1. Полимеризация активной кремниевой кислоты.
С целью увеличения срока хранения, а также снижения транспортных затрат, целесообразно производить отвержденную форму АКФК. В лаборатории Международного учебно-научного центра трансфера фармацевтических и биотехнологий и на кафедре промышленной экологии Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева методом распылительной сушки были получены образцы твердого коагулянта при температурах 130°, 150° и 170° С. Выход твердого продукта составляет около 100 г на 1 литр исходного раствора АКФК. Содержание активных компонентов и, соответственно, выход твердого продукта, казалось бы, можно повысить, увеличивая концентрацию серной кислоты при вскрытии нефелина или хвостов флотационного обогащения. Однако высокое содержание кремния в нефелине приводит к тому, что при повышении концентрации кислоты в раствор переходит такое количество соединений кремния, что уже в процессе вскрытия сырья образуется гель, содержание алюминия в котором возрастает незначительно по сравнению с традиционной технологией получения АКФК [2].
Установлено, что в процессе сушки около 95 % активной кремниевой кислоты переходит в нерастворимый в воде диоксид кремния и только около 5% кремниевой кислоты в сухом продукте представлено водорастворимыми формами кремния. Данное превращение негативно сказывается на флокуля-ционных свойствах АКФК, но в тоже время предохраняет в дальнейшем раствор реагента от гелирования. В составе сухого продукта было обнаружено ~ 95 % исходного алюминия предположительно в форме кристаллогидрата Al2(SO4)3-nH2O.
Определены флокуляционо-коагуляционые свойств осушенных форм АКФК на модельных растворах сточных вод, содержащих ионы железа (1,56 мг/л) и взвешенные вещества (500 мг/л) в сравнении с сульфатом алюминия.
Установлено что, эффективность очистки сточных вод от ионов Бе по обоим коагулянтам составила около 90%. Степень очистки от взвешенных веществ для отвержденной формы АКФК достигает 95 %, в то время как для сульфата алюминия не превышает 90% (табл.1), что связано, вероятно, с присутствием в твердом продукте остаточных количеств соединений кремния.
Табл. 1.Эффективность очистки модельных сточных вод от взвешенных ве-_ществ и ионов железа._
Эффективность очистки, %
Взвешенные вещества Ионы железа
Концентрация реагента (мг А1203/л) 90 112,5 135 9 18 27
СА 88,5 89,4 89,4 90,6 90,6 90,6
АКФК тв. 96,7 97,3 96,7 91,6 86,7 84,0
Таким образом, можно сделать вывод, что независимо от температуры сушки растворов АКФК конечным продуктом является сульфат алюминия, с небольшими примесями диоксида кремния. При растворении твердого коагулянта в воде для использования в процессах водоочистки тонкодиспер-гированный диоксид кремния распределяется в объеме раствора, выполняя роль замутнителя и способствуя протеканию коагуляционной очистки.
Учитывая, что в качестве сырья для получения сульфата алюминия по предлагаемой технологии можно использовать многотоннажные отходы, накопленные в хвостохранилищах вблизи г. Апатиты, а также простейшую технологию получения отвержденной формы коагулянта, можно рассмотреть вопрос об использовании нефелиновых хвостов в качестве сырья для получения дешевого сульфата алюминия. Для этого необходима оптимизация параметров процесса сушки с целью снижения энергозатрат и увеличения выхода конечного продукта.
Библиографические ссылки
1. Химия и технология нанодисперсных оксидов / Н. А. Шабанова, В.В.Попов, П.Д. Саркисов / Под. Ред - М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. - 309 с.: ил.
2. Пат. РФ 2225838 Способ получения алюмосиликатного коагулянта С01Б7/56 / Н.Е. Кручинина, В.Н. Турниер, Б.С. Лисюк, В. Ким; ООО "Наука, экология, техника". - 26.11.2002, № 2002131688/15, Опубл. 20.03.2004.
