Способ получения модифицированного шунгита

(51)7 01 20/30 КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Храпунов Владимир Евгеньевич Исакова Руфина Афанасьевна Володин Валерий Николаевич(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт металлургии и обогащения Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Центр химико-технологических исследований Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО ШУНГИТА(57) Изобретение относится к области получения сорбентов и может быть использовано в химической промышленности и области охраны окружающей среды. Способ получения модифицированного шунгита,используемого в качестве сорбента, включает дробление природного шунгита и его последующую термообработку, при этом шунгит после дробления подвергают измельчению и флотации эмульгированным керосином при расходе 200-300 г/т с последующей перечисткой жидким стеклом при расходе 150-200 г/т при рН среды 8,0-8,5 с получением концентрата, который подвергают псевдоожижению направленными колебаниями при 650-750 С и давлении менее 4 кПа. Способ позволяет получить сорбент с высокими сорбционными свойствами из шунгитсодержащих пород, преимущественно с низким содержанием углерода, содержащих примеси мышьяка и серы. 13791 Изобретение относится к области получения сорбентов и может быть использовано в химической промышленности и области охраны окружающей среды. Известен способ получения гранулированного адсорбента (а. с. СССР 822881, В 01 20/02, С 02 1/28, 1981), включающий обработку шунгита (фракцию крупностью менее 10 мкм) основным нитратом алюминия, в котором полученный продукт дополнительно обрабатывают смесью, содержащей жидкое стекло (3-5 ) и оксид магния (3-5 от веса адсорбента) с последующим прокаливанием при 600-610 С в течение 90-120 мин и обработкой серной кислотой. В данном способе используется шунгит (аморфный углерод с метастабильной структурой) с содержанием углерода не менее 20-30 . Способ не может быть применен к шунгитсодержащим материалам с низким содержанием углерода. Известно также использование в качестве сорбента (а. с. СССР 1433901, С 02 1/28, 1988) смеси шунгита, содержащего 10-30 углерода, измельченного до крупности 0,5-3,0 мм и термообработанного при 150-200 С, с углеродным волокном в количестве 10-30 , остальное шунгит. В этом способе помимо углеродного волокна также предусмотрено использование относительно богатого по содержанию углерода сырья, что потенциально уменьшает количество сырьевых ресурсов. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ модифицирования природного сорбента шунгита (патент Российской Федерации 2060817, В 01 20/30,20/02, 1996), включающий дробление, сортировку и термообработку шунгита при 500-550 С в течение 2-3 часов. Способ предполагает некоторое обогащение сырья углеродом при дроблении и последующей сортировке породы, однако, учитывая мелкую вкрапленность шунгитовых зерен (5-50 мкм), процесс неэффективен при использовании шунгитсодержащих пород с содержанием углерода менее 10. Кроме того, присутствие в породе серу- и мышьяксодержащих минералов снижает качество модифицированного сорбента, что также накладывает ограничения по составу используемого сырья. Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения модифицированного шунгита, используемого в качестве сорбента, из шунгитсодержащих пород, преимущественно с низким содержанием углерода, содержащих примеси серы и мышьяка. Для решения поставленной задачи в способе получения модифицированного шунгита, включающем дробление природного шунгита и его последующую термообработку, согласно изобретению,шунгит после дробления подвергают измельчению и флотации эмульгированным керосином при расходе 200-300 г/т с последующей перечисткой жидким стеклом при расходе 150-200 г/т при рН среды 8,08,5 с получением концентрата, который подвергают псевдоожижению направленными колебаниями при 650-750 С и давлении менее 4 кПа. Суть изобретения заключается в следующем. 2 Использование флотации позволяет получить обогащенный шунгитом концентрат из пород с малым содержанием углерода, который после модифицирования может быть использован в качестве сорбента, при этом измельчение после дробления обеспечивает собственно процесс флотационного обогащения. Использование керосина в качестве флотореагента является наиболее приемлемым при обогащении углеродсодержащих материалов, а его эмульгирование снижает удельный расход. Удельный расход керосина 200-300 г/т при флотации является оптимальным с точки зрения извлечения шунгита в концентрат, уменьшение расхода менее 200 г/т снижает это извлечение, увеличение более 300 г/т экономически нецелесообразно. Использование на стадии перечистки шунгитового концентрата жидкого стекла при расходе 150-200 г/т также является оптимальным для этой операции. Уменьшение расхода жидкого стекла менее 150 г/т снижает извлечение шунгита в концентрат, а превышение более 200 г/т не сопровождается увеличением извлечения флотируемого компонента. Кроме того, использование жидкого стекла положительно сказывается на модифицировании собственно шунгита. Поддержание рН среды в интервале 8,0-8,5 является наиболее оптимальным при проведении процесса обогащения породы. Значения рН вне указанного интервала ухудшают показатели процесса флотации. Полученный в результате флотации и перечистки концентрат подвергают термообработке, которую осуществляют псевдоожижением направленными колебаниями при 650-750 С и давлении менее 4 кПа. При этом модифицирование шунгита в концентрате при 650-750 С и давлении менее 4 кПа сопровождается увеличением количества пор размером 10-20 нм, наиболее предпочтительных для сорбции. Кроме того, указанные условия наиболее приемлемы для удаления из концентрата серы и мышьяка, извлекаемых частично из руды при флотации. Уменьшение температуры менее 650 С ухудшает порообразование и удаление вредных для сорбента примесей, а увеличение более 750 С не улучшает показатели модифицирования. Псевдоожижение концентрата при термообработке сопровождается интенсивным перемешиванием концентрата, что в свою очередь обеспечивает постоянство температурного режима, вынос частиц материала из нижних слоев к поверхности, где происходит интенсивное удаление газообразных составляющих, открытие пор и сублимация вредных примесей в условиях низкого давления. Повышение давления более 4 кПа ухудшает удаление газообразных и вредных примесей и при наличии кислорода в газовой фазе сопровождается оксидированием углерода шунгита. Предлагаемое изобретение использовано при получении модифицированного шунгита из шунгитсодержащей руды. Для получения концентрата использовали руду со средним содержанием, мас. 7,1 С 5,4 СО 3 2,3 СаО 52,5 О 2 16,5 А 2 О 3 0,0852,45,80,3 . В руде представлены 13791 шунгитовая составляющая, кварц, карбонаты сидерит еСО 3 и анкерит (3)2, графитизированные участки, зерна пирита, связанные с шунгитовой составляющей и кварцем, единичные зерна арсенопирита. Для флотации использовали измельченную руду,в которой фракция 74 мкм составляла около 80 . В качестве собирателя для углеродсодержащих пород на первой основной стадии флотации использовали эмульгированный ультразвуком керосин при расходе 200-300 г/т и вспениватель (Т-80) около 300 г/т, для перечистки (вторая стадия флотации) расход жидкого стекла колебался в пределах 150-200 г/т и вспенивателя (Т-80) около 50 г/т. Время основной флотации и перечистки 15 мин при рН среды 8,08,5. В результате получена партия флотационного шунгитового концентрата со средним содержанием,мас. 27,6 С 7,9 СО 3 2,8 СаО 46,4 2 14,8 А 2 О 3 0,0875,52,2 . Модифицирование шунгита производили на вибровакуумной установке с псевдоожижением концентрата направленными колебаниями при производительности 200 кг/сутки, температуре 650-750 С и давлении менее 4 кПа. После модифицирования концентрат содержал, ма. 25,3 С 0,0283,30,4 . Выход составил 98 . Сорбционные свойства модифицированного шунгита, полученного из бедных по содержанию углерода пород, испытывали по отношению к органическим веществам, ионам тяжелых цветных металлов и токсичным газам в сравнении с синтетическим минеральным сорбентом - цеолитом и березовым активированным углем. При сорбции бензина из водных эмульсий с исходным содержанием углерода 4800 мг/дм 3 остаточное содержание углерода составило после очистки на модифицированном шунгите 86 (степень очистки 98,2 ), на цеолите - 1800 (25,8 ), на активированном угле 43 мг/ дм 3 (99,1 ) соответственно. Сорбцию ионов тяжелых цветных металлов производили из растворов сернокислых солей меди и цинка и нитрата свинца с исходным содержанием каждого металла 100 мг/дм 3. После очистки на модифицированном шунгите содержание меди составило 11,7 цинка - 3,7 свинца - 2,9 мг/ дм 3, на активированном угле - 0,4 0,7 и 0,3 мг/ дм 3 соответственно. Степень очистки растворов от меди на шунгите составила 88,3 , на угле 99,6 от цинка- 96,3 и 99,3 от свинца 90,1 и 92,7 соответственно. При очистке газов от хлора, диоксида серы и аммиака пропусканием потока через слой сорбента емкость составила для модифицированного шунгита по хлору 60-65 мг/т сорбента, по диоксиду серы 3840, по аммиаку 3,8-3,9 для цеолита - 80-82, 30-32,10-12 для активированного угля 130-135, 120-126 и 46-48 мг/т соответственно. Таким образом, результаты проведенных испытаний показывают, что модифицированный шунгит,полученный предлагаемым способом из бедных по содержанию углерода пород с примесями мышьяка и серы, характеризуется высокими сорбционными свойствами, приближающимися по степени очистки от ряда примесей к сорбционным свойствам активированного угля и сопоставимы, а по некоторым примесям превышают результаты очистки на цеолите. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения модифицированного шунгита,используемого в качестве сорбента, включающий дробление природного шунгита и его последующую термообработку, отличающийся тем, что шунгит после дробления подвергают измельчению и флотации эмульгированным керосином при расходе 200300 г/т с последующей перечисткой жидким стеклом при расходе 150-200 г/т при рН среды 8,0-8,5 с получением концентрата, который подвергают псевдоожижению направленными колебаниями при 650-750 С и давлении менее 4 кПа.