гранулированный фильтрующий материал

Формула изобретения

Гранулированный фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину, бой керамических изделий и доломит, отличающийся тем, что дополнительно содержит огнеупорную глину и формоотход, являющийся отходом сталеплавильного производства на основе кварцевого песка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кембрийская глина	33,0-47,0
огнеупорная глина	18,0-22,0
формоотход, являющийся отходом
сталеплавильного производства
на основе кварцевого песка	18,0-22,0
доломит	13,0-17,0
бой керамических изделий	4,0-6,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению гранулированного фильтрующего материала и может быть использовано в технологии очистки природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения и очистки сточных вод в фильтровальных сооружениях.

Известен гранулированный фильтрующий материал (RU № 2077380, В01J 20/02, 20/04, опубл. 20.04.1997) из глины и порошкообразного доломита в количестве 15-18% от массы глины.

Известен также фильтрующий материал, состоящий из кембрийской глины и порошкообразного доломита в количестве 10-20% от массы глины (RU № 2216385, B01D 39/06, B01J 20/02, опубл. 20.11.2003).

Однако эти фильтрующие материалы не обеспечивают эффективной очистки природных вод с высокой концентрацией гумусовых веществ, а также промышленных сточных вод, имеющих в своем составе ионы тяжелых металлов, таких как цинк, медь, кадмий и т.д.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому материалу является гранулированный фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину, доломит, гранитные отсевы, бой керамических изделий и стеклобой при следующем соотношении компонентов, мас.%: кембрийская глина 60,0-69,0, доломит 12,0-15,0, гранитные отсевы 12,0-14,0, бой керамических изделий 4,0-6,0, стеклобой 3,0-5,0 (RU № 2375101, B01D 39/06, опубл. 10.12.2009).

Недостатком этого фильтрующего материала является недостаточная сорбционная емкость по тяжелым металлам, например по кадмию и цинку.

Задача изобретения - создание фильтрующего материала с высокой сорбционной емкостью по тяжелым металлам.

Технический результат достигается тем, что фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину, бой керамических изделий и доломит, дополнительно содержит формоотход, являющийся отходом сталеплавильного производства, на основе кварцевого песка и огнеупорную глину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кембрийская глина	33,0-47,0
огнеупорная глина	18,0-22,0
формоотход, являющийся отходом
сталеплавильного производства,
на основе кварцевого песка	18,0-22,0
доломит	13,0-17,0
бой керамических изделий	4,0-6,0

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемый состав фильтрующего материала не известен, и данное техническое решение обладает новизной.

Кембрийская глина - легкоплавкая, полукислая, низкодисперсная, с низким содержанием крупнозернистых включений, насыпная плотность 1450 кг/м³, интервал спекания 50-100°С. Огнеупорная глина, например латненская, относится к глинам с повышенным содержанием плавней и высокой степенью измельчения частиц, часть которых имеет коллоидальный характер. Данные химического анализа глин представлены в таблице 1.

Таблица 1
Химический состав кембрийской и латненской глин, мас.%
Глина	SiO2	TiO2 + Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	K2O + Na2O	SO3	П.п.п.
кембрийская	62,83	17,29	6,64	1,24	2,73	4,5	0,54	4,26
латненская	47,4	36,7	0,9	0,4	0,04	0,11	-	11,5

Формоотход является отходом от сталеплавильного производства и на 98% состоит из кварцевого песка с остатками частично не выгоревшей органики и жидкого стекла. Возможно небольшое присутствие окалины.

Доломит - CaMg(CO₃)₂ - минерал группы карбонатов, по химическому составу двойной карбонат кальция и магния: СаСО₃·MgCO₃, содержит примеси глины, известняка. При температуре 600-700°С происходит диссоциация MgCO₃, при 830-900°С происходит диссоциация СаСО₃.

Бой обожженных керамических изделий состоит в основном из алюмосиликатов кальция и магния и кварца.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить технический результат. Совместное присутствие кембрийской и огнеупорной глин, доломита, боя керамических изделий, формоотхода, являющегося отходом сталеплавильного производства, на основе кварцевого песка приводит к появлению новых донорных активных центров, что увеличивает сорбционную емкость заявляемого материала.

Для изготовления фильтрующего материала дозируют и подвергают помолу в шаровой мельнице до остатка на сите 0,08 не более 1% кембрийскую и латненскую глины, доломит, формоотход, являющийся отходом сталеплавильного производства, на основе кварцевого песка, бой керамических изделий. Полученный шликер с влажностью 40-50% сушат в башенной распылительной сушилке (например, конструкции ПКБ НИИ Стройкерамика или СМК-148. Механическое оборудование керамических заводов / И.В.Бахталовский и др. - М.: Машиностроение, 1982. с.201). Суспензия подается в рабочее пространство сушильной камеры. Для распыления суспензии применяют механические форсунки. Сушка материала газами в кипящем слое заключается в псевдоожижении сыпучего материала горячим потоком газа и сушке его в «кипящем слое», что позволяет исключить процесс помола и грануляции массы и, кроме того, сократить потери массы и добиться получения стабильного зернового состава и шарообразной формы зерен. Полученный гранулированный материал с влажностью 6-8% обжигается при температуре 650-700°С.

Исходные компоненты при распылительной сушке и дальнейшем обжиге претерпевают определенные физико-химические превращения, формирующие пористую структуру фильтрующего материала. Кроме того, совместное присутствие кембрийской и латненской глин, доломита, боя керамических изделий, формоотхода приводит к появлению новых донорных активных центров, что увеличивает сорбционную емкость заявляемого материала. Испытания проводились по таким тяжелым металлам, как ионы кадмия, меди и цинка.

Сорбционная емкость определялась на основании данных технологического моделирования процесса очистки воды фильтрованием, выполняемого в соответствии с методикой, разработанной Д.М.Минцем (Технология очистки природных вод фильтрованием / Е.Г.Петров, П.П.Бегунов. - СПб., 2006. - 54 с.). Анализ таблицы показывает, что сорбционная емкость предлагаемого фильтрующего материала увеличивается на 30-50%.