187328. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ásványi eredetű iszapok víztelenítésére
1 187 328 2 A találmány tárgya eljárás ásványi eredetű szilárd anyagokat tartalmazó vizes szuszpenziók (iszapok) szilárd fázisának elválasztására a folyadékfázist képző víztől, vagyis eljárás ásványi eredetű iszapok víztelenítésére. A találmány szerinti eljárás különösen az ásványok előkészítése, ércek dúsítása, valamint a szénelőkészítés, nedves porleválasztás, az iszapolással végzett földmunkálatok és a szennyvizek tisztítása során keletkező - az eddig ismert módszerekkel nehezen vízteleníthető, környezetvédelmi és gazdaságossági szempontokból egyaránt súlyos problémát okozó - finom iszapok feldolgozása vagy kiküszöbölése terén alkalmazható előnyösen. Az említett finom iszap feldolgozásával, illetőleg elhelyezésével kapcsolatos feladatok megoldására már számos eljárást javasoltak, amelyek többnyire flotációs, flokkulációs, ülepítési, centrifugálási vagy szűrési műveleteken, vagy ezek kombinációin alapultak. Elsősorban fiokkulálószereknek az iszaphoz való adása útján igyekeztek az iszap ülepíthetőségét és a szilárd részecskéknek a vízfázistól való elkülöníthetőségét javítani. Minthogy azonban ilyen módon csak igen korlátozott mértékű javulás érhető el, különféle eljárásokat javasoltak a flokkulálószerek hatásának növelésére. így a 1 119 826 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás szerint a flokkulálószert két részletben adják az iszaphoz először csak annyit, hogy a pelyhesedés éppen meginduljon, majd a leülepedett iszapot elkülönítik a vizes fázis főtömegétől, és szűrés előtt újabb adag flokkulálószerrel kezelik. A 3 398 093 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint először vegyszer hozzáadása nélkül ülepítik az iszapot, majd az így sűrített zagyot flokkulálószer hozzáadása után viszik centrifugára. Ugyancsak fiokkulálószereknek, mégpedig nagy molekulasúlyú szerves polielektrolitoknak vagy vas (Ill)-sóknak a hozzáadását javasolják az iszaphoz több lépésben, az iszap ülepíthetőségének javítására a 155 111. sz. magyar szabadalmi leírásban. Mindezek az eljárások azonban az idézett leírások adatszolgáltatása szerint is csak az iszapok ülepíthetőségének korlátozott mértékű javulását eredményezik; az iszap szűrhetőségét a flokkulálószer hozzáadása egymagában nem javítja lényegesen, az óránkénti szűrési teljesítmény általában 10 kg/m2 és 60 kg/m2 között van, és csak különösen kedvező granulometriai eloszlású iszapoknál éri el az óránkénti 150 kg/m2 körüli teljesítményt. A leszűrt iszap visszamaradó nedvességtartalma 30 súly% és 50 súly% között van (holott a kívánatos érték 20-30 súly% lenne), de még a 30-35 súly% közötti visszamaradó nedvességtartalom is csak drága gépi berendezéssel, sok vegyszeradalékkal, többlépéses eljárással érhető el (vesd össze pl. 151 111. sz. magyar szabadalmi leírás). Egyes szerzők elméleti alapon is vizsgálják a különféle flokkulálószerek alkalmazási lehetőségeit, így J. Maibecs (Vodni Hospod - B 25 (10), 259-261 (1975)) egy kationos polielektrolitnak, továbbá vas(III)-kloridnak és alumínium-szulfátnak a víz lebegő szennyeződéseinek szürhetőségére gyakorolt hatását. P. Biddle és J. H. Miles (Nucl. Sei. Abstr. 31 (12), 35 667 (1975)) pedig a poli(akrilamid)-nak és nátrium-karboxi-metilcellulóznak az iszapok szürhetőségére való hatását vizsgálják. Iparilag alkalmazható eljárást azonban ezek a szerzők nem javasolnak. Szovjet szerzők (Chem. Techn. (Leipzig), 23 (9), 528-531 (1971)) vizsgálták már felületaktív anyagoknak a nagy diszperzitású szuszpenziókkal kapott szűrőlepények víztelenítésére gyakorolt hatását is, kísérleteikben azonban csak egyes szerves festékpigmentek víztelenítésével foglalkoztak, amelyekre az általuk felületaktív anyagként alkalmazott, kémiailag közelebbről meg nem határozott nedvesítőszer a szerves szemcsék felületének hidrofil jellegét növelő hatást fejtett ki. Ez a hatás csökkentette a nagy diszperzitású szerves részecskék aggregálódási hajlamát, így a nagy diszperzitású szűrőlepény víztartalma 4 atmoszférás préseléssel néhány százalékkal csökkent, viszont a zéta-potenciál és a szűrési idő növekedett. Ezekből az adatokból azonban a teljesen más jellegű ásványi iszapokra vonatkozólag semmiféle következtetés nem vonható le, már csak azért sem, mert az utóbbiak víztelenítése során a hidrofil jelleg növelése éppen nem kívánatos. A találmánnyal olyan új eljárás kidolgozása volt a célunk, amelynél az ismert iszapvíztelenítési eljárások kiküszöbölhetők, és amely egyszerű és gazdaságos módon teszi lehetővé a különféle ásványi eredetű iszapoknak a víztelenítését, azaz a szilárd fázisnak elválasztását a folyadékfázist képző víztől, kevés energiaráfordítással, az eddiginél jobb hatásfokkal, különleges gépi berendezések alkalmazása nélkül és rövid műveleti idő alatt. Ismeretes, hogy a nehezen szűrhető, illetőleg nehezen vízteleníthető iszapoknak ezt a hátrányos tulajdonságát elsősorban az iszap tixotrópiára való hajlama, az iszap szilárd részecskéi és a folyadékközeg (víz) közötti zéta-potenciál magas értéke okozza. Az ilyen iszapokban kapilláris rendszer alakul ki, ami a szerkezeti viszkozitás növekedésére vezet. Ennek folytán az iszapban nagy mennyiségű szerkezeti víz kötődik meg, amely csak nehezen, nagy energiabefektetéssel és csak huzamosabb idő alatt távolítható el. Az iszapokban a víz ugyanis többféle állapotban van jelen: elsősorban mint diszperziós közeg, azután mint az iszap aggregált, kolloidális, pehelyszerű részecskéi között elhelyezkedő kapillárisvíz, továbbá mint szolvátréteg a szilárd részecskék felületén, végül mint az iszap szilárd anyagába beépült szerkezeti víz. A kapillárisvíz és a szolvátvíz pusztán mechanikai energiabefektetéssel csak nehezen vagy egyáltalán nem távolitható el. A szerkezeti víz (baktériumok testében lévő víz vagy kristályvíz) pedig csak hőközléssel, bizonyos esetekben csak erélyes kémiai beavatkozással távolítható el. így az iszapvíztelenítés hatásfokának növelése elsősorban attól függ, hogy sikerül-e a kapillárisvíz és a szolvátvíz eltávolítását megkönnyíteni. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a kapillárisvíz és a szolvátvíz eltávolításának megkönnyítése bizonyos felületaktív anyagoknak, tenzideknek - köznyelven nedvesítőszereknek - az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
