BE475372A - - Google Patents

Description

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  Procédé d'épuration et de clarification des eaux. 



   Cette invention concerne un nouveau'procédé perfectionne de coagulation de particules suspendues dans l'eau et plus par- ticulièrement la clarification de l'eau provenant d'une installa- tion de lavage de charbon. 



   Plusieurs agents de coagulation servant à clarifier les liquides sont connus; par exemple l'aluminate de soude, l'alun et l'amidon. On sait que des solutions colloïdales de silice peu- vent servir comme agents accélérateurs dans la coagulation d'une petite quantité de fines particules normalement présente dans l'eau brute pendant le traitement au sulfate d'aluminium. On connaît également le rôle d'agent de coagulation'joué par les solutions colloîdales de silice pour de petites quantités de ma- tière en suspension dans les eaux dures contenant du magnésium. 



  Cependant, la clarification de.l'eau provenant du lavage de char- bon est un problème tout différent de celui posé par des eaux brutes 

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 auxquelles on ajoute des matières coagulantes et lui servent à alimenter les villes, parce que, dans le premier cas, la quan- tité de particules en suspension est d'ordinaire beaucoup plus grande -   d'habitude   de 3 à 10% en poids - et parce que ces par-   ticules   sont de nature minérale et de dimensions très variées. 



  La nature nettement différente du problème est mise en évidence par le fait que la plupart des agents de coagulation connus, exception faite, peut être de l'amidon peu ou pas utilisé dans le traitement des eaux de ville, sont inefficaces ou d'un ren- dement irrégulier pour coaguler les particules suspendues dans les eaux provenant du lavage de charbon. Les lavoirs de char- bon utilisent de grands volumes d'eau dont il est difficile de disposer parce qu'elle contient beaucoup de particules soli- des et qu'elle est vraiment noire. 



   Il a été constaté que la silice soluble donne de très bons résultats lorsqu'elle est associée à des sels d'aluminium ou d'autres agents de coagulation pour clarifier les eaux pro- venant du lavage de charbon ou de l'eau de rivière contaminée par ces eaux de lavage, à condition qu'elle ait un pH approprié. 



   La présente invention propose un   procédé   de   clarifica   tion de l'eau de lavage de charbon dans leouel on ajoute à celle- ci de la silice soluble ainsi   qu'un   agent de coagulation tel que le sulfate d'aluminium ou l'aluminate de sodium, et on isole ensuite la matière coagulée. Par silice soluble il faut entendre de la silice sous forme d'une solution   a.aueuse,   d'une solution colloidale ou d'une dispersion, pouvant contenir également d'au- tres éléments tels que de petites quantités d'alcali caustique servant à stabiliser cette forme de silice ou des sels formés pendant la fabrication de la silice soluble.

   Une   solution   colloïdale arrivée à l'état de gel n'est pas du tout   indiquée,     quoiqu'un   certain vieillissement semble intéressant pour per- mettre à la solution colloïdale d'atteindre sa forme la plus 

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La silice soluble utilisée dans l'invention peut être avantageusement obtenue au départ d'une solution de silicate      alcalin telle que le silicate de sodium en enlevant la plus grande partie de l'alcanilité caustique c'est-à-dire en la neu- tralisant partiellement par de l'acide ou du bicarbonate de sou-   de%   ou¯par un traitement d'échange d'ions.

   Une telle solution de silicate contient de préférence entre 0,1% et 3% de SiO2 et une mole de Na20 alcalin libre (c'est-à-dire à alcanité causti- ..que ou d'hydroxyde) par 10-50 moles de SiO2, ces proportions donnant une solution suffisamment stable de silice sous sa forme la plus active et la quantité d'une telle solution à ajouter convenant à des opérations sur une échelle très étendue. Il est bon d'employer suffisamment de solution pour avoir de 10 à 100 parties, de préférence entre 20 et 50 parties, de SiO2 soluble en poids pour un million de parties d'eau de lavage, et entre 
20 et 200 parties en poids de sulfate d'aluminium sous forme de solution dans un million de parties d'eau de lavage.

   Ces quantités dépendent évidemment, entre autres, de la quantité et de la finesse de la matière à précipiter, de la nature des -autres matières mélangées aux poussières de charbon telles que l'argile, et des conditions de l'installation, la quantité mi- nima nécessaire pour obtenir de bons résultats étant facilement déterminée par des essais, dans n'importe quel cas particulier. 



   La silice soluble et l'agent de coagulation peuvent être ajoutés sous forme de solutions, soit ensemble, soit l'un après l'autre; on obtient souvent le meilleur résultat en mettant d'abord l'a- gent de coagulation et ensuite la silice soluble. Le pH du mé- lange sera   générqlement   entre 6 et 8, parce que ce chiffre donne les meilleurs résultats, quoique l'on peut utiliser le procédé avec des pH supérieurs ou inférieurs, tandis qu'il est souvent souhaitable de régler le pH à une valeur comprise entre 6 et 8. 



   Dans la   fabrication,-de   là silice soluble, il est de la' première importance de choisir des conditions adéquates, si l'on 

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 veut obtenir les meilleurs résultats. Il a été constaté qu'un des meilleurs moyens de la fabriquer est d'ajouter   5   d'acide sulfurique à une solution aqueuse de silicate de sodium, à la température ordinaire, en agitant à fond, de façon à avoir une solution contenant de 3 à   5%   de SiO2 et une alcalinité caustique égale à 0,1-0,2% Na20. L'agitation sera telle qu'il n'y ait à aucun moment une concentration locale d'acide élevée qui provo- querait le gel. On obtient une agitation convenable habituellement au moyen d'un agitateur du type à hélice.

   La solution obtenue devra reposer,de préférence entre une demi-heure et six heures, après quoi elle est diluée jusqu'à contenir entre   0,1' et   3% de SiO2. Les solutions préparées de la manière décrite ci-dessus subissent certaines transformations pendant la période de repos, qui changent leur valeur dans le cas présent. Les meilleurs   ré- .   sultats ont été obtenus en diluant la solution fraîchement fa- briquée, après une heure de repos, mais la période optima dé- pend, entre autres, de la concentration en SiO2 et du rapport en moles de Na20 à SiO2.

   On peut également fabriquer la silice soluble avec ces matières en ajoutant continuellement les solu- tions d'acide et de silicate de sodium à une quantité de silice soluble déjà formée que l'on agite, et en faisant couler conti- nuellement le mélange dans un récipient où il repose et ensuite dans un récipient où il est dilué. Avec ces procédés de   neutra.li-   sation, le liquide contient du sulfate de sodium ou d'autres sels formés par la neutralisation ainsi nue la silice sous forme de solution colloïdale. 



   Comme variante pour la fabrication de silice soluble, l'alcalinité caustique d'une solution de silicate de sodium peut      être transformée en alcalinité de carbonate, en ajoutant par exemple du bicarbonate de sodium. Le mélange est agité, repose ensuite pendant une période ne dépassant généralement pas quel- ques heures, et est enfin dilué. Dans ce cas il n'est pas néces- saire de contrôler aussi soigneusement les proportions employées      

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 dans la fabrication'de la silice soluble, et, en effet, il y a peu d'inconvénient à ajouter trop de bicarbonate dans le but de transformer l'alcalinité caustique de la solution de silicate en alcalinité de carbonate. 



   Dans   un,.   troisième procédé de fabrication de silice soluble, on peut neutraliser une partie de ou presque toute   'l'alcalinité   de la solution de silicate de sodium en passant la solution à travers une couche de matière servant à l'échange de cations qui a été régénérée auparavant, au moyen d'un acide mi- néral dilué. Il en résulte directement un liquide contenant des silices ayant à peu près la même concentration que la solution de silicate de sodium initiale, mais ayant moins de Na20 alcalin ou d'alcalinité caustique que la solution d'origine. 



   Dans un procédé conforme à l'invention, l'on ajoute une solution aqueuse de sulfate d'aluminium contenant de   20   à 200, ou de préférence entre 50 et 200, parties en poids de Al2(SO4)3 à un million de parties en poids soit d'eau de lavage de charbon soit d'eau de rivière contaminée par cette eau de lavage de charbon, et l'on ajoute ensuite de 20 à 50 parties en poids de silice soluble obtenue comme décrit ci-dessus, l'on mélange intimement et on laisse précipiter. Le mélange peut se faire en ajoutant les matières dans un récipient et en agitant pendant 2 à 10 minutes, ou en réunissant les matières et en ajoutant le mélange au récipient où on l'agite convenablement. 



  L'eau sortant de la cuve de précipitation est suffisamment claire et incolore pour être renvoyée à la rivière ou pour être réuti- lisée au lavage du charbon. 



   L'invention est illustrée par mais non limitée aux exemples suivants où les proportions sont données en poids. 



  EXEMPLE 1.- 
L'eau de lavage de cet exemple contient 0,75 gramme de   suspension solide   par 100 millilitres et a un pH de 7,7. On 

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 ajoute à un million de parties de cette eau, une solution conte- nant 90 parties de sulfate d'aluminium, et une solution contenant 45 parties de solution colloïdale de silice obtenue en   neutrali-   sant partiellement une solution diluée de silicate de sodium avec de l'acide sulfurique, en laissant reposer une heure et en diluant. Cette solution colloïdale de silice contenait 0,3% SiO2 et   1200   parties en poids d'alcalinité mesurée au méthyl orange en termes de   CaC03   pour un million de parties de solution.

   En pré- cipitant pendant moins d'une minute, l'eau traitée est devenue un liquide clair ayant les 4/sèmes du volume total et un pH de 6,6. A titre de comparaison., l'eau non traitée n'a pas précipi- té entièrement en une heure, et un traitement avec rien que 80 parties de sulfate d'aluminium n'amenait qu'une précipitation incomplète après cinq minutes. 



  EXEMPLE 2.- 
On ajoute à un million de parties d'eau de lavage de charbon contenant 2,4 grammes de suspension solide par 100 millilitres et ayant un pH de 7,0, 100 parties de chaux, 30 par- ties de sulfate d'aluminium et 30 parties de la solution colloî- dale de silice de l'exemple 1. La plus grosse partie des matiè- res solides précipita après 1 minute, alors que l'eau non traitée était encore bien trouble après quinze minutes. 



   Quoique le procédé donné dans les exemples est une opération discontinue par volumes limités, les avantages de la présente invention étant évalués par l'augmentation de la vi- tesse de précipitation, une opération à grande échelle comprend généralement un procédé continu dans lequel le perfectionnement' est exprimé en augmentation de débit pour un filtrage donné ou une vitesse de précipitation donnée et/ou l'exigence   d'obtenir   une eau pratiquement incolore au lieu d'une eau noirâtre, comme c'était le cas jusqu'ici.

Claims (1)

1. EMI7.1

   -R E' V E IV D T C A T I 0 N S 1) Procédé de clarification d'eau de lavage de charbon comprenant les opérations suivantes: ajouter à cette eau de la silice soluble et un agent de coagulation tel que le sulfate d'aluminium ou l'aluminate de sodium, et isoler ensuite la matière coagulée de l'eau.

   2) Procédé suivant la revendication 1 dans lequel la silice soluble est ajoutée sous la forme d'un liquide contenant de 0,1 à 3% de SiO2 et 1 mole d'alcalinité caustique par 10 à 50 moles de SiO2.

   3) Procédé suivant la revendication 1 ou 2 dans lequel la solution est obtenue en neutralisant partiellement une so- lution froide de silicate de sodium au moyen d'un acide minéral ' dilué froid tout en agitant à fond, laissant reposer le mélange et le diluant'.

   4) Procédé'suivant la revendication 1 ou 2 dans lequel la silice soluble est obtenue en ajoutant assez de bicarbonate de sodium à une solution froide de silicate de sodium pour trans- former toute l'alcalinité caustique en carbonate, tout en agi- - tant, laissant reposer le mélange et le diluant.

   5) Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la quantité de silice soluble ajoutée est comprise entre 10 et 100 parties, de préférence entre 20 et 50;parties, en poids de SiO2 par un million.de parties d'eau de lavage de charbon.

   6) Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel on ajoute entre 20 et 200 parties en poids de sulfate d'aluminium à un million de parties d'eau de lavage de charbon.

   7) Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'agent de coagulation est ajouté avant la silice soluble. <Desc/Clms Page number 8>

   8) Procédé de clarification d'eau de lavage de char- bon en substance comme décrit ci-dessus avec référence à chacun des exemples précédents. EMI9.1