利用硅藻土提純中伴生物製備煤礦水處理劑的方法

2023-10-10 18:46:04 2

專利名稱：：利用硅藻土提純中伴生物製備煤礦水處理劑的方法
技術領域：
：本發明涉及煤礦洗煤水和礦井水的水處理劑的製備及應用。
背景技術：
：生產硅藻土助濾劑或建築材料，需要把硅藻土原礦提純為硅藻精土，提純工藝是用硫酸酸煮去除硅藻土中的鋁、鐵、鈣、鎂等元素，伴生大量二氧化矽含量為60%左右的中低品位硅藻土，形成不溶於水的膠狀物淤積在礦區，對自然環境構成了巨大的潛在威脅。如位於雲南省尋甸縣先鋒鄉的硅藻土，礦層厚、地質儲量達7759萬噸。礦區硅藻土礦層直接覆蓋於巨厚褐煤層之上，富含有機質，燒矢量達15%~24%，礦石顯褐黑色，質量細膩均一，疏鬆多孔，硬度小，容重輕，吸附性強，比表面積大，且發熱量為3.3-5.7MJ/kg,高含鋁、鐵量，為高燒矢量型硅藻土。而煤礦面對的另一個問題是，回收煤礦礦井水和洗煤水循環利用、節省能耗以拾遺補缺，但煤礦礦井水和洗煤水中存在許多煤渣、煤幵石、砂石、煤灰難沉降的懸浮物，洗煤水中還含有大量難溶於水的含硫、含碳的有機汙染物。目前普遍使用聚合氯化鋁和聚丙烯醯胺為絮凝刑，絮凝沉澱時間長、絮花柏喻，晃動時容易分散，容易再次形成懸浮物，且價格昂貴。中國發明專利申請號為86106871"硅藻土處理造紙有機廢水"是將硅藻土原礦粉600-800X:煅燒2-3小時後通過硫酸活化，用保留一定殘酸量的活化土處理廢水。但該方法採用原礦煅燒，時間長，耗熱高。發明專利申請號為021530769"用硅藻土處理有色金屬冶煉廢水的方法及其硅藻土汙水處理劑"提出將冶煉廢水調節為pH值8-9後加入該處理劑用聚合矽酸鋁、聚合硫酸鋁、硫酸亞鐵等改性硅藻土獲得的處理劑，其中，硅藻土與改性劑比例為8:2—5:5。該處理劑成本高，且不能形成工業產品。
發明內容本發明目的是針對絮凝劑的缺點，利用硅藻土提純中間產物製備煤礦洗煤水和礦井水處理劑，為礦區可持續發展提供途徑。本發明處理劑通過下述途徑製備包括硫酸酸洗提純燒矢量為15%~24%的硅藻精土過程中伴生的二氧化矽含量為50-60%的中低品位硅藻土，其步驟為(1)將P123與偏磷酸鈉、或十六烷基三曱基溴化銨、或四曱基溴化銨的一種或幾種溶解在水中，配成重量百分濃度為2.5~5的稀土離子溶液，用氫氧化鈉調節該溶液pH為8~11;(2)將硅藻土在蒸館水中浸泡15~30分鐘，過濾後在80X:~120TC溫度下烘乾至含水量小於5%;(3)按硅藻土與溶液固液重量比i:10~l:30，將步驟(2)獲得的硅藻土加入步驟(l)配製好的溶液中攪拌，靜置浸漬15~20小時後過濾得到濾餅，再將濾餅置於溫度為60~100x:烘箱中烘千，收集生成物，粉碎、篩分；上述P123為聚乙烯瞇-聚丙烯醚-聚乙烯瞇三嵌段共聚物PE0-PPO-PEO。所述的步驟(1)可以進一步為在該處理劑的稀土離子溶液中P123重量百分比濃度大於2.5。本發明處理劑的使用方法將該處理劑以0.3~0.5g/L加入洗煤水或礦井水中，均勻攪拌30秒，靜置10分鐘後，虹吸上層清液，回收下層硅藻土煤泥。本發明用偏磷酸鈉、氫氧化鈉、十六烷基三曱基溴化銨、四甲基溴化銨、P123調配的溶液，利用提純硅藻土後的中土、尾土按一定固液比加入到該溶液中，經改性後牢固地摻雜於硅藻土栽體上形成煤礦洗煤水和礦井水處理劑，絮凝時間短、吸附效率高、耗能少，然而，與現有絮凝劑比較，明顯提高了沉降煤礦洗煤水和礦井水中的懸浮物和水體COD去除率，沉降汙泥較密實，容易去除，回收的煤礦礦井水和洗煤水可以循環利用，基本實現了節省水資源，降低生產成本，減輕環境汙染的目的。具體實施例方式(一)本發明的製備方法實施例l:將0.5wt。/。十六烷基三曱基溴化銨、2.0wty。P123溶解在水中，配成稀土離子溶液，用氫氧化鈉調節該溶液pH為8;將提純硅藻精土過程中伴生的二氧化矽含量為60%的中低品位硅藻土浸泡在蒸餾水中20分鐘，過濾後在IOOIC溫度下烘乾至含水量3%;該珪藻土按照1:15的固液重量比加入配製好的上迷稀土離子溶液中，常溫下攪拌45分鐘，靜置浸漬15小時，將溶液過濾，得到濾餅和濾液；把濾餅置於溫度為70'C烘箱中烘乾，粉碎，篩分得到硅藻土洗煤水及礦井水處理劑。實施例2:將O.5wt。/。偏磷酸鈉、0.5wt。/。四甲基溴化銨、2.5wt%P123溶解在水中，配成稀土離子溶液，用氫氧化鈉調節該溶液pH為10;將提純硅藻精土過程中伴生的二氧化矽含量為50%的中低品位硅藻土浸泡在蒸餾水中30分鐘，過濾後在130。C溫度下烘乾至含水量2%;該硅藻土按照1:20的固液重量比加入配製好的上述稀土離子溶液中，常溫下攪拌60分鐘，靜置浸潰15-20小時，將溶液過濾，得到濾餅和濾液；把濾餅置於溫度為100r烘箱中烘乾，粉碎，篩分得到硅藻土洗煤水及礦井水處理劑。實施例3:將l.Owt。/。偏磷酸鈉、0.5wt。/。十六烷基三甲基溴化銨、3.5wt。/。P123溶解在水中，配成稀土離子溶液，用氫氧化鈉調節該溶液pH為9;將提純硅藻精土過程中伴生的二氧化矽含量為60%的中低品位硅藻土浸泡在蒸餾水中15分鐘，過濾後在ioox:溫度下烘乾至含水量5%;該硅藻土按照1:25的固液重量比加入配製好的上述稀土離子溶液中，常溫下攪拌45分鐘，靜置浸漬15小時，將溶液過濾，得到濾餅和濾液；把濾餅置於溫度為601C烘箱中烘乾，粉碎，篩分得到硅藻土洗煤水及礦井水處理劑。(二)本發明處理劑用於煤礦洗煤水和礦井水處理結果以下結果中術語包括化學需氧量COD，指用氧化劑K2Cr(h氧化分解汙水中有機物，用與消耗相當的氧的量間接表示有機物的量。水中懸浮物SS，指不能通過孔徑6-7微米濾膜的水中的固體物質。表l中，取雲南圭山煤礦礦井汙水作為處理對象，其原水COD和SS經測量為368.5mg/L和115.2mg/L，分別取實施例2處理劑、硅藻土與廢酸液熱解改性製成的汙水處理劑、商品化的聚合氯化鋁各0.3g投入到1L圭山煤礦礦井汙水中，並取市售商品化的聚丙烯醯胺0.3g溶於20mL水中配成溶液投入到1L圭山煤礦礦井汙水中，均勻快速攪拌30秒，靜置10分鐘，取上層清液，再分別測量COD和SS，計算COD去除率和SS去除率，如表1所示。表1本發明與不同處理劑對圭山煤礦礦井汙水水處理數據比較tableseeoriginaldocumentpage4如表2,取雲南圭山煤礦洗煤廠汙水作為處理對象，其原水C0D和SS經測量為3179.7mg/L和3340.7mg/L,分別取本發明實施例3處理劑、硅藻土與廢酸液熱解改性製成的汙水處理劑(申請人同時提出的另一項發明專利申請)、市售商品化的聚合氯化鋁各O.5g投入到1L圭山煤礦洗煤水中，再取商品化的聚丙烯醯胺0.5g溶於20mL水中配成溶液投入到1L圭山煤礦洗煤水中，均勻快速攪拌30秒，靜置10分鐘，取上層清液，測量其結果如下本發明處理後COD和SS為587.hg/L和l79.6mg/L，其COD去除率為81.5%,SS去除率為94.6%。硅藻土與廢酸液熱解改性製成的汙水處理劑處理後COD和SS為2854.6mg/L和3005.8mg/L,其COD去除率為10.2%,SS去除率為1(W。商品化的聚合氯化鋁處理後COD和SS為3025.lmg/L和3335.2mg/L,其COD去除率為4.9%,SS去除率幾乎為零(0.1%)。商品化的聚丙烯醯胺處理後COD和SS為1102.5mg/L和700.4mg/L，其COD去除率為65.3%，SS去除率為79°/。。表2本發明與不同處理劑對圭山煤礦洗煤水水處理數據比較tableseeoriginaldocumentpage5注由於洗煤水處理後的煤渣要再次利用，而煤渣中的灰分等指標國家有規定，經計算，水處理劑的用量不能超過汙水量的萬分之五，以上已經是水處理劑的最大投加量。權利要求1、利用硅藻土提純中伴生物製備煤礦洗煤水和礦井水處理劑的方法，包括硫酸酸洗提純燒矢量為15％～24％的硅藻精土過程中伴生的二氧化矽含量為50-60％的中低品位硅藻土，其特徵是該處理劑製備步驟為(1)將P123與偏磷酸鈉、或十六烷基三甲基溴化銨、或四甲基溴化銨的一種或幾種溶解在水中，配成重量百分濃度為2.5～5的稀土離子溶液，用氫氧化鈉調節該溶液pH為8～11；(2)將硅藻土在蒸餾水中浸泡15～30分鐘，過濾後在80℃～120℃溫度下烘乾至含水量小於5％；(3)按硅藻土與溶液固液重量比1∶10～1∶30，將步驟(2)獲得的硅藻土加入步驟(1)配製好的溶液中攪拌，靜置浸漬15～20小時後過濾得到濾餅，再將濾餅置於溫度為60～100℃烘箱中烘乾，收集生成物，粉碎、篩分；上述P123為聚乙烯醚-聚丙烯醚-聚乙烯醚三嵌段共聚物PEO-PPO-PEO。2、根據權利要求1所述的利用硅藻土提純中伴生物製備煤礦洗煤水和礦井水處理劑的方法，其特徵是在該處理劑的稀土離子溶液中P123重量百分比濃度大於2.5。3、利用硅藻土提純中伴生物製備的煤礦洗煤水和礦井水處理劑的使用方法，其特徵是將該處理劑以0.3~0.5g/L加入洗煤水或礦井水中，均勻攪拌30秒，靜置10分鐘，虹吸上層清液，回收下層硅藻土煤泥。全文摘要利用硅藻土提純中伴生物製備煤礦洗煤水和礦井水處理劑的方法，涉及洗煤水和礦井水的水處理劑的製備及應用。本發明用酸洗提純硅藻精土過程中伴生的SiO2中低品位硅藻土在蒸餾水中浸泡過濾，烘乾至含水量小於5％；將P123與偏磷酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、四甲基溴化銨溶解配成重量百分濃度2.5～5溶液，調節pH8～11；硅藻土與溶液重量比1∶10～1∶30，攪拌過濾得到濾餅，烘乾收集生成物。且溶液中P123重量百分濃度大於2.5較好。使用時將處理劑以0.3～0.5g/L加入洗煤水或礦井水中，攪拌30秒靜置，虹吸上層清液，回收下層硅藻土煤泥。本發明絮凝時間短、耗能少，提高了懸浮物沉降率和COD去除率，易去除沉降物，達到了循環利用礦井水和洗煤水，減輕環境汙染目的。文檔編號C02F1/52GK101182058SQ20071006636公開日2008年5月21日申請日期2007年11月7日優先權日2007年11月7日發明者習硯晶,吳飛雲,非夏,銀李,李明聰,潘梅仙,王俊凱申請人:尋甸先鋒硅藻土開發有限公司