本發(fā)明涉及煤泥水沉降過(guò)濾混凝劑，具體為煤泥水沉降過(guò)濾混凝劑的制備方法。
背景技術(shù)：
煤炭洗選是潔凈煤的重要方法，煤泥水的處理是煤炭洗選環(huán)節(jié)中的重要環(huán)節(jié)，入選原煤中由于細(xì)粒煤和粘土含量的增加，導(dǎo)致煤泥水處理困難。目前，選煤廠處理煤泥水常用的方法是在濃縮機(jī)中加入大量的凝聚劑和混凝劑復(fù)合作用使得煤泥水快速沉降，同時(shí)由于洗選原煤的性質(zhì)、地下成煤地質(zhì)條件、成煤年代以及粘土含量的增加，導(dǎo)致煤泥水沉降效果越來(lái)越差。隨著采煤工藝的發(fā)展，加之更多的薄煤層開(kāi)采，以及選煤過(guò)程中的破碎解離，使入選原煤中細(xì)粒級(jí)煤的數(shù)量劇增，煤泥水沉降極為困難。這些細(xì)粒級(jí)煤具有較大的比表面積，水分不易脫除，容易堵塞過(guò)濾介質(zhì)，且濾餅致密、透氣性惡化等，當(dāng)細(xì)粒煤含量增加時(shí)，脫水過(guò)程效率降低、產(chǎn)品水分含量增高，給選煤廠生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的困難。為解決上述問(wèn)題，亟需開(kāi)發(fā)一種用于煤泥水高效沉降過(guò)濾的混凝劑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決現(xiàn)有煤泥水沉降過(guò)濾混凝劑效率低、沉降脫水效果差的問(wèn)題，提供一種煤泥水沉降過(guò)濾混凝劑的制備方法。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：煤泥水沉降過(guò)濾混凝劑的制備方法包括以下操作步驟：
一、膨潤(rùn)土精礦有機(jī)鈉化改性：取7g膨潤(rùn)土精礦，加入70ml Na+濃度為0.14mol/L的草酸鈉，在水浴鍋中恒溫80℃，反應(yīng)過(guò)程中用磁力充分?jǐn)嚢?20min，混合均勻，使其鈉化改性；反應(yīng)完成后，靜置，用清水清洗改性的膨潤(rùn)土，在烘箱中烘干，研磨，稱取5g鈉基膨潤(rùn)土，加入有機(jī)改性劑十六烷基三甲基溴化銨7.7mol，充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆?，?0℃水浴鍋中恒溫進(jìn)行有機(jī)改性，反應(yīng)過(guò)程中用磁力攪拌90min；反應(yīng)完成后，靜置，用清水清洗改性膨潤(rùn)土，在烘箱中烘干，研磨至小于200目，得到有機(jī)復(fù)合鈉化改性膨潤(rùn)土微粒；
二、運(yùn)用反相微乳液聚合法合成陰離子有機(jī)微粒：水相中以丙烯酸和丙烯酰胺為單體，二者摩爾比為1:1~4，加入與丙烯酸等摩爾質(zhì)量的氫氧化鈉、0.01~0.4%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的電解質(zhì)醋酸鈉、2~40ppm的交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺；油相中以液體石蠟油為溶劑，表面活性劑為Span80和Tween60的混合物，二者質(zhì)量比為1~3:1，表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為油相總質(zhì)量的10%~40%；將水相溶液緩慢加入到油相中，攪拌器轉(zhuǎn)速為50~250r/min，反應(yīng)溫度30~50℃，通入氮?dú)獗３址磻?yīng)在無(wú)氧狀態(tài)下進(jìn)行，加入引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀和亞硫酸氫鈉，二者質(zhì)量比為1~3:1，總加入量為單體質(zhì)量的0.1%~1%，反應(yīng)時(shí)間為2~6h，得到陰離子有機(jī)微粒；
三、制得混凝劑：將所述步驟一制得的有機(jī)復(fù)合鈉化改性膨潤(rùn)土微粒加入0.1~5%的所述步驟二制得的陰離子有機(jī)微粒，加入適量的水，使得膨潤(rùn)土濃度在5%~50%質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間，研磨反應(yīng)10~100min，得到有機(jī)復(fù)合鈉化改性的膨潤(rùn)土沉降過(guò)濾混凝劑。
膨潤(rùn)土是一種以蒙脫石為主要成分的粘土礦物，主要的礦物化學(xué)成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO，其晶體結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積，使膨潤(rùn)土具有較高的吸附性，膨潤(rùn)土晶胞帶有負(fù)電荷，彼此同性相斥，難凝聚成較大顆粒。而本方法用草酸鈉對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行鈉化改性，用十六烷基三甲基溴化銨對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行有機(jī)改性，獲得有機(jī)復(fù)合鈉化改性的膨潤(rùn)土微粒。以反相微乳液聚合法為核心方法，在制得反相微乳液的同時(shí)，以丙烯酸和丙烯酰胺為單體骨架，在無(wú)氧環(huán)境和表面活性劑、引發(fā)劑的共同作用下，誘導(dǎo)羧基、磺酸基和硫酸酯基等陰離子官能團(tuán)與丙烯酸和丙烯酰胺結(jié)合，最終制得陰離子有機(jī)微粒。其中，羧基、磺酸基和硫酸酯基等為引發(fā)劑與氫氧化鈉、醋酸鈉等在溶液中反應(yīng)得到。利用反相微乳液聚合法得到的微粒高聚物具有高分子量和高固含量的特點(diǎn)，同時(shí)由于其最終狀態(tài)為乳狀液，本體之間交聯(lián)現(xiàn)象少，易于貯存，并且粘度較小，對(duì)水質(zhì)影響小。另一方面，陰離子有機(jī)微粒增加了膨潤(rùn)土的負(fù)電性，促進(jìn)了膨潤(rùn)土的片層剝離作用，使得膨潤(rùn)土微粒在煤漿的過(guò)濾過(guò)程中起到增大孔隙度的“摻粗”作用，提高了混凝劑的過(guò)濾脫水效果，另外陰離子有機(jī)微粒與膨潤(rùn)土的協(xié)同作用，進(jìn)一步提高了該混凝劑的沉降性能，強(qiáng)化煤泥水的處理效果。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、提高了膨潤(rùn)土微粒的負(fù)電性，其制備的混凝劑的沉降過(guò)濾效果更好；2、陰離子有機(jī)微粒促進(jìn)膨潤(rùn)土的片層剝離，使膨潤(rùn)土微粒在過(guò)濾過(guò)程中起到增大孔隙度的“摻粗”作用，提高混凝劑的過(guò)濾脫水效果。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一：煤泥水沉降過(guò)濾混凝劑的制備方法包括以下操作步驟：
一、膨潤(rùn)土精礦有機(jī)鈉化改性：取7g膨潤(rùn)土精礦，加入70ml Na+濃度為0.14mol/L的草酸鈉，在水浴鍋中恒溫80℃，反應(yīng)過(guò)程中用磁力充分?jǐn)嚢?20min，混合均勻，使其鈉化改性；反應(yīng)完成后，靜置，用清水清洗改性的膨潤(rùn)土，在烘箱中烘干，研磨，稱取5g鈉基膨潤(rùn)土，加入有機(jī)改性劑十六烷基三甲基溴化銨7.7mmol，充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆?，?0℃水浴鍋中恒溫進(jìn)行有機(jī)改性，反應(yīng)過(guò)程中用磁力攪拌90min；反應(yīng)完成后，靜置，用清水清洗改性膨潤(rùn)土，在烘箱中烘干，研磨至小于200目，得到有機(jī)復(fù)合鈉化改性膨潤(rùn)土微粒；
二、運(yùn)用反相微乳液聚合法合成陰離子有機(jī)微粒：水相中以丙烯酸和丙烯酰胺為單體，二者摩爾比為1:1，加入與丙烯酸等摩爾質(zhì)量的氫氧化鈉、0.25%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的電解質(zhì)醋酸鈉、40ppm的交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺；油相中以液體石蠟油為溶劑，表面活性劑為Span80和Tween60的混合物，二者質(zhì)量比為2:1，表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為油相總質(zhì)量的10%；將水相溶液緩慢加入到油相中，攪拌器轉(zhuǎn)速為180r/min，反應(yīng)溫度50℃，通入氮?dú)獗３址磻?yīng)在無(wú)氧狀態(tài)下進(jìn)行，加入引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀和亞硫酸氫鈉，二者質(zhì)量比為1:1，總加入量為單體質(zhì)量的0.6%，反應(yīng)時(shí)間為2h，得到陰離子有機(jī)微粒；
三、制得混凝劑：將所述步驟一制得的有機(jī)復(fù)合鈉化改性膨潤(rùn)土微粒加入3.6%的所述步驟二制得的陰離子有機(jī)微粒，加入適量的水，使得膨潤(rùn)土濃度在50%質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間，研磨反應(yīng)40min，得到有機(jī)復(fù)合鈉化改性的膨潤(rùn)土沉降過(guò)濾混凝劑。
實(shí)施例二：煤泥水沉降過(guò)濾混凝劑的制備方法包括以下操作步驟：
一、膨潤(rùn)土精礦有機(jī)鈉化改性：取7g膨潤(rùn)土精礦，加入70ml Na+濃度為0.14mol/L的草酸鈉，在水浴鍋中恒溫80℃，反應(yīng)過(guò)程中用磁力充分?jǐn)嚢?20min，混合均勻，使其鈉化改性；反應(yīng)完成后，靜置，用清水清洗改性的膨潤(rùn)土，在烘箱中烘干，研磨，稱取5g鈉基膨潤(rùn)土，加入有機(jī)改性劑十六烷基三甲基溴化銨7.7mmol，充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆颍?0℃水浴鍋中恒溫進(jìn)行有機(jī)改性，反應(yīng)過(guò)程中用磁力攪拌90min；反應(yīng)完成后，靜置，用清水清洗改性膨潤(rùn)土，在烘箱中烘干，研磨至小于200目，得到有機(jī)復(fù)合鈉化改性膨潤(rùn)土微粒；
二、運(yùn)用反相微乳液聚合法合成陰離子有機(jī)微粒：水相中以丙烯酸和丙烯酰胺為單體，二者摩爾比為1:2，加入與丙烯酸等摩爾質(zhì)量的氫氧化鈉、0.01%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的電解質(zhì)醋酸鈉、25ppm的交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺；油相中以液體石蠟油為溶劑，表面活性劑為Span80和Tween60的混合物，二者質(zhì)量比為3:1，表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為油相總質(zhì)量的40%；將水相溶液緩慢加入到油相中，攪拌器轉(zhuǎn)速為50r/min，反應(yīng)溫度30℃，通入氮?dú)獗３址磻?yīng)在無(wú)氧狀態(tài)下進(jìn)行，加入引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀和亞硫酸氫鈉，二者質(zhì)量比為2:1，總加入量為單體質(zhì)量的1%，反應(yīng)時(shí)間為4.5h，得到陰離子有機(jī)微粒；
三、制得混凝劑：將所述步驟一制得的有機(jī)復(fù)合鈉化改性膨潤(rùn)土微粒加入0.1%的所述步驟二制得的陰離子有機(jī)微粒，加入適量的水，使得膨潤(rùn)土濃度在20%質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間，研磨反應(yīng)70min，得到有機(jī)復(fù)合鈉化改性的膨潤(rùn)土沉降過(guò)濾混凝劑。
實(shí)施例三：煤泥水沉降過(guò)濾混凝劑的制備方法包括以下操作步驟：
一、膨潤(rùn)土精礦有機(jī)鈉化改性：取7g膨潤(rùn)土精礦，加入70ml Na+濃度為0.14mol/L的草酸鈉，在水浴鍋中恒溫80℃，反應(yīng)過(guò)程中用磁力充分?jǐn)嚢?20min，混合均勻，使其鈉化改性；反應(yīng)完成后，靜置，用清水清洗改性的膨潤(rùn)土，在烘箱中烘干，研磨，稱取5g鈉基膨潤(rùn)土，加入有機(jī)改性劑十六烷基三甲基溴化銨7.7mmol，充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆颍?0℃水浴鍋中恒溫進(jìn)行有機(jī)改性，反應(yīng)過(guò)程中用磁力攪拌90min；反應(yīng)完成后，靜置，用清水清洗改性膨潤(rùn)土，在烘箱中烘干，研磨至小于200目，得到有機(jī)復(fù)合鈉化改性膨潤(rùn)土微粒；
二、運(yùn)用反相微乳液聚合法合成陰離子有機(jī)微粒：水相中以丙烯酸和丙烯酰胺為單體，二者摩爾比為1:3，加入與丙烯酸等摩爾質(zhì)量的氫氧化鈉、0.4%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的電解質(zhì)醋酸鈉、2ppm的交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺；油相中以液體石蠟油為溶劑，表面活性劑為Span80和Tween60的混合物，二者質(zhì)量比為2:1，表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為油相總質(zhì)量的30%；將水相溶液緩慢加入到油相中，攪拌器轉(zhuǎn)速為250r/min，反應(yīng)溫度42℃，通入氮?dú)獗３址磻?yīng)在無(wú)氧狀態(tài)下進(jìn)行，加入引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀和亞硫酸氫鈉，二者質(zhì)量比為3:1，總加入量為單體質(zhì)量的0.1%，反應(yīng)時(shí)間為3.2h，得到陰離子有機(jī)微粒；
三、制得混凝劑：將所述步驟一制得的有機(jī)復(fù)合鈉化改性膨潤(rùn)土微粒加入1.8%的所述步驟二制得的陰離子有機(jī)微粒，加入適量的水，使得膨潤(rùn)土濃度在5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間，研磨反應(yīng)10min，得到有機(jī)復(fù)合鈉化改性的膨潤(rùn)土沉降過(guò)濾混凝劑。
實(shí)施例四：煤泥水沉降過(guò)濾混凝劑的制備方法包括以下操作步驟：
一、膨潤(rùn)土精礦有機(jī)鈉化改性：取7g膨潤(rùn)土精礦，加入70ml Na+濃度為0.14mol/L的草酸鈉，在水浴鍋中恒溫80℃，反應(yīng)過(guò)程中用磁力充分?jǐn)嚢?20min，混合均勻，使其鈉化改性；反應(yīng)完成后，靜置，用清水清洗改性的膨潤(rùn)土，在烘箱中烘干，研磨，稱取5g鈉基膨潤(rùn)土，加入有機(jī)改性劑十六烷基三甲基溴化銨7.7mmol，充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆?，?0℃水浴鍋中恒溫進(jìn)行有機(jī)改性，反應(yīng)過(guò)程中用磁力攪拌90min；反應(yīng)完成后，靜置，用清水清洗改性膨潤(rùn)土，在烘箱中烘干，研磨至小于200目，得到有機(jī)復(fù)合鈉化改性膨潤(rùn)土微粒；
二、運(yùn)用反相微乳液聚合法合成陰離子有機(jī)微粒：水相中以丙烯酸和丙烯酰胺為單體，二者摩爾比為1:4，加入與丙烯酸等摩爾質(zhì)量的氫氧化鈉、0.15%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的電解質(zhì)醋酸鈉、15ppm的交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺；油相中以液體石蠟油為溶劑，表面活性劑為Span80和Tween60的混合物，二者質(zhì)量比為1:1，表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為油相總質(zhì)量的20%；將水相溶液緩慢加入到油相中，攪拌器轉(zhuǎn)速為120r/min，反應(yīng)溫度36℃，通入氮?dú)獗３址磻?yīng)在無(wú)氧狀態(tài)下進(jìn)行，加入引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀和亞硫酸氫鈉，二者質(zhì)量比為2:1，總加入量為單體質(zhì)量的0.3%，反應(yīng)時(shí)間為6h，得到陰離子有機(jī)微粒；
三、制得混凝劑：將所述步驟一制得的有機(jī)復(fù)合鈉化改性膨潤(rùn)土微粒加入5%的所述步驟二制得的陰離子有機(jī)微粒，加入適量的水，使得膨潤(rùn)土濃度在35%質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間，研磨反應(yīng)100min，得到有機(jī)復(fù)合鈉化改性的膨潤(rùn)土沉降過(guò)濾混凝劑。
使用時(shí)，將上述制備的有機(jī)復(fù)合鈉化改性的膨潤(rùn)土沉降過(guò)濾混凝劑按0.1%濃度與去離子水在40℃，轉(zhuǎn)速為300r/min條件下混合攪拌1.5h，獲得煤泥水沉降過(guò)濾藥劑。將某選煤廠濃縮機(jī)入料煤泥水采回，按照國(guó)標(biāo)MT-190-88《煤泥水沉降試驗(yàn)方法》和MT/T260-1991《選煤廠煤泥過(guò)濾性測(cè)定方法》進(jìn)行煤泥水沉降脫水處理，加藥量為100g/t 干煤泥，沉降后上清液的濁度為28NTU，壓縮層體積為80ml，過(guò)濾速度為6.8ml/s·cm2，與傳統(tǒng)常規(guī)混凝劑相比，本發(fā)明制備的有機(jī)復(fù)合鈉化改性的膨潤(rùn)土沉降過(guò)濾混凝劑沉降過(guò)濾性能提高了20%。