专利名称：一种用于处理煤矿矿井水中硫化氢的药剂及方法
技术领域：
本发明属于煤矿安全领域，涉及一种具备处理水中硫化氢的药剂及其在高硫煤矿矿井水处理中的应用，以确保煤矿安全生产。
背景技术：
煤矿开采尤其是高含硫煤矿的开采过程中，随瓦斯突出或矿井水突然涌出产生大量的硫化氢( 气体，吐5是一种剧毒的可燃气体，无色，带有臭鸡蛋气味，其密度是空气的1. 19倍，极易溶于水形成氢硫酸，其在水中的溶解度是(X)2的2. 7倍，是CH4的93倍多。 硫化氢既是一种刺激性气体，也是一种窒息性气体，同时还是一种腐蚀性的气体。硫化氢浓度在0. 4毫克/立方米时，人能明显嗅到硫化氢的臭味；70 150毫克/立方米时，吸入数分钟即发生嗅觉疲劳而闻不到臭味，浓度越高嗅觉疲劳越快，越容易使人丧失警惕；超过 760毫克/立方米时，短时间内即可发生肺水肿、支气管炎、肺炎，可能引起生命危险；超过 1000毫克/立方米，可致人发生电击样死亡。同时，硫化氢的腐蚀性也会危及设备安全。据统计，硫化氢中毒的人数在我国居中毒发病人数的第4位，死亡人数居第2位。随着采煤过程的进行，含附于煤层中的硫化氢气体，尤其是高含硫煤层中的硫化氢气体则会涌出，其涌出形式或是单一的气体涌出或是溶解在矿井水中随矿井水一起涌出，涌出后直接进入煤矿井下排水道，当随矿井水涌出时，由于水流的扰动作用导致溶解在水中的硫化氢气体逸出，由此对煤矿工作人员的人身安全和健康产生了极大地危险，甚至造成人员死亡，我国煤矿每年因硫化氢中毒死亡的案例时有发生。目前国内外学者对于硫化氢处理技术的研究主要集中在烟气脱硫，而对于煤矿矿井水中硫化氢气体的处理处于空白状态。
发明内容
本发明的目的是开发一种用于处理高硫煤矿矿井水中硫化氢气体的药剂，要求该药剂快速、高效处理水中存在的硫化氢，防止其逸散到空气中，造成安全隐患。吸附法运行成本低，处理效果好，吸附剂种类众多，不会造成二次污染。催化氧化法虽然运行成本较高，但具有处理效率高、反应速度快的优点。考虑到矿井下无自然光、采煤巷道难以建设独立、可移动的水处理基建项目，且需及时快速地对涌出矿井水中硫化氢进行处理，防止其逸散到采煤巷道空间中的要求，因此采用催化氧化法与吸附法相结合的处理方法，既可快速控制硫化氢的释放，又可在一段时间内抑制水中硫化氢向空气中逸散。本发明所采用的技术方案如下
一种用于处理煤矿矿井水中硫化氢的药剂，由A型和B型两种药剂组成，其特征在于A型药剂为芬顿试剂，B型药剂为粉煤灰，每处理Im3含硫化氢2g/ nTl40g/m3 的矿井水，A 型药剂的加入量为 0. 33kg/nTlkg/m3FeS04 · 7H20+0. 33L/nTlL/ Hi3H2O2，B型药剂的加入量为10kg/nT20 kg/m3。一种用于处理煤矿矿井水中硫化氢的方法，其特征在于使用如权利要求1所述的药剂，投加顺序为先加入A型药剂，再加入B型药剂。使用时，需分别同时计量和调控两种药剂各自加药量，这两类药剂必须科学搭配才能使它在处理过程中发挥最佳效用，现场使用时，直接将上述2种药剂按顺序直接加入煤矿井下矿井水排水道即可。所采用的A试剂为催化氧化剂，具有极强的氧化作用，能在短时间内将水中硫化氢转化固定，防止其逸散到空气中；B药剂具有粒径小，内部空隙比较丰富，比表面积较大的特点，所以具有较强的吸附性能，两种药剂的复合作用即可达到强化处理效果的目的。
图1为本发明实施例1复合药剂处理水中硫化氢效果与芬顿试剂和粉煤灰单独处理水中硫化氢效果对比图。图2为本发明实施例2复合药剂处理水中硫化氢效果与芬顿试剂和粉煤灰单独处理水中硫化氢效果对比图。图3为本发明实施例3复合药剂处理水中硫化氢效果与芬顿试剂和粉煤灰单独处理水中硫化氢效果对比图。
具体实施例方式实施例1
配制硫化氢浓度为^00mg/L的水溶液，按照先加入芬顿试剂(0. 33g/ LFeSO4 ·7Η20+0. 33mL/LH202)，后加入粉煤灰(10g/L)的顺序进行投药，采用160r/min的摇床转速模拟井下矿井水的扰动，试验可得反应经过6min达到平衡，测定水中剩余硫化氢浓度为130mg/L，计算出硫化氢去除率达到95%。作为对照，用同种方法配置的硫化氢水溶液，测定其浓度，在其中分别单独加入芬顿试剂(0. 33g/LFeS04 ·7Η20+0· 33mL/LH202)和粉煤灰(10g/L)，在 160r/min 的摇床转速下进行反应，试验可得芬顿试剂反应经过6min达到平衡，计算可得硫化氢最大去除率为90% ； 粉煤灰吸附饱和时间为池，计算可得硫化氢最大去除率为92%。结果如附图1所示。实施例2 配制硫化氢浓度为10000mg/L的水溶液，按照先加入芬顿试剂(0. 67g/ LFeSO4 · 7H20+0. 67mL/LH202)，后加入粉煤灰(15g/L)的顺序进行投药，采用转速160r/min 的摇床模拟井下矿井水的扰动，试验可得反应经过8min达到平衡，测定水中剩余硫化氢浓度为125mg/L，计算出硫化氢去除率达到99%。作为对照，用同种方法配置的硫化氢水溶液，测定其浓度，在其中分别单独加入芬顿试剂(0. 67g/LFeS04 · 7H20+0. 67mL/LH202)和粉煤灰(15g/L)，在 160r/min 的摇床转速下进行反应，试验可得芬顿试剂反应经过8min达到平衡，计算可得硫化氢最大去除率为92% ； 粉煤灰吸附饱和时间为池，计算可得硫化氢最大去除率为95%。结果如附图2所示。实施例3 复合药剂对水中硫化氢处理效果
配制硫化氢浓度为140000mg/L的水溶液，按照先加入芬顿试剂(0. 67g/ LFeSO4 · 7H20+0. 67mL/LH202)，后加入粉煤灰(20g/L)的顺序进行投药，采用转速160r/min的摇床模拟井下矿井水的扰动，试验可得反应经过IOmin达到平衡，测定水中剩余硫化氢浓度为136mg/L，计算出硫化氢去除率达到99. 9%。作为对照，用同种方法配置的硫化氢水溶液，测定其浓度，在其中分别单独加入芬顿试剂(IgAFeSO4 · 7H20+lmL/LH202)和粉煤灰(20g/L)，在160r/min的摇床转速下进行反应，试验可得芬顿试剂反应经过IOmin达到平衡，计算可得硫化氢最大去除率为93% ；粉煤灰吸附饱和时间为4h，计算可得硫化氢最大去除率为96%。结果如附图3所示。
权利要求
1.一种用于处理煤矿矿井水中硫化氢的药剂，由A型和B型两种药剂组成，其特征在于A型药剂为芬顿试剂，B型药剂为粉煤灰，每处理Im3含硫化氢2g/ nTl40g/m3 的矿井水，A 型药剂的加入量为 0. 33kg/nTlkg/m3FeS04 · 7H20+0. 33L/nTlL/ Hi3H2O2，B型药剂的加入量为10kg/nT20 kg/m3。
2.一种用于处理煤矿矿井水中硫化氢的方法，其特征在于使用如权利要求1所述的药剂，投加顺序为先加入A型药剂，再加入B型药剂。
全文摘要
本发明是一种用于处理高硫煤矿矿井水中硫化氢气体的复合药剂，属于煤矿安全领域。复合药剂由A型和B型两种药剂组成，其中A型药剂为芬顿试剂，B型药剂为粉煤灰，每处理1m3含硫化氢2g/m3~140g/m3水，A型药剂的加入量为0.33kg/m3~1kg/m3FeSO4·7H2O+0.33L/m3~1L/m3H2O2，B型药剂的加入量为10kg/m3~20kg/m3，可以有效控制矿井水中硫化氢气体的逸出，其逸出浓度达到在国家规定的安全标准6.6ppm范围内，即将水中硫化氢浓度控制到136.6mg/L以下。本发明所选药剂具有绿色环保、处理成本低的特点，效果明显，具有简便、快捷、高效的特点。
文档编号C02F1/72GK102276049SQ20111021559
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者余玉江, 林海, 王亚楠, 王寿全, 陈月芳, 韦威 申请人:北京科技大学