采用浓缩的油包水乳化液团聚微粒的方法
【专利摘要】一种团聚微粒例如选矿工艺中的超细粉煤的方法，与采用现有的水包油乳化液相比，该方法使用油包水乳化液显著减少所需要的油量。将水逐渐加入油和乳化剂的溶液中，形成具有填充在溶液相(2)中的稳定的水滴(1)的浓缩的油包水乳化液。然后加入泥浆中的微粒，使得微粒与乳化液颗粒碰撞并粘在乳化液颗粒上。本发明的一个可选实施例在所述乳化液的极小部分外形成一层低粘度油薄膜(5)，以获得较高的选择性。
【专利说明】采用浓缩的油包水乳化液团聚微粒的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采用浓缩的油包水乳化液团聚微粒的方法，本发明不仅被设计用来对尾矿中的煤粉进行选矿和脱水。
【背景技术】
[0002]油团聚是一种选择性地将超细煤粉(约小于0.5毫米)颗粒变成直径为几毫米的小球，而将粘土和矿物质超细微粒遗留下来的有效方法。然后，细煤采用筛子脱水，进而得到干净的煤产品。该选矿技术在20世纪70年代得到了广泛的研究，并且证明其对细煤尾矿是有效的。然而，由于20世纪70年代的石油危机导致的成本高，该方法由于不经济而被放弃。从那以后，为了采用油来团聚煤粉而进行了各种尝试，但是油的成本始终无法承担。
[0003]这些尝试通常涉及到水包油乳化液的使用，以减少所需的油的用量。但是它们都不能将油的用量减小到经济可行的地步。
【发明内容】
[0004]因此，本发明提供了一种团聚微粒的方法，包括:提供油和乳化剂的溶液；逐步向所述溶液中添加水并使水分散在所述溶液中，形成具有填充在油溶液相内的稳定的水滴的浓缩的油包水乳化液；以及添加泥浆中的微粒，使得所述微粒与乳胶粒碰撞并粘在所述乳胶粒上。
[0005]优选地，所述方法还包括:将所述浓缩的油包水乳化液添加到大量的搅动的水中，直到所述浓缩的油包水乳化液分散在所述大量的水中。更特别地，所述浓缩的油包水乳化液分散为被所述大量的水包围的浓缩的油包水乳化液的小部分。
[0006]优选地，所述微粒为固体微粒。在本发明的一种实现方式中，所述固体微粒为粉煤颗粒。在本发明的另一种实现方式中，所述固体微粒为矿物颗粒。
[0007]可选地，所述微粒为液体颗粒。在本发明的一种实现方式中，所述液体颗粒为液滴、微小液滴或小液滴。在本发明的另一种实现方式中，所述液体颗粒为油滴、微小油滴或小油滴。
[0008]优选地，所述浓缩的油包水乳化液中水的体积分数大于0.75。
[0009]更优选地，所述水的体积分数大于0.9。在该实施例中，所述浓缩的油包水乳化液比水或油溶液更粘。虽然这种材料大部分是水，但是由于这种物质是油状的并且排斥水，所以它表现得像粘稠的粘性的油状物质。
[0010]优选地，所述分散在大量的水中的浓缩的油包水乳化液的油含量小于传统的油团聚所需的油含量的10%。
[0011]优选地，粘在所述乳化液颗粒上的团聚的所述微粒通过筛子脱水和/或除去所述附聚物。在本发明的一种实现方式中，粘在所述乳化液颗粒上的团聚的所述微粒浮在水面上，便于去除。
[0012]在本发明的一种实现方式中，表现得像粘稠的粘性的油的所述浓缩的油包水乳化液的微小部分覆盖有一层附加的低粘度油薄膜，减小了浓缩的油包水乳化液的微小部分的粘性而保持了其疏水性。在本发明的另一实现方式中，在被添加到大量的搅动的水中之前，所述浓缩的油包水乳化液的微小部分形成覆盖层。
[0013]与现有技术相反，本发明提供了一种替换方法，其采用浓缩的油包水乳化液粘合剂替换了油粘合剂，从而减小了油的消耗量。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面将结合附图，以示例的方式对本发明的一个优选实施例进行描述，尽管如此，其它实施例也可能落入本发明的范围，图中:
[0015]图1显示了传统的(现有的)油团聚技术需要的粘合剂的体积；
[0016]图2为本发明的浓缩的油包水乳化液的示意图，其具有填充在油相内的稳定的水滴；和
[0017]图3与图2类似，显示了新的粘合剂的可选的低粘度油薄膜覆盖层。
【具体实施方式】
[0018]本发明提供了一种传统的(昂贵的)油团聚的替换方法，该方法采用能够将耗油量减少10-20倍的新粘合剂。如果传统的油团聚需要10wt% (相对于固体的质量)的油，那么本发明的新粘合剂只需要0.5-1 的油。虽然在过去已经建议使用乳化液，但是使用的是水包油乳化液，其并不能将用油量减少到经济可行的地步。而与此相反，在本发明中，建议的粘合剂是浓缩的油包水乳化液，该浓缩的油包水乳化液通过首先形成柴油和乳化剂的溶液制备。乳化剂包括去水山梨糖醇单油酸酯(sorboton mono oleate)。该油基溶液添加到混合容器中，并逐步将水搅拌加入。虽然在实验室试验中，厨房搅拌器可以非常有效地将水逐步搅拌加入到所述油基溶液中，但是这也可以根据试验规模在任何合适的容器中实现。
[0019]然后，水分散在油相中，形成如图2中I所示的小水滴，紧密填充在油相2中。该浓缩的油包水乳化液看起来是均匀的，具有“白色粘性物”的外观。
[0020]形成的乳化液通常对添加的水显现出类似油的界面，因此，水不断地分散到该乳化液中。当同等大小的球体的典型浓缩填充率为0.64?0.75时，浓缩的油包水乳状液中水的体积分数可以增加到0.9，甚至0.95。水滴产生粒径分布和变形，使得图2所示的非常紧密的部分能够形成。
[0021]因此，1mL的油相体积变为100_200mL的白色不透明的乳化液。包含几微米的水滴的这种疏水的乳化液粘性很大并且具有很大的屈服应力。高粘性使得该乳化液(下文中被称为“乳化液粘性物”)非常粘。
[0022]为了利用该乳化液粘性物，搅拌桶(mixing tank)通常装满水并高速搅拌，例如以1600rpm的速度搅拌。然后，乳化液粘性物添加到这非常大量的搅动的水中，进而分散为乳化液粘性物的微小部分。这些乳化液粘性物的微小部分很粘。搅拌持续进行，直到白色不透明的乳化液粘性物(即浓缩的油包水乳化液)分散。在该阶段，乳化液粘性物的微小部分通过快速搅拌而悬浮在水中。
[0023]进一步添加微粒之后，(本发明实施例中为包含在煤和矿物质浆料中的固体粉煤颗粒)微粒与微小的乳化液粘性物颗粒碰撞并粘在其上。由于乳化液的体积较大，所以在乳化液粘性物起粘合剂的作用，形成微粒之间的空隙体积的情况下，固体颗粒粘合形成附聚物。
[0024]团聚后的颗粒3如图1所示，图1中还显示了团聚后的颗粒之间的需要用于团聚的粘合剂的空间4。在现有技术中，如图1所示，空间4需要完全被用于团聚的油填充，但是当使用本发明的新粘合剂时，颗粒之间的空间由乳化液粘合物，即图2所示的浓缩的油包水乳化液(主要是薄油膜内的水滴)填充。该粘合剂是疏水的，因此能够选择性地与疏水的煤团聚，而将矿物质留下。
[0025]但是，值得注意的是，由于浓缩的油包水乳化液非常粘，所以其选择性不如纯油。在这种选择性下降的情况中，该新粘合剂可以提供实现固液分离的有效方案，高效地回收水并且形成浓缩的尾矿。因此，该粘合剂可以解决采矿业中的许多尾矿问题。
[0026]在本发明的另一实施例中，为了获得较高的选择性，乳化液粘性物的微小部分可以覆盖一层附加的低粘度油薄膜5，如图3所示。该低粘度油薄膜5可以通过将低粘度油分散到水中，并且将所述乳化液粘性物颗粒也分散到水中，然后混合这两种分散物来获得。
[0027]油滴与所述乳化液粘性物的微小部分碰撞。油和乳化液粘性物之间的碰撞引起粘附并快速被打湿，使得乳化液粘合物的各个微小部分外形成一层润滑油薄膜5，如图3所示。润滑油降低了粘合剂的粘性，但保持了其疏水性。
[0028]这种有覆盖层的粘合剂的微小部分将选择性地与煤颗粒碰撞，进而作为粘合剂产生粉煤附聚物。
[0029]添加煤和矿物质泥浆后，煤选择性地附着在带覆盖层的新粘合剂上，并生长形成附聚物。粘土和矿物质不会附着，仍然是水中的细泥。大的附聚物随后从剩余的泥浆中迅速分离。该分离有时候使得附聚物浮在水面上，便于将其去除。无论附聚物是否浮在水面上，该附聚物都能够采用筛子过滤而容易地对其进行脱水。
[0030]在该方式中，采用占现有技术中的油团聚方法所需的油量的约1/10-1/20的油，就可以将煤成功地分选出来。这提供了一种团聚粉煤颗粒的经济可行的方法，该方法可以用来在煤加工厂中有效地清理尾矿。
[0031]虽然本发明结合粉煤颗粒的团聚来进行说明，但是容易知道的是，本发明也可以用来团聚其他的颗粒，例如矿物质颗粒、液体颗粒、有机物颗粒或它们的结合。对于液体颗粒来说，它们可以是液滴、微小液滴或小液滴(即平均直径小于500500 μ m的液滴)的形式。例如，本发明能够应用于团聚微小油滴和小油滴，其目的是通过去除这些小油微小油滴和小油滴来清理或纯化被污染的水。
[0032]如前所述的疏水性粘合剂可以被用来团聚疏水性颗粒，类似的，亲水性粘合剂可以用来团聚亲水性颗粒。
[0033]已知，由例如氧气、氮气、二氧化碳等气体形成的气泡可以用作具有疏水性的有效的助聚剂。这些气泡可以在团聚步骤之前附着到煤水泥浆中的疏水性颗粒上。气泡的存在使得团聚更有效且更快速。
[0034]如前所述的新粘合剂(浓缩的油包水乳化液)将覆盖小气泡而不是低粘度油。这将通过将气泡集结在新粘合剂的微小部分上、或者在搅拌桶中使用空气喷布器并使气泡与新粘合剂碰撞来实现。此外，气泡的添加将促进煤更有效更快速的团聚。
[0035]使用油包气乳化液(实际上是泡沫)还可以形成一种可选的粘合剂。理想地，气泡需要非常细小、空间填充并通过表面活性剂稳定。在这种情况中，空气喷布器将用来在油中形成气泡，但是，溶解气的集结还是可以被用来形成泡沫。
[0036]相似的，前述泡沫可以被用来产生泡沫状的包围新粘合剂(油包水乳化液)的涂层。这有助于煤颗粒更有效且更快速的团聚。
【权利要求】
1.一种团聚微粒的方法，包括:提供油和乳化剂的溶液；将水逐渐分散在所述溶液中，形成具有填充在油相中的稳定的水滴的浓缩的油包水乳化液；和添加泥浆中的微粒，使得所述微粒与乳化液颗粒碰撞并粘在所述乳化液颗粒上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括:将所述浓缩的油包水乳化液添加到大量的搅动的水中，直到所述浓缩的油包水乳化液分散在所述大量的水中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述浓缩的油包水乳化液分散为被所述大量的水包围的浓缩的油包水乳化液的小部分。
4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述微粒为固体微粒。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述微粒为粉煤颗粒。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述微粒为矿物颗粒。
7.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述微粒为液体颗粒。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述液体颗粒为液滴、微小液滴或小液滴。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述液体颗粒为油滴、微小油滴或小油滴。
10.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述浓缩的油包水乳化液中水的体积分数大于0.75。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述水的体积分数大于0.9。
12.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述浓缩的油包水乳化液中的所述填充在油相中的稳定的水滴的微小部分覆盖有一层附加的低粘度油薄膜，减小了所述乳化液颗粒的粘性而增加了所述乳化液颗粒的疏水性。
13.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，化学集合器或者气泡附着在所述微粒的表面以提高疏水性。
14.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，气泡被添加到所述油溶液中形成泡沫状的粘合剂。
15.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，粘在所述乳化液颗粒上的团聚的所述微粒浮在水面上，便于去除。
16.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，粘在所述乳化液颗粒上的团聚的所述微粒通过筛子脱水和/或除去所述附聚物。
【文档编号】C10L9/00GK104302745SQ201380017692
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年1月25日 优先权日:2012年1月25日
【发明者】凯文·帕特里克·高尔文 申请人:纽卡斯尔创新有限公司