本发明涉及煤泥水沉降过滤混凝剂，具体为煤泥水沉降过滤混凝剂的制备方法。
背景技术：
煤炭洗选是洁净煤的重要方法，煤泥水的处理是煤炭洗选环节中的重要环节，入选原煤中由于细粒煤和粘土含量的增加，导致煤泥水处理困难。目前，选煤厂处理煤泥水常用的方法是在浓缩机中加入大量的凝聚剂和混凝剂复合作用使得煤泥水快速沉降，同时由于洗选原煤的性质、地下成煤地质条件、成煤年代以及粘土含量的增加，导致煤泥水沉降效果越来越差。随着采煤工艺的发展，加之更多的薄煤层开采，以及选煤过程中的破碎解离，使入选原煤中细粒级煤的数量剧增，煤泥水沉降极为困难。这些细粒级煤具有较大的比表面积，水分不易脱除，容易堵塞过滤介质，且滤饼致密、透气性恶化等，当细粒煤含量增加时，脱水过程效率降低、产品水分含量增高，给选煤厂生产带来了巨大的困难。为解决上述问题，亟需开发一种用于煤泥水高效沉降过滤的混凝剂。
技术实现要素：
本发明解决现有煤泥水沉降过滤混凝剂效率低、沉降脱水效果差的问题，提供一种煤泥水沉降过滤混凝剂的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：煤泥水沉降过滤混凝剂的制备方法包括以下操作步骤：
一、膨润土精矿有机钠化改性：取7g膨润土精矿，加入70ml Na+浓度为0.14mol/L的草酸钠，在水浴锅中恒温80℃，反应过程中用磁力充分搅拌120min，混合均匀，使其钠化改性；反应完成后，静置，用清水清洗改性的膨润土，在烘箱中烘干，研磨，称取5g钠基膨润土，加入有机改性剂十六烷基三甲基溴化铵7.7mol，充分搅拌使其混合均匀，在70℃水浴锅中恒温进行有机改性，反应过程中用磁力搅拌90min；反应完成后，静置，用清水清洗改性膨润土，在烘箱中烘干，研磨至小于200目，得到有机复合钠化改性膨润土微粒；
二、运用反相微乳液聚合法合成阴离子有机微粒：水相中以丙烯酸和丙烯酰胺为单体，二者摩尔比为1:1~4，加入与丙烯酸等摩尔质量的氢氧化钠、0.01~0.4%质量分数的电解质醋酸钠、2~40ppm的交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；油相中以液体石蜡油为溶剂，表面活性剂为Span80和Tween60的混合物，二者质量比为1~3:1，表面活性剂的质量分数为油相总质量的10%~40%；将水相溶液缓慢加入到油相中，搅拌器转速为50~250r/min，反应温度30~50℃，通入氮气保持反应在无氧状态下进行，加入引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠，二者质量比为1~3:1，总加入量为单体质量的0.1%~1%，反应时间为2~6h，得到阴离子有机微粒；
三、制得混凝剂：将所述步骤一制得的有机复合钠化改性膨润土微粒加入0.1~5%的所述步骤二制得的阴离子有机微粒，加入适量的水，使得膨润土浓度在5%~50%质量分数之间，研磨反应10~100min，得到有机复合钠化改性的膨润土沉降过滤混凝剂。
膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的粘土矿物，主要的矿物化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO，其晶体结构具有较大的比表面积，使膨润土具有较高的吸附性，膨润土晶胞带有负电荷，彼此同性相斥，难凝聚成较大颗粒。而本方法用草酸钠对膨润土进行钠化改性，用十六烷基三甲基溴化铵对膨润土进行有机改性，获得有机复合钠化改性的膨润土微粒。以反相微乳液聚合法为核心方法，在制得反相微乳液的同时，以丙烯酸和丙烯酰胺为单体骨架，在无氧环境和表面活性剂、引发剂的共同作用下，诱导羧基、磺酸基和硫酸酯基等阴离子官能团与丙烯酸和丙烯酰胺结合，最终制得阴离子有机微粒。其中，羧基、磺酸基和硫酸酯基等为引发剂与氢氧化钠、醋酸钠等在溶液中反应得到。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点，同时由于其最终状态为乳状液，本体之间交联现象少，易于贮存，并且粘度较小，对水质影响小。另一方面，阴离子有机微粒增加了膨润土的负电性，促进了膨润土的片层剥离作用，使得膨润土微粒在煤浆的过滤过程中起到增大孔隙度的“掺粗”作用，提高了混凝剂的过滤脱水效果，另外阴离子有机微粒与膨润土的协同作用，进一步提高了该混凝剂的沉降性能，强化煤泥水的处理效果。
本发明具有以下优点：1、提高了膨润土微粒的负电性，其制备的混凝剂的沉降过滤效果更好；2、阴离子有机微粒促进膨润土的片层剥离，使膨润土微粒在过滤过程中起到增大孔隙度的“掺粗”作用，提高混凝剂的过滤脱水效果。
具体实施方式
实施例一：煤泥水沉降过滤混凝剂的制备方法包括以下操作步骤：
一、膨润土精矿有机钠化改性：取7g膨润土精矿，加入70ml Na+浓度为0.14mol/L的草酸钠，在水浴锅中恒温80℃，反应过程中用磁力充分搅拌120min，混合均匀，使其钠化改性；反应完成后，静置，用清水清洗改性的膨润土，在烘箱中烘干，研磨，称取5g钠基膨润土，加入有机改性剂十六烷基三甲基溴化铵7.7mmol，充分搅拌使其混合均匀，在70℃水浴锅中恒温进行有机改性，反应过程中用磁力搅拌90min；反应完成后，静置，用清水清洗改性膨润土，在烘箱中烘干，研磨至小于200目，得到有机复合钠化改性膨润土微粒；
二、运用反相微乳液聚合法合成阴离子有机微粒：水相中以丙烯酸和丙烯酰胺为单体，二者摩尔比为1:1，加入与丙烯酸等摩尔质量的氢氧化钠、0.25%质量分数的电解质醋酸钠、40ppm的交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；油相中以液体石蜡油为溶剂，表面活性剂为Span80和Tween60的混合物，二者质量比为2:1，表面活性剂的质量分数为油相总质量的10%；将水相溶液缓慢加入到油相中，搅拌器转速为180r/min，反应温度50℃，通入氮气保持反应在无氧状态下进行，加入引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠，二者质量比为1:1，总加入量为单体质量的0.6%，反应时间为2h，得到阴离子有机微粒；
三、制得混凝剂：将所述步骤一制得的有机复合钠化改性膨润土微粒加入3.6%的所述步骤二制得的阴离子有机微粒，加入适量的水，使得膨润土浓度在50%质量分数之间，研磨反应40min，得到有机复合钠化改性的膨润土沉降过滤混凝剂。
实施例二：煤泥水沉降过滤混凝剂的制备方法包括以下操作步骤：
一、膨润土精矿有机钠化改性：取7g膨润土精矿，加入70ml Na+浓度为0.14mol/L的草酸钠，在水浴锅中恒温80℃，反应过程中用磁力充分搅拌120min，混合均匀，使其钠化改性；反应完成后，静置，用清水清洗改性的膨润土，在烘箱中烘干，研磨，称取5g钠基膨润土，加入有机改性剂十六烷基三甲基溴化铵7.7mmol，充分搅拌使其混合均匀，在70℃水浴锅中恒温进行有机改性，反应过程中用磁力搅拌90min；反应完成后，静置，用清水清洗改性膨润土，在烘箱中烘干，研磨至小于200目，得到有机复合钠化改性膨润土微粒；
二、运用反相微乳液聚合法合成阴离子有机微粒：水相中以丙烯酸和丙烯酰胺为单体，二者摩尔比为1:2，加入与丙烯酸等摩尔质量的氢氧化钠、0.01%质量分数的电解质醋酸钠、25ppm的交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；油相中以液体石蜡油为溶剂，表面活性剂为Span80和Tween60的混合物，二者质量比为3:1，表面活性剂的质量分数为油相总质量的40%；将水相溶液缓慢加入到油相中，搅拌器转速为50r/min，反应温度30℃，通入氮气保持反应在无氧状态下进行，加入引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠，二者质量比为2:1，总加入量为单体质量的1%，反应时间为4.5h，得到阴离子有机微粒；
三、制得混凝剂：将所述步骤一制得的有机复合钠化改性膨润土微粒加入0.1%的所述步骤二制得的阴离子有机微粒，加入适量的水，使得膨润土浓度在20%质量分数之间，研磨反应70min，得到有机复合钠化改性的膨润土沉降过滤混凝剂。
实施例三：煤泥水沉降过滤混凝剂的制备方法包括以下操作步骤：
一、膨润土精矿有机钠化改性：取7g膨润土精矿，加入70ml Na+浓度为0.14mol/L的草酸钠，在水浴锅中恒温80℃，反应过程中用磁力充分搅拌120min，混合均匀，使其钠化改性；反应完成后，静置，用清水清洗改性的膨润土，在烘箱中烘干，研磨，称取5g钠基膨润土，加入有机改性剂十六烷基三甲基溴化铵7.7mmol，充分搅拌使其混合均匀，在70℃水浴锅中恒温进行有机改性，反应过程中用磁力搅拌90min；反应完成后，静置，用清水清洗改性膨润土，在烘箱中烘干，研磨至小于200目，得到有机复合钠化改性膨润土微粒；
二、运用反相微乳液聚合法合成阴离子有机微粒：水相中以丙烯酸和丙烯酰胺为单体，二者摩尔比为1:3，加入与丙烯酸等摩尔质量的氢氧化钠、0.4%质量分数的电解质醋酸钠、2ppm的交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；油相中以液体石蜡油为溶剂，表面活性剂为Span80和Tween60的混合物，二者质量比为2:1，表面活性剂的质量分数为油相总质量的30%；将水相溶液缓慢加入到油相中，搅拌器转速为250r/min，反应温度42℃，通入氮气保持反应在无氧状态下进行，加入引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠，二者质量比为3:1，总加入量为单体质量的0.1%，反应时间为3.2h，得到阴离子有机微粒；
三、制得混凝剂：将所述步骤一制得的有机复合钠化改性膨润土微粒加入1.8%的所述步骤二制得的阴离子有机微粒，加入适量的水，使得膨润土浓度在5%质量分数之间，研磨反应10min，得到有机复合钠化改性的膨润土沉降过滤混凝剂。
实施例四：煤泥水沉降过滤混凝剂的制备方法包括以下操作步骤：
一、膨润土精矿有机钠化改性：取7g膨润土精矿，加入70ml Na+浓度为0.14mol/L的草酸钠，在水浴锅中恒温80℃，反应过程中用磁力充分搅拌120min，混合均匀，使其钠化改性；反应完成后，静置，用清水清洗改性的膨润土，在烘箱中烘干，研磨，称取5g钠基膨润土，加入有机改性剂十六烷基三甲基溴化铵7.7mmol，充分搅拌使其混合均匀，在70℃水浴锅中恒温进行有机改性，反应过程中用磁力搅拌90min；反应完成后，静置，用清水清洗改性膨润土，在烘箱中烘干，研磨至小于200目，得到有机复合钠化改性膨润土微粒；
二、运用反相微乳液聚合法合成阴离子有机微粒：水相中以丙烯酸和丙烯酰胺为单体，二者摩尔比为1:4，加入与丙烯酸等摩尔质量的氢氧化钠、0.15%质量分数的电解质醋酸钠、15ppm的交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；油相中以液体石蜡油为溶剂，表面活性剂为Span80和Tween60的混合物，二者质量比为1:1，表面活性剂的质量分数为油相总质量的20%；将水相溶液缓慢加入到油相中，搅拌器转速为120r/min，反应温度36℃，通入氮气保持反应在无氧状态下进行，加入引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠，二者质量比为2:1，总加入量为单体质量的0.3%，反应时间为6h，得到阴离子有机微粒；
三、制得混凝剂：将所述步骤一制得的有机复合钠化改性膨润土微粒加入5%的所述步骤二制得的阴离子有机微粒，加入适量的水，使得膨润土浓度在35%质量分数之间，研磨反应100min，得到有机复合钠化改性的膨润土沉降过滤混凝剂。
使用时，将上述制备的有机复合钠化改性的膨润土沉降过滤混凝剂按0.1%浓度与去离子水在40℃，转速为300r/min条件下混合搅拌1.5h，获得煤泥水沉降过滤药剂。将某选煤厂浓缩机入料煤泥水采回，按照国标MT-190-88《煤泥水沉降试验方法》和MT/T260-1991《选煤厂煤泥过滤性测定方法》进行煤泥水沉降脱水处理，加药量为100g/t 干煤泥，沉降后上清液的浊度为28NTU，压缩层体积为80ml，过滤速度为6.8ml/s·cm²，与传统常规混凝剂相比，本发明制备的有机复合钠化改性的膨润土沉降过滤混凝剂沉降过滤性能提高了20%。