从煤泥水分选微细高岭石的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废水处理领域，涉及一种从煤泥水分选微细高岭石的方法。
【背景技术】
[0002]高岭石是选煤厂煤泥水中的主要黏土矿物成分，在有些煤泥水中，含量甚至高达60%。在煤炭洗选过程中，高岭石矿物颗粒会出现泥化、剥片等现象，从而转变成微细高岭石颗粒，使煤泥水难于沉降处理。这些微细高岭石颗粒粒度较小，受重力影响小，几乎难以自然沉降；同时微细高岭石颗粒表面荷同性电荷，不同颗粒间存在静电斥力。此外，由于微细高岭石颗粒表面的溶剂化作用，使颗粒表面形成水分子“包围层”，即水化膜。即使清除了颗粒表面的电荷，颗粒仍然会处于稳定的分散状态。基于上述原因，高岭石微细颗粒在循环水中循环、积聚，导致澄清水浓度和粘度升高，严重影响分选精度和效率。
[0003]针对煤泥水的沉降澄清，目前，选煤厂主要通过添加以无机盐为主的凝聚剂或聚丙烯酰胺为主的絮凝剂进行处理，实现选煤厂煤泥水的闭路循环。煤泥作为副产品低价出售。这种传统的煤泥水澄清处理工艺，往往存在以下几方面缺点:一是需要较大的沉淀面积，大型选煤厂通常需要多个直径在45m以上的浓缩机，这些装置占地面积大；二是需要添加凝聚剂和絮凝剂，工艺复杂；且药剂消耗大；三是煤泥水处理成本高，药剂与煤泥作用后排出系统，无法重复使用。
[0004]随着煤炭开采机械化水平的不断提高，原煤中矸石量不断增大，某些矿井原煤矸石含量高达50%。这些原煤在煤炭洗选过程中会产生大量难以沉降处理的高泥化煤泥水。这种煤泥水中高岭土、石英等粘土类矿物含量高，微细颗粒含量高，处理药剂消耗量大，且澄清水固体含量高，透光率通常低于50%。甚至，使用现有的常规技术进行煤泥水的沉降澄清处理通常失效，导致细泥在循环水中循环、积聚，澄清水浓度和粘度升高；同时由于颗粒表面水化的作用，给煤泥后续脱水也带来了很大困难。这种情况不但影响煤炭产品质量，而且影响整个系统正常生产。
[0005]发明人认识到，将微细高岭石从煤泥水中分选出来，是决定原煤分选精度和效率的关键所在。这样既有利于煤泥水的处理，同时又可以将高岭石资源化利用，具有很高的经济效益和成本优势。
[0006]针对现有技术中存在的上述缺陷问题，本发明提供了一种从煤泥水分选微细高岭石的方法。从煤泥水中聚团分选微细高岭石的方法。这种方法适用于富含微细高岭石的工业废水的处理，尤其适用于高泥化难沉降煤泥水的处理。
【发明内容】
[0007]本发明目的之一是提供一种从煤泥水分选微细高岭石的方法。本发明目的之二是提供一种降低煤泥灰分的方法。本发明目的之三是提供一种处理工业废水的用途。
[0008]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种从煤泥水分选微细高岭石的方法，包括如下步骤:
[0009]a、测定煤泥水中所含的主要矿物成分，并对煤泥水中不同矿物颗粒界面性质进行测定分析；
b、构建煤泥水主要矿物颗粒界面模型并进行优化，针对不同药剂在不同矿物颗粒表面吸附特性进行模拟计算分析；
c、根据模拟计算结果选择所添加的药剂，通过试验确定所添加的药剂用量；
d、按照上述用量向煤泥水中依次添加药剂，并充分搅拌混合，使煤泥水中的微细高岭石颗粒聚团，而其他矿物颗粒分散，从煤泥水中分选得到微细高岭石。
[0010]其中，所述步骤a中，采用X-射线衍射法测定煤泥水中所含的主要矿物成分；采用X-射线光电子能谱仪以及X-射线荧光光谱仪测定分析矿物颗粒界面特性。
[0011 ] 其中，所述步骤b中，采用密度泛函理论模拟计算药剂在矿物颗粒表面吸附特性。
[0012]所述药剂包括调整剂、分散剂和疏水表面活性剂；其中调整剂为酸或碱，分散剂为焦磷酸钠，疏水表面活性剂为十二烷胺。
[0013]另一方面，本发明提供了一种降低煤泥灰分的方法，包括如下步骤:(1)按照上述方法从煤泥水分选微细高岭石；(2)过滤脱水。
[0014]又一方面，本发明还提供了一种处理工业废水的用途，其特征在于，使用了上述从煤泥水分选微细高岭石的方法。
[0015]其中，所述工业废水是富含微细高岭石的工业废水；尤其是高泥化难沉降的煤泥水。
[0016]微细高岭石颗粒对煤泥水处理的影响主要是由于颗粒细、颗粒表面荷电及表面水化膜。其中颗粒表面水化膜的存在，由于“空间位阻效应”和水化斥力的作用，微细高岭石颗粒处于稳定分散状态。本发明方法是针对煤泥水中微细高岭石颗粒表面存在的水化膜，通过对高岭石颗粒疏水改性处理，促进颗粒聚团；同时利用不同矿物颗粒表面性质的差异，通过添加调整剂、分散剂和疏水表面活性剂使其他矿物颗粒处于分散状态，从而实现从煤泥水分选微细高岭石的目的。
[0017]与已有技术相比，本发明有益效果体现在:
[0018]1、本发明是将煤泥水中难以沉降处理的微细高岭石颗粒聚团分选出来资源化利用，提高了高岭石的纯度和产品附加值，同时可以降低煤泥灰分提高产品质量。
[0019]2、本发明可以将煤泥水中的微细高岭石颗粒从煤泥水中分选出来，从而解决细泥在系统中的积聚问题。
[0020]3、通常情况下，微细黏土颗粒表面水化膜中的水分在煤泥过滤脱水过程中往往难以脱除，本发明将微细高岭石颗粒从煤泥水中分选出来，无疑对后续煤泥水的过滤脱水有利。
[0021]4、本发明由于预先将微细高岭石颗粒从煤泥水中分选出来，可以有效地减少凝聚剂和絮凝剂用量、甚至不需要使用，可以消除凝聚剂使用带来的煤泥灰分升高及腐蚀生产设备的缺点，减少了药剂的消耗，降低生产成本。
【具体实施方式】
[0022]—种从煤泥水分选微细高岭石的方法，包括如下步骤:
[0023]a、测定煤泥水中所含的主要矿物成分，并对煤泥水中不同矿物颗粒界面性质进行测定分析；
b、构建煤泥水主要矿物颗粒界面模型并进行优化，针对不同药剂在不同矿物颗粒表面吸附特性进行模拟计算分析；
c、根据模拟计算结果选择所添加的药剂，通过试验确定所添加的药剂用量；
d、按照上述用量向煤泥水中依次添加药剂，并充分搅拌混合，使煤泥水中的微细高岭石颗粒聚团，而其他矿物颗粒分散，从煤泥水中分选得到微细高岭石。
[0024]实施例1