用于高炭粉煤灰浮选的皂化捕收剂及其制备方法和应用

1.本发明属于废物资源化利用领域，具体说是一种适用于高炭粉煤灰浮选脱碳的皂化捕收剂及其制备方法。


背景技术：

2.目前，粉煤灰被广泛应用于在建筑材料领域，符合使用要求的粉煤灰被广泛应用于水泥和混凝土工业中，用以提高混凝土的工作性和混凝土制品的耐久性，并降低对自然资源的消耗。然而部分高炭粉煤灰中未燃尽的炭的含量超过20％，不可被直接使用。这些高炭粉煤灰中的未燃尽的炭主要以无定形炭的形式存在，且结构疏松多孔，会在混凝土制品中会大量吸收水分，降低混凝土制品强度。这部分高炭粉煤灰大多被直接废弃。这不仅会造成煤炭资源的大量浪费，还会对自然环境和人体健康造成巨大的危害和安全隐患。
3.浮选法是粉煤灰浮选脱炭最可靠的方案。捕收剂则是粉煤灰浮选脱炭中最重要的一环，它可以改变未燃尽炭的表面性质，使其从亲水疏油变为亲油疏水，从而使得未燃尽炭吸附在浮选泡沫的油膜上被分选出矿浆。常用的粉煤灰浮选脱炭捕收剂主要是石油化工产品煤油。但由于高炭粉煤灰碳含量较高且炭的氧化程度较高，对捕收剂用量的需求较高。随着近些年来石油储备量的不断消耗，石油价格和需求量的不断上涨，造成石油加工后的各种副产物价格也不断增加，使用石油化工捕收剂的成本也越来越高。除此以外，环境保护也越来越被人们重视，石油产品的开发不可避免地会对环境造成破坏。因此，急需一种新型的、环境友好型的捕收剂来满足需求。
4.而餐厨废油的性质同石油化工产品有一定的相似性，这使得餐厨废油经皂化处理后做高炭粉煤灰捕收剂成为了可能。目前，餐厨废油皂化的方法通常是先使用发烟硫酸向油脂内引入磺基，再加入氢氧化钠水溶液，使其皂化。但这种处理流程会在磺化步骤产生腐蚀性气体，不能完全达到餐厨废油的无害化处理。


技术实现要素：

5.针对目前高炭粉煤灰难以利用，石油化工类捕收剂价格高，餐厨废油磺化后皂化会产生废气的现状，本发明提供了一种不经磺化，直接采用氢氧化钠水溶液对餐厨废油进行皂化处理制备得到用于高炭粉煤灰的皂化捕收剂的方法。
6.一种用于高炭粉煤灰浮选的皂化捕收剂，包括：
7.1)取餐厨废油上层清液，滤除杂质，去除挥发分，得处理后餐厨废油；
8.2)将所述处理后餐厨废油、与氢氧化钠水溶液混合，于60
‑
80℃条件下，搅拌至反应完全，得反应混合物；
9.3)待反应混合物冷却凝固后，滤除液体，即得皂化捕收剂。
10.在根据本发明的一个实施方案中，步骤1)中，通过0.045方孔筛滤除杂质，然后通过蒸馏去除挥发分；所述挥发分包括醇和水。
11.在根据本发明的一个实施方案中，步骤2)中，餐厨废油1
‑
4体积份，氢氧化钠水溶
液0.5
‑
1.5体积份。
12.在根据本发明的一个实施方案中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量分数为20％。
13.在根据本发明的一个实施方案中，步骤2)中，通过水浴或油浴加热。
14.在根据本发明的一个实施方案中，步骤2)中，所述搅拌的速率为800
‑
1200r/min。
15.本发明还提供了根据上述的制备方法制备得到的皂化捕收剂。
16.本发明进一步提供了上述皂化捕收剂在高炭粉煤灰浮选脱炭中的应用。
17.本发明还提供了一种高炭粉煤灰浮选脱炭的方法，包括：
18.在浮选机中加入起泡剂、上述的皂化捕收剂以及矿浆；通气刮泡后，得到脱炭粉煤灰。
19.在根据本发明的一个实施方案中，所述起泡剂用量为4kg/t，皂化捕收剂用量为5kg/t，矿浆浓度120g/l；更优选地，叶轮机转速2000r/min，单位面积充气量0.30m3/(m2
·
min)。
20.本发明具有如下优点和积极效果：
21.1、主要原料为餐厨废油，成本较低，适宜大规模推广。
22.2、反应过程不使用磺化技术，无腐蚀性气体产生，对环境友好。
23.3、本发明提供的皂化捕收剂浮选效果好、适宜大规模推广。
附图说明
24.图1为根据本发明的皂化捕收剂的制备方法的实施方案中皂化流程示意图；
25.图2为利用本发明的皂化捕收剂的对高炭粉煤灰进行浮选的流程示意图。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
27.本发明为一种废弃餐厨废油制备用于高炭粉煤灰浮选的皂化捕收剂的方法，流程如图1所示，将处理后的餐厨废油1
‑
4份，质量百分比浓度为20％的氢氧化钠水溶液0.5
‑
1.5份，在60
‑
80℃水浴/油浴加热的条件下，以800
‑
1200r/min的速率搅拌下，反应6
‑
8h。反应结束后，待其冷却凝固后，滤除残留液体即为所制得的皂化捕收剂，可进行高炭粉煤灰浮选脱炭。
28.以下为本发明的具体实施例：
29.实施例1：
30.餐厨废油1份，质量百分比浓度为20％的氢氧化钠水溶液1份，在60℃，1200r/min的搅拌速率下反应6h，滤除残留液体后得到皂化捕收剂1。
31.根据图2所示的流程将该皂化捕收剂用于高炭粉煤灰浮选，具体为：采用xfd
‑
3l浮选机，在矿浆温度10℃，起泡剂用量4kg/t，非离子捕收剂1用量5kg/t，叶轮机转速2000r/min，刮泡时间8min，矿浆浓度120g/l，单位面积充气量0.30m3/(m2·
min)的条件下对烧失量高达24.6％的高炭粉煤灰进行浮选脱炭，可得到烧失量为1.13％脱炭粉煤灰。
32.烧失量满足gb/t 1596
‑
2017《用于水泥和混凝土的粉煤灰》中ⅰ级灰烧失量要求。
33.实施例2：
34.餐厨废油1份，质量百分比浓度为20％的氢氧化钠水溶液1份，在70℃，1000r/min
的搅拌速率下反应7h，滤除残留液体后得到皂化捕收剂2。
35.根据图2所示的流程将该皂化捕收剂用于高炭粉煤灰浮选，具体为：采用xfd
‑
3l浮选机，在矿浆温度10℃，起泡剂用量4kg/t，非离子捕收剂2用量5kg/t，叶轮机转速2000r/min，刮泡时间8min，矿浆浓度120g/l，单位面积充气量0.30m3/(m2·
min)的条件下对烧失量高达24.6％的高炭粉煤灰进行浮选脱炭，可得到烧失量为1.28％的脱炭粉煤灰。
36.烧失量满足gb/t 1596
‑
2017《用于水泥和混凝土的粉煤灰》中ⅰ级灰烧失量要求。
37.实施例3：
38.餐厨废油1.5份，质量百分比浓度为20％的氢氧化钠水溶液1份，在80℃，800r/min的搅拌速率下反应8h，滤除残留液体后得到皂化捕收剂3。
39.根据图2所示的流程将该皂化捕收剂用于高炭粉煤灰浮选，具体为：采用xfd
‑
3l浮选机，在矿浆温度30℃，起泡剂用量4kg/t，非离子捕收剂3用量5kg/t，叶轮机转速2000r/min，刮泡时间8min，矿浆浓度120g/l，单位面积充气量0.30m3/(m2·
min)的条件下对烧失量高达24.6％的高炭粉煤灰进行浮选脱炭，可得到烧失量为1.91％的脱炭粉煤灰。
40.烧失量满足gb/t 1596
‑
2017《用于水泥和混凝土的粉煤灰》中ⅰ级灰烧失量要求。
41.实施例4：
42.餐厨废油2份，质量百分比浓度为20％的氢氧化钠水溶液1.5份，在70℃，800r/min的搅拌速率下反应7h，滤除残留液体后得到皂化捕收剂4。
43.根据图2所示的流程将该皂化捕收剂用于高炭粉煤灰浮选，具体为：采用xfd
‑
3l浮选机，在矿浆温度20℃，起泡剂用量4kg/t，非离子捕收剂4用量5kg/t，叶轮机转速2000r/min，刮泡时间8min，矿浆浓度120g/l，单位面积充气量0.30m3/(m2·
min)的条件下对烧失量高达24.6％的高炭粉煤灰进行浮选脱炭，可得到烧失量为1.56％的脱炭粉煤灰。
44.烧失量满足gb/t 1596
‑
2017《用于水泥和混凝土的粉煤灰》中ⅰ级灰烧失量要求。
45.实施例5：
46.餐厨废油1份，质量百分比浓度为20％的氢氧化钠水溶液0.5份，在80℃，800r/min的搅拌速率下反应8h，滤除残留液体后得到皂化捕收剂5。
47.根据图2所示的流程将该皂化捕收剂用于高炭粉煤灰浮选，具体为：采用xfd
‑
3l浮选机，在矿浆温度10℃，起泡剂用量4kg/t，非离子捕收剂2用量5kg/t，叶轮机转速2000r/min，刮泡时间8min，矿浆浓度120g/l，单位面积充气量0.30m3/(m2·
min)的条件下对烧失量高达24.6％的高炭粉煤灰进行浮选脱炭，可得到烧失量为3.91％的脱炭粉煤灰。
48.烧失量满足gb/t 1596
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2017《用于水泥和混凝土的粉煤灰》中ⅰ级灰烧失量要求。
49.上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明专利限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的覆盖范围。