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CN113522182A - 一种用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法 - Google Patents

一种用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法 Download PDF

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廖寅飞
杨哲
刘泽晨
安茂燕
曹亦俊
马子龙
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Abstract

本发明公开了一种用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法，包括以下步骤：(1)通过臭氧发生器生产氧气、臭氧的混合气体；(2)将步骤(1)得到的混合气体通过加压罐和气泵通入接触反应室内，通过设置在接触反应室内的曝气盘和废机油原料进行接触反应；(3)接触反应完成后，反应后的废机油产品排出，通过滤网滤去固体沉淀物和杂质，得到所述废机油捕收剂。本发明制备的废机油捕收剂具有良好的捕收性和选择性。本发明“变废为宝”有效地将废机油转化为高效低阶煤浮选捕收剂，具有效果好、成本低和污染小的优点，实现了资源的循环利用。

Description

一种用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法
技术领域
本发明属于矿物浮选技术领域，涉及一种用于低阶煤浮选的废机油捕收剂制备方法。
背景技术
煤炭是我国的主体能源，在近10年的能源结构中，占我国总能源消耗的60-70％，是我国当前发展的主要能源。煤炭的高效清洁利用是当前我国能源发展的立足点，它作为主要能源的地位将在较长时间内都不会变化。低阶煤资源占我国煤炭资源储量的一半左右。低阶煤的煤化程度低，表面含氧官能团丰富。对于低阶煤的煤泥，常规的浮选方法和浮选捕收剂效率低，效益差。寻找高效煤泥的浮选捕收剂是提高低阶煤处理的产能，清洁地生产高质量低阶煤的有效的方法之一。
废机油是废润滑油的一种，是国家规定的危险废物。2018年我国润滑油消费量约为880万吨，按照我国润滑油淘汰率60％测算，每年我国将产生约490万吨废润滑油。2018年我国拆解回收汽车167万量，2019年上半年拆解回收汽车89.5万辆，我国的汽车拆解产业每年能产出大量废机油。废机油在机械运动的工作环境下，受高温高压氧化、热分解和杂质污染，理化性质达到各自的换油标准，成为一类有害的污染物油类。
煤泥浮选是利用煤和矸石表面疏水性的差异将煤与杂质分开，在该过程中捕收剂的加入起到至关重要的作用。捕收剂通过物理或化学吸附，选择性的作用于煤的表面，提高煤炭和矸石之间的表面疏水性差异。吸附捕收剂的煤炭随更容易粘附于气泡上，从而能完成煤炭和矸石的分离。捕收剂的选择性和捕收性是衡量捕收剂性能的两个重要指标。煤是非均质的有机物，煤化程度越低的煤表面有着越多的烷烃侧链、含氧官能团。因此捕收剂最好为各种非极性烃类油合理组成的混合物。低阶煤表面含氧官能团丰富芜杂，因此使用含氧有机油类作为捕收剂的效果会更好。废机油在一定程度上可以强化低阶煤浮选的效果。废机油主要由大量芳香烃组分和烷烃类组分。据文献报道，其中的羧酸、酯类、酮类、醇类等氧化物质比例较低，在20％以下。废机油中重金属离子、机械杂质和固体杂质含量较高，直接使用废机油作为浮选捕收剂可能会对环境产生污染。
通过可控的氧化方法将废机油深度氧化，能提高各类含氧有机物的含量，进一步强化废机油作为低阶煤浮选捕收剂的性能；废机油中各类金属离子，固体杂质，在氧化反应下，形成沉淀物，更容易从废机油中分离，减少废机油的污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法，以减少废机油的污染程度，强化废机油在低阶煤捕收剂应用中的效果。针对废机油、废润滑油类废油，使用臭氧对油类进行可控的深度氧化，改良废油的成分。
一种用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)通过臭氧发生器生产氧气、臭氧的混合气体；
(2)将步骤(1)得到的混合气体通过加压罐和气泵通入接触反应室内，通过设置在接触反应室内的曝气盘和废机油原料进行接触反应；
(3)接触反应完成后，反应后的废机油产品排出，通过滤网滤去固体沉淀物和杂质，得到所述废机油捕收剂。
进一步的，所述步骤(1)中，通过紫外光分析仪和气体流量计实时监测臭氧发生器中臭氧的浓度，将臭氧浓度控制在20-50mg/L。
进一步的，所述步骤(2)中，每1kg废机油原料对应使用1.0-1.5kg/h臭氧量，接触反应时间为3-5h。
进一步的，所述步骤(2)中，接触反应时，通过螺带式搅拌器进行搅拌。
进一步的，所述步骤(2)中，通过紫外光分析仪监测接触反应室内溢出的臭氧含量，当溢出臭氧浓度高于10-20mg/L时，将溢出气体进行循环，重新充入接触反应室内；当溢出臭氧浓度低于10mg/L，且反应时间大于3h时，将溢出气体作为尾气处理。
进一步的，所述曝气盘的孔径为10-40μm，曝气盘均布在接触反应室底部和边壁上。
进一步的，所述接触反应室的内衬的材质为聚四氟乙烯材料。
进一步的，所述滤网孔径为200-400目，滤网设置1-2道。
本发明的有益效果是：本发明所改良的捕收剂为废弃机油，是对废弃资源的二次利用；并且相比于传统捕收剂如煤油、柴油等，废机油有着更好的浮选效果，更低的经济成本。被臭氧氧化的废机油的组成中，长链烷烃和环烷烃可与煤表面的有机物烷烃侧链相互作用；被氧化形成的醛、酮、羧酸、醇类官能团可与煤表面含氧官能团作用。该方法生产的废机油捕收剂的有机物组成复杂，因此对非均质的煤有着很好的捕收性和选择性。废机油中重金属离子和固体杂质经臭氧的强氧化作用后，更容易聚结形成固体沉淀，通过后续过滤脱除可降低废机油的污染性。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法所使用的装置包括臭氧发生器、接触反应室，接触反应室内设置有曝气盘，臭氧发生器的出口通过加压罐、气泵与曝气盘连接，接触反应室上部设置有废机油原料入口和尾气排出口，接触反应室下部设置有产物出口，产物出口连接有滤网。臭氧发生器设置有第一流量计和第一紫外光分析仪，接触反应室设置有第二流量计和第二紫外光分析仪。接触反应室内设置有螺带式搅拌器，接触反应室的内衬的材质为聚四氟乙烯材料。
其中，曝气盘的孔径为10-40μm，曝气盘均布在接触反应室底部和边壁上。滤网孔径为200-400目，滤网设置1-2道。
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
从加油站取样废机油和柴油及机油(牌号5W50)。将废机油样品进行捕收剂制备。使用臭氧发生器制备氧气、臭氧的混合气体，使用紫外光分析仪监测控制臭氧浓度为30mg/L，将混合气体通过加压罐和气泵通入40μm孔径曝气盘，通入接触反应室内和废机油原料反应，接触反应室内使用螺带式搅拌器搅拌，反应时间控制为3h，每1kg废机油原料对应使用1.0kg/h臭氧量。使用紫外光分析仪监测接触反应柱内溢出的臭氧含量。反应完成后，将反应后的废机油通过1道200目过滤滤网。过滤完成后，得到废机油捕收剂。
使用慢速定性滤纸对废机油和使用该方法处理后得到的废机油捕收剂进行过滤，测量固体含量。将两个油类样品取10ml样品稀释于正戊烷中，过滤后烘干并称重固体含量。废机油过滤后，固体残余为8.5mg；经该方法处理后的废机油捕收剂，固体残余量为2.4mg。固体污染物的含量大幅下降了。
使用粘度仪测定机油，废机油，经过该方法制备的废机油捕收剂的动力粘度。试验条件和结果在表1中列出。
将废机油、柴油、机油和本发明制备的捕收剂进行低阶煤(褐煤)的实验室浮选试验。浮选煤浆浓度为100g/L。捕收剂剂量为5kg/t。气泡剂使用仲辛醇，剂量为600g/t。将所得浮选精煤和尾煤分别进行过过滤，烘干称重，测灰。试验条件和结果在表2中列出。
表1
样品序号 药剂名称 动力粘度mPa·s(25℃)
1 机油 182.44
2 柴油 6.52
3 废机油 118.46
4 经处理后的废机油 85.05
表2
Figure BDA0003171101930000061
表1显示出该方法有效降低了废机油的动力粘度，说明了废机油内的胶质，固体等成分含量下降，分散性能提高。从表2可以看出，本发明提出的废机油捕收剂制备方法，能够有效提高废机油回收低阶煤的能力，提高废机油的捕收性和选择性。经该方法处理后的废机油作为捕收剂，相比于传统烃类油捕收剂和未经处理的废机油，低阶煤的精煤产品的产率更高，灰分更低。
以上所述仅是本发明的部分实施例而已，并不能限制本发明，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)通过臭氧发生器生产氧气、臭氧的混合气体；
(2)将步骤(1)得到的混合气体通过加压罐和气泵通入接触反应室内，通过设置在接触反应室内的曝气盘和废机油原料进行接触反应；
(3)接触反应完成后，反应后的废机油产品排出，通过滤网滤去固体沉淀物和杂质，得到所述废机油捕收剂。
2.根据权利要求1所述的用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，通过紫外光分析仪和气体流量计实时监测臭氧发生器中臭氧的浓度，将臭氧浓度控制在20-50mg/L。
3.根据权利要求1所述的用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，每1kg废机油原料对应使用1.0-1.5kg/h臭氧量，接触反应时间为3-5h。
4.根据权利要求1所述的用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，接触反应时，通过螺带式搅拌器进行搅拌。
5.根据权利要求1所述的用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，通过紫外光分析仪监测接触反应室内溢出的臭氧含量，当溢出臭氧浓度高于10-20mg/L时，将溢出气体进行循环，重新充入接触反应室内；当溢出臭氧浓度低于10mg/L，且反应时间大于3h时，将溢出气体作为尾气处理。
6.根据权利要求1所述的用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法，其特征在于：所述曝气盘的孔径为10-40μm，曝气盘均布在接触反应室底部和边壁上。
7.根据权利要求1所述的用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法，其特征在于：所述接触反应室的内衬的材质为聚四氟乙烯材料。
8.根据权利要求1所述的用于低阶煤浮选的废机油捕收剂的制备方法，其特征在于：所述滤网孔径为200-400目，滤网设置1-2道。
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