CN102172565A

CN102172565A - 一种废弃油改性作为浮选剂对煤浮选的方法

Info

Publication number: CN102172565A
Application number: CN2010105926465A
Authority: CN
Inventors: 张永发; 徐英; 张国杰; 孙亚玲; 李香兰
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: CN102172565B

Abstract

一种废弃油改性作为浮选剂对煤浮选的方法是以精煤产率为指标，确定废弃油改性的条件，再按摩尔比为3∶1～10∶1将乙醇与废弃油混合，在3～5kg压力下，加入质量分数为0.4％～1.0％的碱土金属和质量分数为0.01％～0.05％的氧化铝催化剂，加热40℃～80℃，搅拌反应0.5h～4.5h制得改性废弃油；将改性废弃油直接用于煤的浮选，取煤样75g，预搅拌2min，调浆3min，浮选3min；最后以浮选后精煤、尾煤的产率和灰分为指标，以废弃油改性作为浮选用量为0.72kg/吨煤和0.91kg/吨煤，浮比为4∶1和5∶1，对不同灰分和粒度的不同煤种进行浮选。本发明方法简单，变废为宝，成本低，无环境污染，为废弃油的利用开辟了新的途径。

Description

一种废弃油改性作为浮选剂对煤浮选的方法

技术领域

本发明涉及一种废弃油改性的方法，还涉及一种煤浮选的方法，具体地说是一种由废弃油改性作为浮选剂对煤浮选的方法。

背景技术

废弃油是指经使用后而失去食用价值的各类油的总称，主要有泔水油、地沟油和煎炸油等，泔水油是酒店餐馆等食用后的废弃油；地沟油是酒店餐馆等下水道中的油腻漂浮物；煎炸油是用于煎炸食品等后的废弃油。其中，以餐饮废弃油居多，废弃油中的酸败、羰基价远远超出国家规定的食用油卫生指标，这些废弃油是已经食用后高度氧化的有毒油脂，会产生剧毒的黄曲霉素，毒性是砒霜的100倍，是目前发现最强的化学致癌物质。实验证明，长期低剂量食用黄曲霉素可以使动物100％患上肝癌。另一方面，废弃油大量排放，对环境污染严重。因此，废弃油的回收与处理是关系到人类健康和环境安全的重要因素。

废弃油开发应用方面的研究逐年增多，有关专利申请也呈上升趋势，主要集中在利用废弃油制备生物柴油方面，如公开号为：CN1861752A的“一种利用高酸值油脂市场生物柴油的方法”；公开号为：CN101148600A的一种“废动植物油脂制备生物柴油方法”；公开号为：CN101215474A的一种“采用皮革废弃油脂为原料制备生物柴油的方法”；公开号为：CN101294096A的“一种生物柴油的制备方法”；公开号为：CN101412917A的一种“生物柴油的制造方法”等。这些公开的专利都是以废弃油作为原料，以酸或碱催化废弃油生产生物柴油，取得了很好的效果，但过程中须回收甘油，甲醇或乙醇，分离催化剂氢氧化钾或氢氧化钠，但未应用于煤的浮选。

煤浮选是精选细粒煤泥最有效的方法，浮选的主要产品是精煤，副产品有混煤以及煤泥等，选后的矸石和尾煤为废弃物。浮选精煤产率是浮选后精煤量占浮选入料量的百分数，表示浮选精煤与原矿的数量关系，是评定浮选效果的重要基础数据。尾煤产率是从浮选原矿中得到的尾煤的数量百分数。浮选过程的目的是在既定的原煤灰分(20％＞灰分含量＞10％为低中灰煤；30％＞灰分含量＞20％为中灰煤；飞灰含量＞30％为中高和高灰煤；灰分＜10％为低灰煤)的条件下，力求浮选分选出灰分较低的精煤和灰分尽可能高的尾煤。浮选药剂可划分为捕收剂、起泡剂、抑制剂和pH调整剂等。用于浮选的捕收剂绝大多数为石油产品，主要有煤油、轻柴油、汽油和天然气冷凝液等；起泡剂主要采用化工副产品作起泡剂，如杂醇、仲丁醇和丁辛醇。浮选过程中药量消耗大，浮选精煤产率低，选煤成本高，应用受到限制，难以大规模应用。另外，柴油和煤油本身含有10％以上的芳香烃类物质，这种物质的化学结构十分稳定，在自然环境条件下不易降解，对土壤、水体和大气造成持久而严重的污染，对动植物及人类的危害较大，且煤油和轻柴油属于能源短缺物资，开发廉价的煤浮选剂，减少用量，是节约能源，提高煤的浮选效益的迫切需要。

发明内容

本发明的问题是以煤浮选后的精煤产率为指标，确定废弃油的改性条件，并在不分离废弃油改性过程中产生的副产物甘油、不脱除催化剂和甘油单酸酯等物质、无废弃物外排的前提下，将改性后的废弃油直接作为浮选剂用于煤的浮选。

本发明方法是在废弃油改性方法与煤浮选方法的基础上，提出了一种将改性后的废弃油作为煤浮选剂直接对煤进行浮选的方法。其具体方法步骤如下：

(1)废弃油改性：以浮选后精煤产率为指标，按摩尔比为3∶1～10∶1的比例将乙醇与废弃油混合，在3～5kg的压力下，加入质量分数为0.4～1.0％的含碱和铝的催化剂，加热至40℃～80℃，搅拌反应0.5h～4.5h，制得浮选剂；

(2)将上述步骤(1)制得浮选剂对煤进行浮选，取煤样75g，搅拌时间为2min，调浆时间为3min，浮选时间为3min，浮选后过滤，所得固体在110℃下干燥1h，得到精煤；

(3)将上述步骤(1)制得浮选剂作为煤的浮选剂，直接用于煤的浮选，以浮选后的精煤和尾煤的产率和灰分为指标，其浮选剂用量分别为0.72kg/吨煤和0.91kg/吨煤，对不同浮比和不同粒度的中低灰煤进行浮选。

其中，所述的含碱和铝的催化剂是含氢氧化钾和氧化铝的催化剂，其中，氢氧化钾的用量是废弃油质量的0.4～1.0％，氧化铝的用量是废弃油质量的0.01％～0.05％。

本发明与现有的废弃油改性制备生物柴油的方法相比，不需要除去副产物甘油，也不需要脱除催化剂和甘油单酸酯等物质，且在生产过程中没有废弃物的外排，拓宽了改性后废弃油的利用途径和利用效率；与现有煤的浮选方法相比，本发明利用餐饮业废弃油改性直接作为煤的浮选剂对煤进行浮选，可大大节约能源，保护环境，并为废弃油的利用与处理开发了新途径；在本发明方法中一方面不需使用起泡剂，另一方面从煤浮选过程中所用捕收剂和起泡剂价格来看，废弃油比传统捕收剂石油类产品价格低得多，由此也降低了传统煤浮选方法成本高的问题；同时也进一步简化了煤浮选过程的操作步骤，达到了“变废为宝，净化环境”的目的，具有极大的环保意义、社会效益和经济效益。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作出进一步地详细说明，以本领域的技术人员能够实现为准。

实施一种废弃油改性作为煤浮选剂直接对煤进行浮选的方法如下：

(1)废弃油的改性：以煤浮选后的精煤产率为指标，确定废弃油改性的最佳条件。

浮选后精煤产率的测定：取煤样75g，预搅拌2min，调浆3min，浮选3min，将收集的精煤过滤所得固体在110℃下干燥1h、称重，得到对应的精煤产率。

按一定比例将废弃油、乙醇和碱土金属(KOH)和氧化铝催化剂加入三口烧瓶，接冷凝回流管，在3～5kg的压力下，加热至预定的温度，搅拌反应一定时间后，取出冷却。用所得样品进行煤浮选，以浮选后的精煤产率作为考察废弃油改性后样品的指标。

废弃油的改性反应条件：

反应时间：当反应温度为70℃，醇油(乙醇与废弃油)摩尔比为8∶1，催化剂KOH用量为废弃油质量的0.5％时，考察0.5h～4.5h不同反应时间对浮选后精煤产率的影响。结果表明：当反应温度为0.5h时，精煤产率为44.0％；随着改性反应时间的延长，精煤产率逐渐增加，产率上升很快，当反应时间增加到2.5h时，精煤产率最高，为53.0％；反应时间超过2.5h后，浮选后精煤产率随时间的增加稍有下降，当反应温度升高到4.5h时，精煤产率降至39.1％。因此，确定废弃油改性最佳反应时间为2.5h.

反应温度：当反应时间为2.5h，醇油摩尔比为8∶1，催化剂KOH用量为废弃油质量的0.5％时，考察40℃～80℃之间不同温度对浮选后精煤产率的影响。结果表明：当反应温度为40℃时，精煤产率为52.8％；随着反应温度的升高，精煤产率逐步增加，当温度达到50℃时精煤产率最高，为56.5％；反应温度继续增加时，浮选后精煤产率反而下降，当反应温度升高到80℃时，精煤产率降至44.6％.因此，确定废弃油改性最佳反应温度为50℃.

反应中醇油摩尔比的影响：当反应时间为2.5h，反应温度为50℃，催化剂KOH用量为废弃油质量的0.5％时，考察3∶1～10∶1之间不同醇油摩尔比对浮选后精煤产率的影响。结果表明：当醇油摩尔比为3∶1时，精煤产率为51.3％；随着醇油摩尔比的增加，精煤产率逐渐增加，当醇油摩尔比达到8∶1时，精煤产率最高，为56.1％；然后随着醇油摩尔比的增加，精煤产率开始降低，当醇油摩尔比增加到10∶1时，精煤产率降至46.0％.因此，确定废弃油改性最佳醇油摩尔比为8∶1.

催化剂KOH和Al₂O₃用量的影响：当反应时间为2.5h，反应温度为50℃，醇油摩尔比为8∶1时，考察0.4～1.0％之间不同催化剂用量对浮选后精煤产率的影响。结果表明：当催化剂KOH用量为废弃油质量的0.4％时，精煤产率为56.9％；随着催化剂KOH用量的增加，精煤产率逐步提高，当催化剂的用量增加到废弃油质量的0.5％时，精煤产率达到最高，为57.4％；随着催化剂KOH的用量继续增加，精煤的产率略微下降，当催化剂的用量增加到废弃油质量的1.0％时，精煤的产率降至52.0％.因此，确定废弃油改性最佳催化剂KOH用量为废弃油质量的0.5％。当KOH用量为0.5％时，考察0.01％～0.05％的Al₂O₃之间不同催化剂用量对浮选后精煤产率的影响。结果表明：当催化剂Al₂O₃用量为废弃油质量的0.01％时，精煤产率为57.0％；催化剂的用量为废弃油质量的0.02％时，精煤产率达到最高，为57.9％；随着催化剂Al₂O₃的用量继续增加，精煤的产率略微下降，当催化剂的用量增加到废弃油质量的0.05％时，精煤的产率降至52.3％.因此，确定废弃油改性最佳催化剂KOH用量为0.5％，催化剂Al₂O₃用量为废弃油质量的0.02％；

反应压力：当反应时间为2.5h，反应温度为50℃，醇油摩尔比为8∶1，催化剂KOH用量为废弃油质量的0.5％，催化剂Al₂O₃用量为废弃油质量的0.02％时，考察3kg～5kg压力之间不同反应压力对浮选后精煤产率的影响。结果表明：当反应压力为3kg时，精煤产率为57.6％；反应压力为4kg时，精煤产率达58.5％；当反应压力为5kg时，浮选后精煤产率为57.8％.因此，确定废弃油改性最佳反应压力为4kg.

综上所述，以浮选后精煤产率为指标的废弃油改性的最佳反应条件为：反应压力4kg，反应时间2.5h，反应温度50℃，醇油摩尔比为8∶1，催化剂KOH用量为废弃油质量的0.5％，催化剂Al₂O₃用量为废弃油质量的0.02％.

(2)废弃油改性后作为浮选剂对煤进行浮选

实施例1

按照(1)所述的方法对废弃油进行改性，将改性后的废弃油作为煤浮选剂，以精煤、尾煤的产率和灰分为指标，对煤进行浮选，并与现有技术采用柴油为捕收剂、仲辛醇为起泡剂的煤浮选方法的浮选效果进行比较。

以中低灰煤晋城无烟煤原煤，块煤经粗碎、细碎后获得浮选用煤(粒径≤3mm，灰分为10.5％)，采用XDF型系列单槽浮选机(容积200mL，转速为1800r/min)，煤浓度为80g/L，每吨煤浮选剂用量0.72kg.煤的浮选结果如下表：

以黑龙江七台河煤业集团公司的中灰煤桃山矿褐煤原煤，块煤经粗碎、细碎后获得浮选用煤(粒径≤3mm，灰分为27.04％)，采用XDF型系列单槽浮选机(容积200mL，转速为1800r/min)，煤浓度为80g/L，每吨煤浮选剂用量0.91kg.煤的浮选结果如下表：

实施例2

按照(1)所述方法对废弃油进行改性，以改性后的废弃油作为煤浮选剂，以精煤灰分为指标，对不同浮比和不同粒度的同一煤种进行浮选试验，并与现有技术采用柴油为捕收剂、仲辛醇为起泡剂浮选所得精煤灰分进行比较。

以黑龙江七台河煤业集团公司的中灰煤桃山矿褐煤原煤，块煤经粗碎、细碎后获得浮选用煤(灰分为27.04％)，采用XDF型系列单槽浮选机(容积200mL，转速为1800r/min)，煤浓度为80g/L，每吨煤浮选剂用量0.91kg.当浮比为4∶1和5∶1时，对不同粒度(小颗粒煤是指粒径≤3mm的煤，大颗粒煤是指粒径＞3mm的煤)的煤进行浮选，煤的浮选结果如下表：

Claims

1.一种废弃油改性作为浮选剂对煤浮选的方法，该方法是将废弃油改性制成浮选剂，直接用于煤的浮选，具体步骤如下：

2.如权利要求1所述的方法，其含碱和铝的催化剂是含氢氧化钾和氧化铝的催化剂。

3.如权利要求1或2所述的方法，其氢氧化钾的用量是废弃油质量的0.4～1.0％；氧化铝的用量是废弃油质量的0.01％～0.05％。