CN103920475B - 一种用于脱除煤炭热解含油污水灰份悬浮物的磁性材料 - Google Patents

Abstract

一种用于脱除煤炭热解含油污水灰份悬浮物的磁性材料，重量化学组份是氧化高分子有机物0.5－40、Al₂O₃：10－40，SiO₂：5－60，Fe₃O₄：5－60、Fe：0.2－30、FeO：1－10、Na₂O：0.5－5、MgO：0.5－5；原料按其重量组份配方是铁矿石：40-80、高岭土5－10、木炭10－30、滑石5－10、长石3－15，其工艺流程为:原材料配料——球磨——捏合——成型——烘干——烧结，烧结温度控制在1000℃——得到磁性材料，得到的磁性材料再覆载氧化高分子有机物，即可；具有工艺简单，除污效果好。

Description

一种用于脱除煤炭热解含油污水灰份悬浮物的磁性材料

技术领域

本发明涉及到能源领域煤炭热解制气，煤炭热解制油，油页岩石热解制气，油页岩石热解制油行业污水治理，旨在提供一种用于脱除煤炭热解含油污水灰份悬浮物的磁性材料。

背景技术

中国是人口大国，也是能源消费大国，现在我国油气进口依有度接近50%，为了解决能源安全能源供应这一战略问题，我国必须大力发展煤制气、煤制油、油页岩制气、油页岩制油，开发煤系能源和油页岩资源。

煤制气、煤制油就是将煤炭热解干馏制成瓦斯气和焦炭、半焦炭，再将瓦斯气洗涤净化处理制成液化天然气或汽油、柴油。油页岩制气制油同样是将油页岩加热干馏得到瓦斯气和固体炭，再将瓦斯气洗涤净化处理制成液化天然气或汽油、柴油。

现有技术中煤炭热解制气、制油或油页制气制油需要大量地消耗水，尤其是瓦斯气的洗涤用水消耗量巨大，而且该类洗涤水含大量的油、苯、二甲苯、多环芳烃、沥青、胶质物，还含大量的酚、吡啶、噻吩、氨氮硫化物、重金属，属于剧毒污染严重的工业污水。该类工业污水必须进行污水治理回用。由于我国大型的煤田或油页岩矿藏主要在北方缺水地区，而该类能源项目有需要消耗巨量的水，所以将工业污水治理回用是解决煤制气、煤制油、油页岩制气、油页岩制油的关键问题。

现在我国在西北、内蒙、东北投入巨资大上煤制气、煤制油和油页岩制气、油页岩制油的项目，单个项目投资一般都在100亿甚至500亿元，可是大型能源项目上马后，由于污水处理不能达标符合环保要求，被迫停车。由于污水处理不能达标后回用，在新疆、西北地区，严重缺水的情况下，能源项目即便建成也必须停车。

煤炭热解污水，油页岩热解污水很难处理，该类污水有一个共同的特点是含高浓度的油又含有高浓度的灰份，任何污水处理工艺如果不能很好地脱除污水中的油和油灰，后续的脱酚、蒸氨、生化等等治理手段都不能正常有效运行，这也是大部分煤制气、煤制油、油页岩制气、油页岩制油项目不成功的关键，本发明就是要破解除脱含油污水中灰份悬浮物这一难题，提供一种新型的吸附脱灰的磁性材料。

煤炭热解、油页岩热解含油污水的处理，我国的科技人员做了很多努力，但都没有好的办法来解决这一难题，尤其是如何脱除含油污水中的灰份这一难题。现实情况中，煤炭热解或油页岩热解一般是将煤或油页岩加温到550℃左右，将煤炭干馏或油页岩干馏得到瓦斯气，通过冷却降温，用水洗涤净化得到干净的瓦斯气，再将瓦斯气去制天然气或油，而这些干馏工艺都遇到煤炭干馏或油页岩干馏造气的同时，煤炭或油页岩风化，机械磨损产生非常细小的粉尘；油页岩干馏造气的同时油页岩风化，机械磨损产生非常细小的粉尘；这些细小的粉尘又吸附瓦斯气中的焦油、胶质物、和稠环芳烃，经水洗涤，致使工业化现场的污水中含有大量的灰包油，油包灰的细小悬浮物，这些粉尘是煤炭、油页岩受热风化的产物，具有丰富内部微孔结构，那些煤炭油页岩热解出来的液态、胶质态有机物就渗入了灰份内部的微孔结构，遇水冷却就形成了粘性很大的胶结物，被包裹在灰份内部的孔隙里面。另一种情况是煤炭热解或油页岩热解干馏制瓦斯气，气流高速通过煤层或页岩层，有机物与无机物磨擦带电，导致油包灰、灰包油的颗粒,带有大量的电荷，这些带电粒子一进入水中，就相互排斥碰撞，悬浮在污水中无法降解因以上几个原因，加上油的比重一般比水轻，所以煤制气、煤制油、油页岩制气、油页岩制油的工业化现场产生的含油污水像米汤、像面糊汤一样。含油量一般在2-3%，含灰份悬浮物5%、有的甚至有30%。灰份的粒径0.125—4.73μm，尺寸在这个区间的颗粒占到了90%左右。

传统的含油污水处理方法一般是加絮凝剂：如PVC、PVA、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝……加吸附剂如陶粒、活性炭、膨润土，也有采用微孔陶瓷膜超滤过滤、金属丝网过滤高速离心机过滤的方法，但是都不成功，其原因在于要么处理成本大到业主无法承受，要么达不到预期处理的目标。急需一种脱除含有污水灰份悬浮物的材料。

发明内容

本发明旨在提供一种用于脱除煤炭热解含油污水灰份悬浮物的磁性材料，本发明提供的磁性材料重量化学组份是氧化高分子有机物0.5－40、Al₂O₃：10－40，SiO₂：5－60，Fe₃O₄：5－60、Fe：0.2－30、FeO：1－10、Na₂O：0.5－5、MgO：0.5－5。

本发明提供的磁性材料的原料按其重量组份配方是：铁矿石：40-80（其中铁矿石作为Fe、FeO、Fe₃O₄的铁源）、高岭土5－10、木炭10－30、滑石5－10、长石3－15，其工艺流程为:原材料配料——球磨——捏合——成型——烘干——烧结（烧结温度控制在1000℃）——得到带有微孔结构的磁性材料半成品，得到的磁性材料半成品再覆载氧化高分子有机物，最终产品就是本发明所提供的磁性材料——这一新型材料由于具有大量的微孔结构同时具有巨大的比表面积，对含油污水中的灰份具有强烈的吸附功能。将本发明提供的磁性材料添加到含油污水中，通过搅拌，使含油污水中的灰份碰撞到碰性材料表面被磁性材料吸附捕聚，达到脱除含油污水中灰份的目的，再将含有磁性材料的含油污水混合物通过一种特殊工艺制造的磁铁装置，使吸附了油灰的磁性材料被磁铁吸附与含油污水分离，达到脱除兰炭含油污水中灰份悬浮物的目的。再将吸附了油灰的磁性材料进入再生塔再生，以便本发明提供的磁性材料能重复使用。

本发明提供的磁性材料利用了微孔陶瓷具有毛细微孔结构有强烈吸附功能；氧化高分子有机物带电性对含油污水中有机物有强烈吸附功能、吸油不粘油的特性，复合构成一种新的复合吸附性材料。

由于煤炭热解、油页岩热解产生的工业污水含有大量的氨氮、硫化物，呈强烈的酸、碱性，又含有大量的油和其他的有机物，一般的絮凝剂，表面活性剂一投入到这种含油污水中就聚合固化失活，所以本发明采用磁铁吸附这一原理，将本发明提供的磁性材料以铁质材料为基础原料，得到的产品同样具有磁性，在含油污水中能被磁铁吸取，将本发明提供的磁性材料等同于一个一个小型的捕聚篮子，当磁性材料在含油污水中吸附了油灰后，就通过磁铁吸取，达到油灰与含油污水分离的目的。

以本发明提供的磁性材料为核心技术，通过一套处理煤炭热解兰炭含油污水的中试系统，运行测定含油污水中灰份的含量为30%，粒径分布为0.125—4.73μm，占到了90%左右，每小时处理量为1m³后，得到的结果是能将煤炭热解含油污水中的灰份去除至150mg/L，效果十分明显，具有非常大的市场推广价值，可以为中国能源事业做出很大的贡献。

本发明提供的磁性材料，其加工所需原材料来源广泛，价格低廉，适宜于大规模生产，大规模市场使用，具有非常大的实用价值。

具体实施例

首先，原料按其重量组份配方：铁矿石：60（其中铁矿石作为Fe、FeO、Fe₃O₄的铁源）、高岭土7、木炭15、滑石8、长石8，按其工艺流程进行制配，工艺流程为原材料配料——球磨——捏合——成型——烘干——烧结（烧结温度控制在1000℃）——得到带有微孔结构的磁性材料半成品，得到的磁性材料半成品再覆载氧化高分子有机物，即可。

Claims (1)

1.一种用于脱除煤炭热解含油污水灰份悬浮物的磁性材料，其重量化学组份为：氧化高分子有机物0.5－40、Al₂O₃：10－40，SiO₂：5－60，Fe₃O₄：5－60、Fe：0.2－30、FeO：1－10、Na₂O：0.5－5、MgO：0.5－5；其特在在于：原料按其重量组份配方是铁矿石：40-80、高岭土5－10、木炭10－30、滑石5－10、长石3－15，其工艺流程为:原材料配料——球磨——捏合——成型——烘干——烧结，烧结温度控制在1000℃，得到带有微孔结构的磁性材料半成品，所述磁性材料半成品再覆载氧化高分子有机物即得用于脱除煤炭热解含油污水灰份悬浮物的磁性材料。