CN110386651B - 尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，包括以下组分：包括以下组分：非离子聚丙烯酰胺、不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺、两性表面活性剂、月桂酸钠、有机酸、无机盐、氯化镁、氯化铁、淀粉、海藻粉，所述不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺由离子度为30%‑70%的阴离子聚丙烯酰胺组成。本发明将非离子聚丙烯酰胺与不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺配合使用，非离子聚丙烯酰胺与不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺之间产生协同增效作用，提高了絮凝效果，降低了药剂的用量，提高了产品的适用性，大幅度降低了生产成本。

Description

尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及煤矿污水处理技术领域 ，具体涉及一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法。
背景技术
随着选矿工艺的发展，精矿、尾矿颗粒越来越细，尾矿浆的处理方式和水渣的去向直接关系到矿厂的经济效益和环保问题，因此尾矿的首要处理环节就是对矿浆进行浓缩，一方面使尾款回收能够返回至选矿环节进行循环使用，以充分利用水资源，节约用水量以及减少废水排放，另一方面将浓度较高的尾矿集中堆积，有益于保护环境资源以及资源的综合利用。
针对上述浊度高、悬浮物含量多的尾矿废水，一般采用混凝沉淀工艺进行处理，混凝沉淀工艺是在废水中投加絮凝剂，由于絮凝剂的表面带有电荷，在废水中形成胶团，与废水中的胶体物质发生电中和，形成绒粒沉降，从而使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝 体，然后予以分离除去的废水处理法。
但是随着选矿工艺水平的发展，尾矿粒度越来越细，浓度越来越低，为了加快矿浆浓缩沉降速率，需加大絮凝剂用量，如此一来，沉降过程中产生的大量清液中又含有高浓度絮凝剂，如果用来选矿，会使浮选药剂和目的矿粒的接触受到影响，直接影响选矿收率，若直接排放，不但污染环境，还造成大量水资源浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，它可以解决现有技术中尾矿浆沉降过程中絮凝剂用量大，上清液中絮凝剂含量高的问题，为此，本发明还要提供一种尾矿用聚丙烯酰胺的制备方法。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，包括以下组分：非离子聚丙烯酰胺、不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺、两性表面活性剂、月桂酸钠、有机酸、无机盐、氯化镁、氯化铁、淀粉、海藻粉，所述不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺由离子度为30%-70%的阴离子聚丙烯酰胺组成。
作为优选的技术方案，包括以下重量份的各组分：非离子聚丙烯酰胺10-40份、不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺10-40份、两性表面活性剂4-8份、月桂酸钠1-4份、有机酸1-10份、无机盐1-10份、氯化镁1-10份、氯化铁1-10份、淀粉1-5份、海藻粉1-5份。
作为优选的技术方案，所述两性表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十二烷基氨基丙酸中的一种。
作为优选的技术方案，所述无机盐为氯化钠、硫酸钠、氯化铵中的一种或多种。
作为优选的技术方案，所述有机酸为柠檬酸或氨基磺酸。
作为优选的技术方案，所述氯化镁为无水氯化镁、卤片氯化镁或白色氯化镁。
作为优选的技术方案，所述非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺的粒径为50～80目。
作为优选的技术方案，所述氯化镁的粒径为0.5～1.5毫米，所述氯化铁的粒径为0.5～1.5毫米。
本发明的第二方面，提供一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法，用于制备上述尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，包括以下步骤：
步骤一、将氯化镁与氯化铁进行粉碎，使粉碎后的氯化镁与氯化铁的粒径为0.5～1.5毫米，将干燥后的氯化镁与氯化铁放入干燥器中进行干燥；
步骤二、将非离子聚丙烯酰胺、不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺与步骤一中的氯化镁、氯化铁按比例进行混合，混合后平铺静置15～30分钟；
步骤三、向步骤二的混合物中按比例加入淀粉与硅藻粉，并充分进行混合；
步骤四、将步骤三制得的混合物溶解于水中，向混合液中按比例加入两性表面活性剂、月桂酸钠、有机酸、无机盐，得到尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂。
更进一步地，所述步骤二中的混合过程如下：将步骤一中干燥后的氯化镁、氯化铁进行混合，将混合后的氯化镁与氯化铁分成两份，一份与非离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物A，另一份与不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物B，将混合物A与混合物B进行混合。
阴离子聚丙烯酰胺具有分子量大、分子链长、粘度大的特点，非离子聚丙烯酰胺的分子量相对较低、分子链较短、粘度较大，使得吸附架桥和铺网的密度更大。阴离子聚丙烯酰胺与非离子聚丙烯酰胺复配使用，增加了水解度的维度，提高了电中和效率，使得处理废水产生的絮团更大，出水的水质更清。
氯化镁、氯化铁具有吸水性，将阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺吸覆于氯化镁、氯化铁的外部，避免了结团现象的发生，在使用时，将阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺溶解于水中，现配现用，延长了絮凝剂的保存期限。
无机盐能够平衡水中电解质，缩短聚丙烯酰胺的溶解时间，同时，无机盐能够抑制水中微生物的繁殖，具有一定的杀菌效果。
有机酸能够抑制非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺的降解，提高非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺的絮凝效果。
阴离子聚丙烯酰胺是一种亲水性聚合物，在水溶液中，阴离子聚丙烯酰胺的骨架上具有带负电荷的COO-, COO-亲水基链间存在静电排斥力，在静电排斥的作用下，分子链形态较为舒展，因此表现出粘度高的特点，而无机盐会对羧基负电荷产生屏蔽，破坏聚合物的水化层，使得COO-的静电排斥力减弱，使聚合物的分子链卷曲，表现为阴离子聚丙烯酰胺的粘度下降，所以，阴离子聚丙烯酰胺的耐盐性差。两性表面活性剂具有较强的耐盐性，其分子结构既含有带正电荷的基团也含有带负电荷的基团。一方面，阴离子聚丙烯酰胺的COO-会与两性表面活性剂的正电荷相互吸引，使阴离子聚丙烯酰胺与两性表面活性剂形成复合物；另一方面，COO-会与两性表面活性剂的负电荷发生相互排斥，从而减弱了两者的引力。两性表面活性剂含有疏水基，在疏水作用下以球状胶束的形式串接在阴离子聚丙烯酰胺的疏水骨架上，增加了阴离子聚丙烯酰胺的空间结构，提高了阴离子聚丙烯酰胺的粘度。
同时，在盐水体系中，无机盐会使体系的极性变强，疏水基的逃离作用变大，使得两性表面活性剂形成更大的胶束，与阴离子聚丙烯酰胺疏水骨架递和，形成更大的聚集体，使得复配体系的粘度增加，提高了阴离子聚丙烯酰胺的抗盐性。
聚丙烯酰胺分子可与月桂酸钠发生氢键缔合,形成PAM-C11H23COONa聚集体,使PAM大分子链上带有大量的电荷,从而使形成PAM-C11H23COONa混合溶液表现出聚电解质的浓度行为，增加了絮凝体系的粘度。
本发明将非离子聚丙烯酰胺与不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺配合使用，非离子聚丙烯酰胺与不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺之间产生协同增效作用，提高了絮凝效果，降低了药剂的用量，提高了产品的适用性，大幅度降低了生产成本。
具体实施方式
经试验发现，与单独使用非离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺相比，将非离子聚丙烯酰胺与不同离子度阴离子聚丙烯酰胺复配，能够有效提高絮凝剂的絮凝效果。
絮凝剂A：非离子聚丙烯酰胺；絮凝剂B：离子度为30%的阴离子聚丙烯酰胺；絮凝剂C：离子度为70%的阴离子聚丙烯酰胺；絮凝剂D：离子度为30%的阴离子聚丙烯酰胺+离子度为70%的阴离子聚丙烯酰胺（1:1）；絮凝剂E：非离子聚丙烯酰胺+离子度为30%的阴离子聚丙烯酰胺+离子度为70%的阴离子聚丙烯酰胺（1:1:1）；絮凝剂F：非离子聚丙烯酰胺+离子度为40%的阴离子聚丙烯酰胺+离子度为60%的阴离子聚丙烯酰胺（1:1:1）。
采用相同质量的上述絮凝剂对同一批尾矿浆液进行絮凝处理，试验结果见下表：
絮凝剂 pH COD去除率% 沉降率%（5min）
絮凝剂A 7 95.2 70.3
絮凝剂B 7 94.8 71.5
絮凝剂C 7 95.3 70.3
絮凝剂D 7 98.8 84.3
絮凝剂E 7 99.8 96.8
絮凝剂F 7 99.6 95.2
由上表数据可知，将不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺与非离子聚丙烯酰胺复配使用，复配后的絮凝剂的COD去除率、沉降率等各项性能指标均有所提高，非离子聚丙烯酰胺、离子度为30%的阴离子聚丙烯酰胺、离子度为70%的阴离子聚丙烯酰胺之间的复配效果最佳。
实施例1
一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，由以下各组分组成：非离子聚丙烯酰胺20份、离子度为30%的阴离子聚丙烯酰胺20份、离子度为70%的阴离子聚丙烯酰胺20份、两性表面活性剂6份、月桂酸钠2份、有机酸5份、无机盐5份、氯化镁5份、氯化铁5份、淀粉3份、海藻粉3份。其中，两性表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱,无机盐为氯化钠，有机酸为柠檬酸，非离子聚丙烯酰胺的目数为50目，阴离子聚丙烯酰胺的目数为50目，氯化镁的平均粒径为1毫米，氯化铁的平均粒径为1毫米。
其制备方法如下：
步骤一、将氯化镁与氯化铁进行粉碎，使粉碎后的氯化镁与氯化铁的粒径为0.5～1.5毫米，将干燥后的氯化镁与氯化铁放入干燥器中进行干燥；
步骤二、将非离子聚丙烯酰胺、不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺与步骤一中的氯化镁、氯化铁按比例进行混合，混合后平铺静置15～30分钟；
步骤三、向步骤二的混合物中按比例加入淀粉与硅藻粉，并充分进行混合；
步骤四、将步骤三制得的混合物溶解于水中，向混合液中按比例加入两性表面活性剂、月桂酸钠、有机酸、无机盐，得到尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂。
步骤二中的混合过程如下：将步骤一中干燥后的氯化镁、氯化铁进行混合，将混合后的氯化镁与氯化铁分成两份，一份与非离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物A，另一份与不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物B，将混合物A与混合物B进行混合。
实施例2
一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，由以下各组分组成：非离子聚丙烯酰胺40 kg、离子度为40%的阴离子聚丙烯酰胺20 kg、离子度为60%的阴离子聚丙烯酰胺20 kg、有机酸5kg、无机盐5 kg、氯化镁5 kg、氯化铁5 kg、淀粉3 kg、海藻粉3 kg。其中，两性表面活性剂为十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱，无机盐为氯化钠，有机酸为柠檬酸，非离子聚丙烯酰胺的目数为50目，阴离子聚丙烯酰胺的目数为50目，氯化镁的平均粒径为1毫米，氯化铁的平均粒径为1毫米。
其制备方法如下：
步骤一、将氯化镁与氯化铁进行粉碎，使粉碎后的氯化镁与氯化铁的粒径为0.5～1.5毫米，将干燥后的氯化镁与氯化铁放入干燥器中进行干燥；
步骤二、将非离子聚丙烯酰胺、不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺与步骤一中的氯化镁、氯化铁按比例进行混合，混合后平铺静置15～30分钟；
步骤三、向步骤二的混合物中按比例加入淀粉与硅藻粉，并充分进行混合；
步骤四、将步骤三制得的混合物溶解于水中，向混合液中按比例加入两性表面活性剂、月桂酸钠、有机酸、无机盐，得到尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂。
步骤二中的混合过程如下：将步骤一中干燥后的氯化镁、氯化铁进行混合，将混合后的氯化镁与氯化铁分成两份，一份与非离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物A，另一份与不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物B，将混合物A与混合物B进行混合。
实施例3
一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，由以下各组分组成：非离子聚丙烯酰胺25kg、离子度为30%的阴离子聚丙烯酰胺5 kg、离子度为70%的阴离子聚丙烯酰胺20 kg、两性表面活性剂4kg、月桂酸钠4kg、有机酸10kg、无机盐10 kg、氯化镁10kg、氯化铁10kg、淀粉1 kg、海藻粉1 kg。其中，两性表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱无机盐为氯化钠，有机酸为柠檬酸，非离子聚丙烯酰胺的目数为80目，阴离子聚丙烯酰胺的目数为80目，氯化镁的平均粒径为0.5毫米，氯化铁的平均粒径为0.5毫米。
其制备方法如下：
步骤一、将氯化镁与氯化铁进行粉碎，使粉碎后的氯化镁与氯化铁的粒径为0.5～1.5毫米，将干燥后的氯化镁与氯化铁放入干燥器中进行干燥；
步骤二、将非离子聚丙烯酰胺、不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺与步骤一中的氯化镁、氯化铁按比例进行混合，混合后平铺静置15～30分钟；
步骤三、向步骤二的混合物中按比例加入淀粉与硅藻粉，并充分进行混合；
步骤四、将步骤三制得的混合物溶解于水中，向混合液中按比例加入两性表面活性剂、月桂酸钠、有机酸、无机盐，得到尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂。
步骤二中的混合过程如下：将步骤一中干燥后的氯化镁、氯化铁进行混合，将混合后的氯化镁与氯化铁分成两份，一份与非离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物A，另一份与不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物B，将混合物A与混合物B进行混合。
实施例4
一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，由以下各组分组成：非离子聚丙烯酰胺30kg、离子度为30%的阴离子聚丙烯酰胺25 kg、离子度为70%的阴离子聚丙烯酰胺5 kg、两性表面活性剂8kg、月桂酸钠1kg、有机酸10kg、无机盐10 kg、氯化镁10kg、氯化铁10kg、淀粉1 kg、海藻粉1 kg。其中，两性表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱，无机盐为氯化钠，有机酸为柠檬酸，非离子聚丙烯酰胺的目数为80目，阴离子聚丙烯酰胺的目数为80目，氯化镁的平均粒径为1.5毫米，氯化铁的平均粒径为1.5毫米。
其制备方法如下：
步骤一、将氯化镁与氯化铁进行粉碎，使粉碎后的氯化镁与氯化铁的粒径为0.5～1.5毫米，将干燥后的氯化镁与氯化铁放入干燥器中进行干燥；
步骤二、将非离子聚丙烯酰胺、不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺与步骤一中的氯化镁、氯化铁按比例进行混合，混合后平铺静置15～30分钟；
步骤三、向步骤二的混合物中按比例加入淀粉与硅藻粉，并充分进行混合；
步骤四、将步骤三制得的混合物溶解于水中，向混合液中按比例加入两性表面活性剂、月桂酸钠、有机酸、无机盐，得到尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂。
步骤二中的混合过程如下：将步骤一中干燥后的氯化镁、氯化铁进行混合，将混合后的氯化镁与氯化铁分成两份，一份与非离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物A，另一份与不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物B，将混合物A与混合物B进行混合。
实施例5
一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，由以下各组分组成：非离子聚丙烯酰胺10kg、离子度为30%的阴离子聚丙烯酰胺5 kg、离子度为70%的阴离子聚丙烯酰胺5 kg、两性表面活性剂7kg、月桂酸钠3kg、有机酸1kg、无机盐10kg、氯化镁1kg、氯化铁1kg、淀粉5 kg、海藻粉5kg。其中，两性表面活性剂为十二烷基氨基丙酸，无机盐为氯化钠，有机酸为柠檬酸，非离子聚丙烯酰胺的目数为80目，阴离子聚丙烯酰胺的目数为80目，氯化镁的平均粒径为1.5毫米，氯化铁的平均粒径为1.5毫米。
其制备方法如下：
步骤一、将氯化镁与氯化铁进行粉碎，使粉碎后的氯化镁与氯化铁的粒径为0.5～1.5毫米，将干燥后的氯化镁与氯化铁放入干燥器中进行干燥；
步骤二、将非离子聚丙烯酰胺、不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺与步骤一中的氯化镁、氯化铁按比例进行混合，混合后平铺静置15～30分钟；
步骤三、向步骤二的混合物中按比例加入淀粉与硅藻粉，并充分进行混合；
步骤四、将步骤三制得的混合物溶解于水中，向混合液中按比例加入两性表面活性剂、月桂酸钠、有机酸、无机盐，得到尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂。
步骤二中的混合过程如下：将步骤一中干燥后的氯化镁、氯化铁进行混合，将混合后的氯化镁与氯化铁分成两份，一份与非离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物A，另一份与不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物B，将混合物A与混合物B进行混合。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，其特征在于，包括以下组分：非离子聚丙烯酰胺、不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺、两性表面活性剂、月桂酸钠、有机酸、无机盐、氯化镁、氯化铁、淀粉、海藻粉，所述不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺由离子度为30％-70％的阴离子聚丙烯酰胺组成；
各组分的重量份如下：非离子聚丙烯酰胺10-40份、不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺10-40份、两性表面活性剂4-8份、月桂酸钠1-4份、有机酸1-10份、无机盐1-10份、氯化镁1-10份、氯化铁1-10份、淀粉1-5份、海藻粉1-5份；
非离子聚丙烯酰胺：离子度为30％的阴离子聚丙烯酰胺：离子度为70％的阴离子聚丙烯酰胺＝1:1:1。
2.如权利要求1所述的一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，其特征在于，所述两性表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十二烷基氨基丙酸中的一种。
3.如权利要求1所述的一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，其特征在于，所述无机盐为氯化钠、硫酸钠、氯化铵中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，其特征在于，所述有机酸为柠檬酸或氨基磺酸。
5.如权利要求1所述的一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，其特征在于，所述氯化镁为无水氯化镁、卤片氯化镁或白色氯化镁。
6.如权利要求1所述的一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，其特征在于，所述非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺的粒径为50～80目。
7.如权利要求1所述的一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，其特征在于，所述氯化镁的粒径为0.5～1.5毫米，所述氯化铁的粒径为0.5～1.5毫米。
8.一种尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法，用于制备权利要求1-7任一项所述的尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将氯化镁与氯化铁进行粉碎，使粉碎后的氯化镁与氯化铁的粒径为0.5～1.5毫米，将干燥后的氯化镁与氯化铁放入干燥器中进行干燥；
步骤二、将非离子聚丙烯酰胺、不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺与步骤一中的氯化镁、氯化铁按比例进行混合，混合后平铺静置15～30分钟；
步骤三、向步骤二的混合物中按比例加入淀粉与硅藻粉，并充分进行混合；
步骤四、将步骤三制得的混合物溶解于水中，向混合液中按比例加入两性表面活性剂、月桂酸钠、有机酸、无机盐，得到尾矿用聚丙烯酰胺絮凝剂。
9.如权利要求8所述的一种为矿用聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的混合过程如下：将步骤一中干燥后的氯化镁、氯化铁进行混合，将混合后的氯化镁与氯化铁分成两份，一份与非离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物A，另一份与不同离子度的阴离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物B，将混合物A与混合物B进行混合。
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