申请日2013.11.28
公开(公告)日2014.04.16
IPC分类号C02F1/24
摘要
本发明涉及一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法，将含有一定浓度选矿药剂的选矿废水引入浮选机，在室温、搅拌速度为100rpm的条件下往废水中加入一定比例和粒度的固体颗粒，然后通入气体，浮选药剂吸附在固体颗粒表面上，通入气体一定时间后，浮选药剂与固体颗粒随气泡上浮，在浮选机顶部收集含有高浓度浮选药剂的水溶液，浮选机底部为符合排放标准的含低浓度浮选药剂水溶液。本发明的有益效果是：公开的方法不仅可有效解决传统泡沫分离过程中泡沫不稳定，无法对选矿药剂进行有效分离的弊端。而且具有工艺简单、药剂回收率高、成本较低等优点。经过本方法的实施，浮选磷矿的废水中80%的浮选药剂可得到回收，经济效益可观。
权利要求书
1. 一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法，其特征是朝磷矿选矿废水中加入一定粒径的固体颗粒，然后通入气体，水中浮选药剂吸附在固体颗粒表面，浮选药剂与固体颗粒一起随气泡上浮至水表面，从而将浮选药剂分离回收，具体过程如下：
将含有一定浓度浮选药剂选矿废水引入浮选机，在室温、搅拌速度为100rpm的条件下往废水中加入一定粒度、一定比例的固体颗粒，然后以一定气速通入气体，浮选药剂吸附在固体颗粒表面，气体通入一定时间后，浮选药剂与固体颗粒随气泡上浮，在浮选机顶部收集含有高浓度浮选药剂的水溶液，浮选机底部为满足排放标准的含低浓度浮选药剂水溶液;所述浮选药剂为起泡剂与阴离子捕收剂或起泡剂与阳离子捕收剂的复合体，浮选药剂浓度为50 mg/L -800mg/L，起泡剂与捕收剂质量之比为10:90-30:70;所述的固体颗粒为粒径范围0.01-0.2mm的碳酸钙或碳酸镁，其添加量为500 mg/L -2000mg/L;所述的气体为氮气或空气，气速为5 m/S -15m/S;通入气体的时间为2分钟-10分钟;浮选机顶部水溶液中浮选药剂浓度为500 mg/L -8000mg/L，浮选机底部水溶液浮选药剂浓度为5 mg/L -20mg/L;上述的磷矿选矿废水中在通入气体后水体系为湍流状态。
2.根据权利要求1所述的一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法，其特征在于起泡剂为松醇油或甲酚酸。
3.根据权利要求1所述的一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法，其特征在于阴离子捕收剂为磺化油酸钠或十八烷基油酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法，其特征在于阳离子捕收剂为十二烷基脂肪胺或十二烷基醚胺。
5.根据权利要求1所述的一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法，其特征在于阴离子捕收剂可吸附在碳酸钙颗粒表面，阳离子捕收剂可吸附在碳酸镁颗粒表面。
说明书
一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法
技术领域
本发明属于水处理领域; 具体涉及一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法。
背景技术
磷酸是重要的无机酸，主要用于制备磷肥和磷酸盐。湿法工艺是目前世界磷矿企业制备磷酸的主要方法。该工艺是首先将含磷矿石磨碎浮选，浮选后产生的水统称为选矿废水，浮选1吨磷矿石约产生4吨废水。废水成分复杂，不仅含有浮选药剂、固体悬浮物，而且含有一定的磷酸根、氯离子、氟离子、硫酸根、磷酸根等阴离子以及钙、镁等阳离子，废水直接排放污染环境，需要处理后使浮选药剂含量达到排放标准，即不高于60mg/L。
浮选药剂中的捕收剂以及起泡剂均属于表面活性剂，泡沫分离技术是回收表面活性剂该的有效方法，其原理是向待处理的废水中通入压缩空气产生大量气泡，使废水中的表面活性剂吸附于气泡表面，并随气泡浮升至水面，富集形成泡沫层，除去泡沫层即可将表面活性剂从水中分离出来，使废水得到净化。泡沫分离必须具备两个基本条件:首先，所分离的溶质应该是表面活性物质，或是可以和表面活性物质相络合的物质，它们可以吸附在气/液界面上;其次，富集质在分离过程中借助气泡与液相主体分离，并在塔顶富集。因此，它的传质过程在鼓泡区中是在液相主体和气泡表面间进行的，在泡沫区中是在气泡表面和间隙液体间进行的。即表面化学和泡沫本身的结构和特征是泡沫分离技术的基础。
与其它分离方法相比，该方法不向体系中引入新的杂质，富集的表面活性剂采用适当的方法可进行回收。另外，泡沫分离法操作简单、几乎不受水质、水量变化的影响，尤其是适用于表面活性剂浓度较低情况下的分离，塔顶得到高浓度的泡沫液，经破泡后可收集，塔底为表面活性剂浓度低于10mg/L的水。
采用泡沫分离技术回收表面活性剂的文献报导有很多，例如：
1、宋沁，采用泡沫分离法，直接在水中通入空气，对进水浓度为70mg/L的洗衣粉生产废水进行了处理。经处理后，废水中洗衣粉平均去除率超过90%，CODcr去除率80%左右(宋沁, 泡沫分离法处理含阴离子表面活性剂废水, 污水防治技术, 2000, 13(2):123-124)。
2、王钦，将纳滤膜技术和泡沫分离技术结合，处理含有全氟辛酸铵阳离子表面活性剂的废水(王钦，纳滤与泡沫分离集成技术回收废水中全氟辛酸铵的研究，浙江大学硕士学位论文，2007年)，塔顶泡沫液中表面活性剂浓度增加10倍。
3、李仓敏采用泡沫分离法对模拟废水中的十六烷基三甲基溴化胺 (CTAB)、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和氯代十六烷基吡啶进行了分离研究，通过回收率和富集比评定分离效果。通过一系列单因素泡沫分离实验，考察了各种操作参数即进气速度、初始进料浓度、液体高度、乙醇含量、溶液pH和离子强度对分离效果的影响(李仓敏，泡沫分离法除去废水中的表面活性剂，天津大学硕士学位论文，2010年)。
选矿废水成分复杂，单纯朝废水中通入空气几乎无法产生稳定的气泡，不能实现泡沫分离。另外，一般泡沫分离方法中为防止返混而降低分离效果，泡沫分离不能在湍流条件下进行，但经研究，对于选矿废水，湍流在一定程度上可提高泡沫的稳定性。因此，要想采用泡沫分离技术分离选矿废水中的浮选药剂，必须提高泡沫的稳定性。
从现有泡沫分离技术的文献看，没有先在待处理水中加入固体颗粒、并使得水的流动为湍流的操作条件分离表面活性剂的报导。
发明内容
本发明目的是针对现有技术的不足，提出一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法。该方法具有工艺简单、成本较低等优点，而且可有效解决传统泡沫分离过程中泡沫不稳定，无法对选矿药剂进行有效分离的弊端。
本发明解决所述产品制备方法技术问题的技术方案是：一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法，采用往废水中加入一定粒径的固体颗粒，然后通入气体，水中浮选药剂吸附在固体颗粒表面，浮选药剂与固体颗粒一起随气泡上浮至水表面，将泡沫进行的方法，具体过程如下：
将含有一定浓度浮选药剂选矿废水引入浮选机，在室温、搅拌速度为100rpm的条件下往废水中加入一定粒度、一定比例的固体颗粒，然后以一定气速通入气体，浮选药剂吸附在固体颗粒表面，通入一定时间后浮选药剂与固体颗粒随气泡上浮，在浮选机顶部收集含有高浓度浮选药剂的水溶液，浮选机底部为满足排放标准的含低浓度浮选药剂水溶液;上述的磷矿选矿废水中在于通入气体后水体系为湍流。
所述浮选药剂为起泡剂与阴离子捕收剂或起泡剂与阳离子捕收剂的复合体，浮选药剂浓度为50 mg/L -800mg/L，起泡剂与捕收剂质量之比为10:90～30:70;
所述的固体颗粒为粒径范围0.01-0.2mm的质量百分数不低于80%碳酸钙的石灰石或质量百分数不低于80%碳酸镁的白云石，固体颗粒添加量为500 mg/L -2000mg/L;
所述的气体为氮气或空气，气速为5m-15m/S;通入气体的时间为2分钟-10分钟;浮选机顶部水溶液中浮选药剂浓度为500mg/L-8000mg/L，浮选机底部水溶液浮选药剂浓度为5mg/L-20mg/L;上述的种从磷矿选矿废水在通入气体后水体系为湍流状态。
上述的一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法，在于磷矿选矿废水中的起泡剂为松醇油或甲酚酸。
上述的一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法，在于磷矿选矿废水中的阴离子捕收剂为磺化油酸钠或十八烷基油酸钠。
上述的一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法，在于磷矿选矿废水中的阳离子捕收剂为十二烷基脂肪胺或十二烷基醚胺。
上述的一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法，在于磷矿选矿废水中的阴离子捕收剂可吸附在碳酸钙颗粒表面，阳离子捕收剂可吸附在碳酸镁颗粒表面。
本发明的有益效果是：提出的从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的新方法。该方法不仅可有效解决传统泡沫分离过程中泡沫不稳定，无法对选矿药剂进行有效分离的弊端。而且具有工艺简单、药剂回收率高、成本较低等优点。经过本方法的实施，浮选磷矿选矿废水中80%的浮选药剂可得到回收，经济效益可观。
具体实施方式
下面结合实施例进一步叙述本发明：
本发明一种从磷矿选矿废水中回收浮选药剂的方法是先在水体系中加入一定粒径的固体颗粒，然后通入气体，使水体系为湍流，实现稳泡效果。其设计原理是：浮选药剂中的捕收剂限制起泡剂的起泡能力，而在水体系中加入一定粒径的固体颗粒，由于固体颗粒吸附了大量的捕收剂，吸附在固体颗粒一端的捕收剂就限制起泡剂的起泡能力，即加入的固体颗粒削弱了捕收剂对起泡剂的控制作用，起泡剂的起泡能力增强，泡沫稳定性也增强，因此可用泡沫分离技术分离浮选药剂。
本发明所述的制备方法虽然是针对磷矿选矿废水中浮选药剂的回收提出的，但它同样适用于其它选矿体系，如煤矿、金属矿以及其它非金属矿在选矿过程中从废水中回收浮选药剂的技术。
下面介绍本发明的具体实施例：
实施例1：
将含有240mg/L松醇油、560mg/L磺化油酸钠选矿废水引入浮选机，在室温、搅拌速度为100rpm的条件下往废水中加入粒径为0.01mm的质量百分数为80%碳酸钙的石灰石，添加量为2000mg/L，然后以15m/S气速通入空气，时间为10分钟，在浮选机顶部水溶液中得到浮选药剂浓度为8000mg/L的水溶液，浮选机底部水溶液浮选药剂浓度为5mg/L的水溶液。
实施例2：
将含有80mg/L甲酚酸、720mg/L十八烷基油酸钠选矿废水引入浮选机，在室温、搅拌速度为100rpm的条件下往废水中加入粒径为0.2mm的质量百分数为90%碳酸钙的石灰石，添加量为500mg/L，然后以5m/S气速通入氮气，时间为2分钟，在浮选机顶部水溶液中得到浮选药剂浓度为500mg/L的水溶液，浮选机底部水溶液浮选药剂浓度为20mg/L的水溶液。
实施例3：
将含有160mg/L松醇油、640mg/L磺化油酸钠选矿废水引入浮选机，在室温、搅拌速度为100rpm的条件下往废水中加入粒径为0.01mm的质量百分数为90%碳酸钙的石灰石，添加量为2000mg/L，然后以15m/S气速通入空气，时间为5分钟，在浮选机顶部水溶液中得到浮选药剂浓度为7000mg/L的水溶液，浮选机底部水溶液浮选药剂浓度为9mg/L的水溶液。
实施例4：
将含有160mg/L松醇油、640mg/L十二烷基脂肪胺选矿废水引入浮选机，在室温、搅拌速度为100rpm的条件下往废水中加入粒径为0.01mm的质量百分数为80%碳酸镁的白云石，添加量为2000mg/L，然后以5m/S气速通入空气，时间为8分钟，在浮选机顶部水溶液中得到浮选药剂浓度为7500mg/L的水溶液，浮选机底部水溶液浮选药剂浓度为8mg/L的水溶液。
实施例5：
将含有240mg/L甲酚酸、560mg/L十二烷基醚胺选矿废水引入浮选机，在室温、搅拌速度为100rpm的条件下往废水中加入粒径为0.05mm的质量百分数为90%碳酸镁的白云石，添加量为2000mg/L，然后以10m/S气速通入氮气，时间为10分钟，在浮选机顶部水溶液中得到浮选药剂浓度为6000mg/L的水溶液，浮选机底部水溶液浮选药剂浓度为12mg/L的水溶液。
实施例6：
将含有160mg/L甲酚酸、640mg/L十二烷基醚胺选矿废水引入浮选机，在室温、搅拌速度为100rpm的条件下往废水中加入粒径为0.1mm质量百分数为90%碳酸镁的白云石，添加量为1000mg/L，然后以10m/S气速通入氮气，时间为10分钟，在浮选机顶部水溶液中得到浮选药剂浓度为5000mg/L的水溶液，浮选机底部水溶液浮选药剂浓度为16mg/L的水溶液。