申請日2013.11.28
公開(公告)日2014.04.16
IPC分類號C02F1/24
摘要
本發明涉及一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法，將含有一定濃度選礦藥劑的選礦廢水引入浮選機，在室溫、攪拌速度為100rpm的條件下往廢水中加入一定比例和粒度的固體顆粒，然后通入氣體，浮選藥劑吸附在固體顆粒表面上，通入氣體一定時間后，浮選藥劑與固體顆粒隨氣泡上浮，在浮選機頂部收集含有高濃度浮選藥劑的水溶液，浮選機底部為符合排放標準的含低濃度浮選藥劑水溶液。本發明的有益效果是：公開的方法不僅可有效解決傳統泡沫分離過程中泡沫不穩定，無法對選礦藥劑進行有效分離的弊端。而且具有工藝簡單、藥劑回收率高、成本較低等優點。經過本方法的實施，浮選磷礦的廢水中80%的浮選藥劑可得到回收，經濟效益可觀。
權利要求書
1. 一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法，其特征是朝磷礦選礦廢水中加入一定粒徑的固體顆粒，然后通入氣體，水中浮選藥劑吸附在固體顆粒表面，浮選藥劑與固體顆粒一起隨氣泡上浮至水表面，從而將浮選藥劑分離回收，具體過程如下：
將含有一定濃度浮選藥劑選礦廢水引入浮選機，在室溫、攪拌速度為100rpm的條件下往廢水中加入一定粒度、一定比例的固體顆粒，然后以一定氣速通入氣體，浮選藥劑吸附在固體顆粒表面，氣體通入一定時間后，浮選藥劑與固體顆粒隨氣泡上浮，在浮選機頂部收集含有高濃度浮選藥劑的水溶液，浮選機底部為滿足排放標準的含低濃度浮選藥劑水溶液;所述浮選藥劑為起泡劑與陰離子捕收劑或起泡劑與陽離子捕收劑的復合體，浮選藥劑濃度為50 mg/L -800mg/L，起泡劑與捕收劑質量之比為10:90-30:70;所述的固體顆粒為粒徑范圍0.01-0.2mm的碳酸鈣或碳酸鎂，其添加量為500 mg/L -2000mg/L;所述的氣體為氮氣或空氣，氣速為5 m/S -15m/S;通入氣體的時間為2分鐘-10分鐘;浮選機頂部水溶液中浮選藥劑濃度為500 mg/L -8000mg/L，浮選機底部水溶液浮選藥劑濃度為5 mg/L -20mg/L;上述的磷礦選礦廢水中在通入氣體后水體系為湍流狀態。
2.根據權利要求1所述的一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法，其特征在于起泡劑為松醇油或甲酚酸。
3.根據權利要求1所述的一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法，其特征在于陰離子捕收劑為磺化油酸鈉或十八烷基油酸鈉。
4.根據權利要求1所述的一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法，其特征在于陽離子捕收劑為十二烷基脂肪胺或十二烷基醚胺。
5.根據權利要求1所述的一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法，其特征在于陰離子捕收劑可吸附在碳酸鈣顆粒表面，陽離子捕收劑可吸附在碳酸鎂顆粒表面。
說明書
一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法
技術領域
本發明屬于水處理領域; 具體涉及一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法。
背景技術
磷酸是重要的無機酸，主要用于制備磷肥和磷酸鹽。濕法工藝是目前世界磷礦企業制備磷酸的主要方法。該工藝是首先將含磷礦石磨碎浮選，浮選后產生的水統稱為選礦廢水，浮選1噸磷礦石約產生4噸廢水。廢水成分復雜，不僅含有浮選藥劑、固體懸浮物，而且含有一定的磷酸根、氯離子、氟離子、硫酸根、磷酸根等陰離子以及鈣、鎂等陽離子，廢水直接排放污染環境，需要處理后使浮選藥劑含量達到排放標準，即不高于60mg/L。
浮選藥劑中的捕收劑以及起泡劑均屬于表面活性劑，泡沫分離技術是回收表面活性劑該的有效方法，其原理是向待處理的廢水中通入壓縮空氣產生大量氣泡，使廢水中的表面活性劑吸附于氣泡表面，并隨氣泡浮升至水面，富集形成泡沫層，除去泡沫層即可將表面活性劑從水中分離出來，使廢水得到凈化。泡沫分離必須具備兩個基本條件:首先，所分離的溶質應該是表面活性物質，或是可以和表面活性物質相絡合的物質，它們可以吸附在氣/液界面上;其次，富集質在分離過程中借助氣泡與液相主體分離，并在塔頂富集。因此，它的傳質過程在鼓泡區中是在液相主體和氣泡表面間進行的，在泡沫區中是在氣泡表面和間隙液體間進行的。即表面化學和泡沫本身的結構和特征是泡沫分離技術的基礎。
與其它分離方法相比，該方法不向體系中引入新的雜質，富集的表面活性劑采用適當的方法可進行回收。另外，泡沫分離法操作簡單、幾乎不受水質、水量變化的影響，尤其是適用于表面活性劑濃度較低情況下的分離，塔頂得到高濃度的泡沫液，經破泡后可收集，塔底為表面活性劑濃度低于10mg/L的水。
采用泡沫分離技術回收表面活性劑的文獻報導有很多，例如：
1、宋沁，采用泡沫分離法，直接在水中通入空氣，對進水濃度為70mg/L的洗衣粉生產廢水進行了處理。經處理后，廢水中洗衣粉平均去除率超過90%，CODcr去除率80%左右(宋沁, 泡沫分離法處理含陰離子表面活性劑廢水, 污水防治技術, 2000, 13(2):123-124)。
2、王欽，將納濾膜技術和泡沫分離技術結合，處理含有全氟辛酸銨陽離子表面活性劑的廢水(王欽，納濾與泡沫分離集成技術回收廢水中全氟辛酸銨的研究，浙江大學碩士學位論文，2007年)，塔頂泡沫液中表面活性劑濃度增加10倍。
3、李倉敏采用泡沫分離法對模擬廢水中的十六烷基三甲基溴化胺 (CTAB)、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉和氯代十六烷基吡啶進行了分離研究，通過回收率和富集比評定分離效果。通過一系列單因素泡沫分離實驗，考察了各種操作參數即進氣速度、初始進料濃度、液體高度、乙醇含量、溶液pH和離子強度對分離效果的影響(李倉敏，泡沫分離法除去廢水中的表面活性劑，天津大學碩士學位論文，2010年)。
選礦廢水成分復雜，單純朝廢水中通入空氣幾乎無法產生穩定的氣泡，不能實現泡沫分離。另外，一般泡沫分離方法中為防止返混而降低分離效果，泡沫分離不能在湍流條件下進行，但經研究，對于選礦廢水，湍流在一定程度上可提高泡沫的穩定性。因此，要想采用泡沫分離技術分離選礦廢水中的浮選藥劑，必須提高泡沫的穩定性。
從現有泡沫分離技術的文獻看，沒有先在待處理水中加入固體顆粒、并使得水的流動為湍流的操作條件分離表面活性劑的報導。
發明內容
本發明目的是針對現有技術的不足，提出一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法。該方法具有工藝簡單、成本較低等優點，而且可有效解決傳統泡沫分離過程中泡沫不穩定，無法對選礦藥劑進行有效分離的弊端。
本發明解決所述產品制備方法技術問題的技術方案是：一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法，采用往廢水中加入一定粒徑的固體顆粒，然后通入氣體，水中浮選藥劑吸附在固體顆粒表面，浮選藥劑與固體顆粒一起隨氣泡上浮至水表面，將泡沫進行的方法，具體過程如下：
將含有一定濃度浮選藥劑選礦廢水引入浮選機，在室溫、攪拌速度為100rpm的條件下往廢水中加入一定粒度、一定比例的固體顆粒，然后以一定氣速通入氣體，浮選藥劑吸附在固體顆粒表面，通入一定時間后浮選藥劑與固體顆粒隨氣泡上浮，在浮選機頂部收集含有高濃度浮選藥劑的水溶液，浮選機底部為滿足排放標準的含低濃度浮選藥劑水溶液;上述的磷礦選礦廢水中在于通入氣體后水體系為湍流。
所述浮選藥劑為起泡劑與陰離子捕收劑或起泡劑與陽離子捕收劑的復合體，浮選藥劑濃度為50 mg/L -800mg/L，起泡劑與捕收劑質量之比為10:90～30:70;
所述的固體顆粒為粒徑范圍0.01-0.2mm的質量百分數不低于80%碳酸鈣的石灰石或質量百分數不低于80%碳酸鎂的白云石，固體顆粒添加量為500 mg/L -2000mg/L;
所述的氣體為氮氣或空氣，氣速為5m-15m/S;通入氣體的時間為2分鐘-10分鐘;浮選機頂部水溶液中浮選藥劑濃度為500mg/L-8000mg/L，浮選機底部水溶液浮選藥劑濃度為5mg/L-20mg/L;上述的種從磷礦選礦廢水在通入氣體后水體系為湍流狀態。
上述的一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法，在于磷礦選礦廢水中的起泡劑為松醇油或甲酚酸。
上述的一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法，在于磷礦選礦廢水中的陰離子捕收劑為磺化油酸鈉或十八烷基油酸鈉。
上述的一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法，在于磷礦選礦廢水中的陽離子捕收劑為十二烷基脂肪胺或十二烷基醚胺。
上述的一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法，在于磷礦選礦廢水中的陰離子捕收劑可吸附在碳酸鈣顆粒表面，陽離子捕收劑可吸附在碳酸鎂顆粒表面。
本發明的有益效果是：提出的從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的新方法。該方法不僅可有效解決傳統泡沫分離過程中泡沫不穩定，無法對選礦藥劑進行有效分離的弊端。而且具有工藝簡單、藥劑回收率高、成本較低等優點。經過本方法的實施，浮選磷礦選礦廢水中80%的浮選藥劑可得到回收，經濟效益可觀。
具體實施方式
下面結合實施例進一步敘述本發明：
本發明一種從磷礦選礦廢水中回收浮選藥劑的方法是先在水體系中加入一定粒徑的固體顆粒，然后通入氣體，使水體系為湍流，實現穩泡效果。其設計原理是：浮選藥劑中的捕收劑限制起泡劑的起泡能力，而在水體系中加入一定粒徑的固體顆粒，由于固體顆粒吸附了大量的捕收劑，吸附在固體顆粒一端的捕收劑就限制起泡劑的起泡能力，即加入的固體顆粒削弱了捕收劑對起泡劑的控制作用，起泡劑的起泡能力增強，泡沫穩定性也增強，因此可用泡沫分離技術分離浮選藥劑。
本發明所述的制備方法雖然是針對磷礦選礦廢水中浮選藥劑的回收提出的，但它同樣適用于其它選礦體系，如煤礦、金屬礦以及其它非金屬礦在選礦過程中從廢水中回收浮選藥劑的技術。
下面介紹本發明的具體實施例：
實施例1：
將含有240mg/L松醇油、560mg/L磺化油酸鈉選礦廢水引入浮選機，在室溫、攪拌速度為100rpm的條件下往廢水中加入粒徑為0.01mm的質量百分數為80%碳酸鈣的石灰石，添加量為2000mg/L，然后以15m/S氣速通入空氣，時間為10分鐘，在浮選機頂部水溶液中得到浮選藥劑濃度為8000mg/L的水溶液，浮選機底部水溶液浮選藥劑濃度為5mg/L的水溶液。
實施例2：
將含有80mg/L甲酚酸、720mg/L十八烷基油酸鈉選礦廢水引入浮選機，在室溫、攪拌速度為100rpm的條件下往廢水中加入粒徑為0.2mm的質量百分數為90%碳酸鈣的石灰石，添加量為500mg/L，然后以5m/S氣速通入氮氣，時間為2分鐘，在浮選機頂部水溶液中得到浮選藥劑濃度為500mg/L的水溶液，浮選機底部水溶液浮選藥劑濃度為20mg/L的水溶液。
實施例3：
將含有160mg/L松醇油、640mg/L磺化油酸鈉選礦廢水引入浮選機，在室溫、攪拌速度為100rpm的條件下往廢水中加入粒徑為0.01mm的質量百分數為90%碳酸鈣的石灰石，添加量為2000mg/L，然后以15m/S氣速通入空氣，時間為5分鐘，在浮選機頂部水溶液中得到浮選藥劑濃度為7000mg/L的水溶液，浮選機底部水溶液浮選藥劑濃度為9mg/L的水溶液。
實施例4：
將含有160mg/L松醇油、640mg/L十二烷基脂肪胺選礦廢水引入浮選機，在室溫、攪拌速度為100rpm的條件下往廢水中加入粒徑為0.01mm的質量百分數為80%碳酸鎂的白云石，添加量為2000mg/L，然后以5m/S氣速通入空氣，時間為8分鐘，在浮選機頂部水溶液中得到浮選藥劑濃度為7500mg/L的水溶液，浮選機底部水溶液浮選藥劑濃度為8mg/L的水溶液。
實施例5：
將含有240mg/L甲酚酸、560mg/L十二烷基醚胺選礦廢水引入浮選機，在室溫、攪拌速度為100rpm的條件下往廢水中加入粒徑為0.05mm的質量百分數為90%碳酸鎂的白云石，添加量為2000mg/L，然后以10m/S氣速通入氮氣，時間為10分鐘，在浮選機頂部水溶液中得到浮選藥劑濃度為6000mg/L的水溶液，浮選機底部水溶液浮選藥劑濃度為12mg/L的水溶液。
實施例6：
將含有160mg/L甲酚酸、640mg/L十二烷基醚胺選礦廢水引入浮選機，在室溫、攪拌速度為100rpm的條件下往廢水中加入粒徑為0.1mm質量百分數為90%碳酸鎂的白云石，添加量為1000mg/L，然后以10m/S氣速通入氮氣，時間為10分鐘，在浮選機頂部水溶液中得到浮選藥劑濃度為5000mg/L的水溶液，浮選機底部水溶液浮選藥劑濃度為16mg/L的水溶液。
