模拟原油废水用于煤气化渣浮选分离研究
尚亚丽1
李梦杰1
滕道光1
李国胜1
范桂侠1
李鹏2
1.郑州大学化工学院,河南郑州 450000;郑州大学中原关键金属实验室,河南郑州 450000;关键金属矿产超常富集提取教育部重点实验室,河南郑州 4500002.郑州大学化工学院,河南郑州 450000;郑州大学中原关键金属实验室,河南郑州 450000
摘要：煤气化渣是一种典型的煤基固废,煤气化渣中残炭和灰组分的分离是实现其资源化和高值化利用的重要保障.泡沫浮选是实现煤气化渣炭灰分离有效的方式,但存在捕收剂成本高、消耗量大的问题.原油废水含有长链烷烃、环烷烃、芳香族化合物及酚、酮、酸、酯类等物质,与煤气化渣常用捕收剂成分相似,具有应用于煤气化渣浮选分离的潜力.研究了煤气化渣的物化特性和原油的物质组成,并将模拟原油废水用于煤气化渣浮选分离,结果表明:煤气化渣中主要的物质为莫来石、硅铝酸盐、金属氧化物和不定形炭,煤气化渣中未燃炭的质量分数为25.37％;煤气化渣表面除了甲基和亚甲基外,还有丰富的含氧官能团如C-O/C＝O/O-C＝O等,导致煤气化渣的亲水性较强.原油中含有较多结构复杂的多环烷烃、长链烷烃和部分极性物质.多环烷烃及芳香烃对未燃炭的捕收能力强于一般正构烷烃,且极性组分的存在也有利于煤气化渣的浮选分离,因此原油具有较强的捕收能力;浮选结果表明:当搅拌速率1 800 r/min,矿浆质量浓度60g/L,模拟原油废水质量浓度40mg/L,起泡剂用量30 mg/L时,未燃炭回收率达84.62％,烧失量为76.82％;尾灰烧失量为4.31％,达到国家一级烧失标准(＜5％);同时模拟原油废水的除油率达到41.50％,化学需氧量由219.70 mg/L降至82.77 mg/L,达到国家石油化工工业中的二级排放标准.FTIR分析结果显示:模拟原油废水作用后,煤气化渣表明的—CH3和—OH伸缩振动峰发生了偏移,可分别判断原油分子与煤气化渣表面发生了疏水作用及氢键作用.Zeta电位结果显示:模拟原油废水作用后煤气化渣表面的电负性增强,结合XPS结果进一步表明原油中极性含氧组分与煤表面含氧官能团之间发生氢键桥连,形成了大的三维空间结构荷电体,增强煤气化渣的表面电负性.通过煤气化渣与模拟原油废水的协同处置,实现了未燃炭产品回收与原油废水治理,具有较强的工业应用价值.
关键词：煤气化渣模拟原油废水浮选作用机理协同处置
分类号：X784(化学工业污染、废物处理与综合利用)X74(石油、天然气工业污染、废物处理与综合利用)
资助基金：国家重点研发计划(2022YFC3900100)河南省优秀青年基金资助项目(242300421058)河南省青年骨干教师基金资助项目(2024GGJS008)
论文发表日期：2025-11-30
在线出版日期：2025-12-19（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 5128-5138 )
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