我国煤系地层高岭岩综合利用的问题与对策

本文简述了我国煤系地层高岭岩的分布、储量及重要性等,指出了综合利用的基本方向,对目前存在的问题进行了讨论,提出了对策。     

煤系高岭岩加工利用现状分析

煤系高岭岩资源十分丰富，其储量约为180Gt，在煤系共伴生资源综合利用中占有重要位置，过去由于部门分割，使得这些宝贵的资源一直没能得到很好的开发与利用。改革开放以来，煤系高岭岩加工利用技术有很大进展，主要表现在以下几个方面。     

煤系“三气”合采产出水多元膜回用的预处理优化

以煤层气、致密砂岩气和页岩气共存为特征的煤系"三气"是一类重要的非常规天然气资源。针对鄂尔多斯盆地东北缘临兴区块煤系"三气"合采产出水的超高盐度和高浊度等特点,首先研究了原位水样的处理工艺,然后采用加载絮凝-微电解-纳滤-反渗透方法进行了中试处理,并对预处理阶段进行了优化试验。研究结果表明:加载絮凝单元出水浊度和ρ（COD）分别为11.66 NTU和1711 mg/L,去除率分别为98.9%和34.57%;微电解单元的COD去除率为66.9%,出水电导率为52.5 mS/cm。再经过纳滤-反渗透处理后,出水可达到GB 5084—2005《农田灌溉水质标准》旱作标准。     

利用煤系高岭土废渣生产高模数水玻璃

煤系高岭土生产硫酸铝或氯化铝时产生大量的废渣,不仅占用耕地,而且污染环境。目前煤系高岭土酸浸废渣主要用来铺路或用作生产水泥的活性材料,其它方面的应用报道很少,因此开展其综合利用研究意义很大。高模数水玻璃是重要的化工产品,广泛用作分子筛、白炭黑、涂料等生产。高岭土废渣主要成分为SiO_2,经过烧碱溶液处理后,再经过分离、浓缩等即可得到高模数的水玻璃。由该工艺生产的高模数水玻璃,成本低于传统生产工艺,有较大的推广价值。某厂排放的煤系高岭土酸浸废渣化学成分见表1。     

复合型絮凝剂聚合氯化铝铁(PAFC)的合成及其应用

以煤系高岭石为主剂,氧化钙为助剂,酸浸一步合成聚合氯化铝铁(PAFC).并以黄河水为原水,通过与市售聚合氯化铝(PAC)做絮凝对比试验,取得了良好的絮凝效果.而且原水的pH值为5-9,去浊率达到99%以上.     

煤系高岭土的超细加工与煅烧

根据韩城矿区的煤系高岭土开发实践，我们认为：应立足本地资源特点，市场需求和开发的实力确定产品方案、制定适宜的工艺路线。选用超细粉碎设备应根据物料性质，并制定相应的工作程序；煅烧窑炉与煅烧工艺必须立足于入炉原料的性质、产品质量要求，才能保证尽快开发出可靠的煅烧产品。     

煤系高岭土插层改性及其对Ca2+的吸附性能

高岭土具有特殊的层片状结构和阳离子交换性,在环境保护领域的应用越来越广。煤系高岭土作为一种具有高纯度和高结晶度的矿物原料,经有机物插层复合后可有效拓宽其应用范围。分别以乙酸铵、乙酰胺和乙酸钾为插层剂,通过液相插层法制备了煤系高岭土插层复合物,用于吸附去除铜离子,并讨论了其吸附效果。同时,采用傅里叶红外光谱、X射线衍射分析、比表面积测定仪和扫描电镜对插层复合物的结构与性能进行了表征。结果表明,煤系高岭土结构有序,结晶程度较高,适用于插层改性。乙酸铵、乙酰胺和乙酸钾可不同程度地插入煤系高岭土的层状结构中,其中乙酸钾插层效果最好。乙酸钾-煤系高岭土插层复合物经乙醇洗涤稳定后,插层率可达44.75%,对铜离子的去除率可达69.07%。插层后,煤系高岭土的层片状结构排列取向发生了改变,由团聚状变为沿c轴方向堆叠,比表面积从9.894 m2/g提高到12.286 m~2/g。相对于Freundlich方程,乙酸钾-煤系高岭土插层复合物对Cu~(2+)的吸附等温式更符合Langmuir方程,表明其属于单分子层化学吸附。乙酸钾-煤系高岭土插层复合物对Cu~(2+)的吸附动力学方程符合准二级动力学模型。