ПОРОШКООБРАЗНЫЙ МАГНИТНЫЙ СОРБЕНТ ДЛЯ СБОРА НЕФТИ, МАСЕЛ И ДРУГИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
POWDERED MAGNETIC SORBENT FOR COLLECTING PETROLEUM, OIL AND OTHER HYDROCARBONS

Изобретение относится к сорбентам, предназначенным для очистки воды и сбора нефти и нефтепродуктов за счет адсорбции и использования магнитного поля. Сорбент может применяться для очистки моря от загрязнений нефтью путем распыления порошка с вертолетов, а затем сбора «магнитной» нефти специальными судами с магнитными приспособлениями, удаления нефти со дна водоемов, регенерации смазочно-охлаждающих жидкостей.
Известен способ очистки воды от органических примесей путем введения ферромагнитного материала с последующей обработкой в магнитном поле, отличающийся тем, что в качестве ферромагнитного материала используют сухой магнетитовый концентрат обогатительных фабрик железорудных ГОКов с размерами частиц 50-70 мкм в количестве 65-70 мас.% (SU 1792919).
К недостатку способа относится то, что для очистки, например, морской воды необходимо нефть, морскую воду смешать с 65-70% концентрата и такую суспензию обработать магнитным полем. Это экономически нецелесообразно при больших масштабах загрязнений нефтепродуктами поверхности воды. Кроме того, магнетитовый концентрат не обладает гидрофобными свойствами и плохо смачивается нефтепродуктами. Он не имеет магнитных характеристик, что важно при расчетах взаимодействия электромагнитного поля с суспензией сорбента и нефтепродуктов. Ферромагнитный материал ограничен по составу основных компонентов - оксидов железа и диоксида кремния, т.к. используется один состав.
Технической задачей изобретения является улучшение технологических характеристик магнитного сорбента (состава и гидрофобности) с целью расширения технологий его применения.
3
4
2
3
2
Для решения технической задачи предлагается порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти, масел и других нефтепродуктов, представляющий собой продукт железорудных горно-обогатительных комбинатов, содержащий ферромагнетики железной руды в виде FеO и/или FeО и диоксид кремния SiO из той же руды, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении (мас.%)
3
4
2
3
FеO и/или FeО - 5-59
2
SiO 41-95,
при этом поверхность сорбента гидрофобизирована реагентом, выбранным из углеводородного раствора изобутиламина или гексиламина, или аминового реагента, использованного при флотационном обогащении железной руды.
На фиг.1 - ИК-спектр амина (жидкая пленка), извлеченного из отходов Михайловского ГОКа после флотации; фиг.2 - ИК-спектр гексиламина (жидкая пленка); фиг.3 - распределение частиц порошка магнитного концентрата по размерам.
В одной из технологий сорбент смешивают с нефтью, нефтепродуктами. Композиция становится магнитной. Ее собирают магнитными приспособлениями, создающими магнитное поле. Затем нефть отделяют от магнитных частиц на магнитных сепараторах, порошок обжигают и вновь используют для очистки воды.
3
4
2
3
2
2
3
2
Сорбент получают из сухого железорудного концентрата, который, например, содержит 63.7% FеO, 3.9% FeО и 32.4% SiO; порошка железной руды 13.5% FеО, 86.4% SiO; хвостов после обратной флотации, содержащих меньшее количество магнитных продуктов, чем порошок руды; магнетита, выделенного из сухого магнитного концентрата. Компоненты сорбента смешивают друг с другом в различных пропорциях в зависимости от необходимых технологий. Испытывают совмещение с нефтепродуктами. Для улучшения совмещения поверхность порошка покрывают аминами.
Технология получения сухого железорудного концентрата включает последовательно процессы дробления железной руды, магнитной сепарации, обратной флотации катионными амфифилами, фильтрации и сушки. В процессе обратной флотации от руды отделяют не оксиды железа, а примесь кварц. Флотацию кварца проводят в щелочной среде с применением ацетатных солей эфиров первичных моно- и диаминов при депрессии минералов железа щелочным крахмалом. Оставшаяся пульпа обогащается минералами железа. Пульпу фильтруют, полученную пасту сушат для получения сухого концентрата. Сухой железорудный концентрат и хвосты после обратной флотации содержат амины. Этот вывод можно сделать по ИК-спектру пленки экстракта этиловым спиртом концентрата и хвостов после флотации. Он имеет полосы поглощения, типичные для аминов (фиг.1). Например, эти полосы поглощения совпадают с полосами поглощения ИК- спектра (фиг.2) гексиламина (К. Наканиси Инфракрасные спектры и строение органических соединений. // Под ред. А.А.Мальцева. М., Мир, 1965, с.155). Поэтому концентрат, хвосты после флотации для технологии извлечения нефти, нефтепродуктов с помощью магнитного поля можно использовать без обработки аминами, т.к. амины уже присутствуют на поверхности частиц сорбента. Они придают сорбенту гидрофобность.
Цех по обогащению железной руды методом обратной флотации введен в эксплуатацию на Михайловском ГОКе совсем недавно. Поэтому по признаку гидрофобизация сухой концентрат и хвосты отличаются от известного концентрата. Порошок руды перед его использованием в сорбенте необходимо обработать изобутил или гексиламином из углеводородного раствора. Применение аминов в количестве большем, чем это необходимо для покрытия сорбента мономолекулярным слоем, экономически нецелесообразно. Количество амина определяют из расчета суммарной адсорбции мономолекулярным слоем. Известными методами определяют удельную площадь сорбента, а затем рассчитывают суммарное количество адсорбированных ионов ПАВ с известной площадью гидрофильной группы.
Количество применяемых аминов контролируется и простой пробой на совмещение нефти и сорбента. Если порошок плохо смачивается нефтью или нефтепродуктом, то тогда в дисперсию добавляют дополнительно амин, например, использованный при обратной флотации.
2
2
3
4
2
3
2
Существенным отличием предлагаемых ферромагнетиков железной руды, как доказано авторами, является тот факт, что порошок чистого магнетита имеет удельную намагниченность насыщения 92 А·м/кг, а в концентрате, содержащем 63.7% FеO, 3.9% FeО и 32.4% SiO, 150 А·м/кг. В концентрате магнитные свойства магнетита увеличены. Удельная магнитная насыщаемость сорбента рассчитывается по аддитивной формуле, как сумма произведений доли компонента сорбента на его удельную магнитную насыщаемость.
Соотношения оксидов железа и оксида кремния ограничено магнитными, адсорбционными свойствами ферромагнетиков и адсорбционными свойствами оксида кремния. Двуокись кремния в интервале рН от 3 до 10 заряжена отрицательно и может использоваться в процессе очистки нефтепродуктов от отрицательно заряженных компонентов.
Частицы порошка имеют широкое распределение по размерам от 0.005 до 50 мкм, как показано на фиг.3. Они меньше по размерам, чем в известном магнитном концентрате. Следовательно, предлагаемый сорбент обладает лучшими сорбционными свойствами.
Ниже приводятся примеры приготовления и использования сорбента.
3
4
2
Пример 1. Порошок руды из отхода после флотации Михайловского ГОК в количестве 5 г с содержанием 5% FеO, 95% SiO и следами амина, который имеет ИК- спектр, показанный на фиг.1, смешивают с 95 г вазелина. Смесь в количестве 2 г помещают на поверхность водопроводной воды, налитой в алюминиевую кювету. В кювету опускают бытовой магнит, покрытый полиэтиленовой пленкой. Сгусток вазелина притягивается к магниту на расстоянии 5 см и прилипает к полиэтиленовой пленке. Пленку вынимают из воды, очищая воду от углеводородов.
2
3
2
Пример 2. Порошок руды Михайловского ГОК (фиг.1) содержит 13.5% FеО, 86.4% sio и 0.01% изобутиламина. Этот сорбент в количестве 1 г рассыпают равномерно сверху над 10 г смеси вазелина с парафином (в отношении 1:1 по массе), находящейся на поверхности морской воды в стеклянной кювете. Через 1 час к борту кюветы подносят бытовой магнит. Сгусток смеси вазелина с парафином и сорбентом реагирует на магнит с расстояния 8 см, движется за ним по всей поверхности воды и притягивается к борту кюветы, где находится магнит с полоской полиэтилена. Углеводороды прилипают к полиэтилену. Полоску с углеводородами вынимают из кюветы, очищая воду от углеводородов.
3
4
2
3
2
Пример 3. Порошок из смеси обогащенной и природной руды Михайловского ГОК состоит из 50% FеO, 9% FеО, 41% SiO и мономолекулярного слоя гексиламина. Этот сорбент в количестве 1 г рассыпают над 10 г смеси вазелина с парафином (в отношении 1:1 по массе), находящейся на поверхности морской воды в алюминиевой кювете. Через 1 час к борту кюветы подносят бытовой магнит. Сгусток смеси вазелина с парафином и сорбентом реагирует на магнит на расстоянии 10 см, движется за ним по всей поверхности воды и притягивается к борту кюветы, где находится магнит с полоской полиэтилена. Полоску полиэтилена вместе с углеводородами вынимают из кюветы, очищая воду от углеводородов.
Таким образом, предлагаемый порошкообразный сорбент, получаемый из железорудного сырья, хорошо совмещается с нефтью. Может использоваться для удаления компонентов нефти и нефтепродуктов и магнитоуправляемого удаления всей нефти с поверхности воды. Он позволяет очищать воду от нефтепродуктов по другой технологии, чем в известном способе. При использовании предлагаемого сорбента для очистки поверхности воды от нефти необходимо меньше сорбента и энергии. Собранные углеводороды с помощью более мощного электромагнита могут отделяться от сорбента на магнитных сепараторах, а сорбент после отжига может повторно использоваться для очистки воды от углеводородов.