油砂细尾矿无害化脱水处理研究

发布时间：2017-04-28 21:11

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【摘要】：随着社会经济的不断发展,人们对能源的需求与能源供应的矛盾日益凸显,未来能源的巨大缺口在很大程度上要依靠包括油砂在内的非常规油气来弥补。如何应对随着油砂开采不断产生的油砂细尾矿成为迫切需要解决的问题。以加拿大某油砂细尾矿为实验对象,采用化学固液分离法,通过加入不同的絮凝剂、助滤剂强化脱水效果。实验结果表明,油砂细尾矿经过稀释后才能实现固液分离。将油砂细尾矿稀释4倍,加入150 mg/kg阴离子絮凝剂A1920PAM处理油砂细尾矿后,滤饼含水率最低降至35.33%；加入2%的硅藻土能显著地减少污泥抽滤时间和滤饼含水率；油砂细尾矿脱水处理中的泥浆抽滤水可作为稀释水进行回用,根据循环水中污染物浓度与循环次数的关系,可以得出2个循环周期即循环10次最佳。在此基础上提出了油砂细尾矿脱水工艺。油砂细尾矿经脱水后形成滤饼,若将滤饼进行填埋堆放,容易污染土壤及地下水。因此将尾矿滤饼与水泥进行混合固化处理制成建筑材料,起到固废重新利用的效果。水灰比为0.44,70℃水浴养护24h后测定固化块抗压强度。随着滤饼含量的增加,泥块抗压能力逐渐下降,根据固化块的抗压强度可知,固化块可以满足多种建筑材料的抗压强度要求；如国家《砌体结构设计规范》(GB50003-2001),墙体材料要求15MPa,路基基层设计强度3.5MPa。同时考虑滤饼含量,因此选择固化块细尾矿含量为25%为最佳建筑材料。若滤饼含量增加到27%,由于滤饼中含有大量粘土,将导致固化水泥浆严重稠化,所以不适用于建筑材料。对滤饼形成的水泥固化块粉碎按照固体废物-浸出毒性浸出方法-水平振荡法(HJ557-2010)测得水泥固化块COD溶出量,重金属Cd、Pb、Cu、Zn溶出量。结果显示COD与重金属Cd、Pb、Cu、Zn溶出量远远低于国家一级水质排放标准,且随着水泥固化块浸泡时间的延长,COD与重金属Cd、Pb、Cu、Zn溶出量较为稳定。说明水泥浆固化能有效地降低油砂细尾矿泥饼对环境的污染,同时达到固废重新利用的目的。
【关键词】：油砂细尾矿 脱水剂 絮凝 助滤剂 脱出水 循环 资源化
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X741
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 前言10-21
• 1.1 概述10
• 1.2 油砂细尾矿危害性10-11
• 1.3 泥浆脱水性能及评价11-12
• 1.4 现阶段尾矿脱水处理方法12-19
• 1.4.1 絮凝剂对油砂细尾矿进行脱水13-14
• 1.4.2 冰冻-解冻法14-15
• 1.4.3 电场脱水法15
• 1.4.4 石灰与电级加热协同作用15-16
• 1.4.5 其他方法16-18
• 1.4.6 物理助滤剂助滤作用18-19
• 1.5 选题依据与研究意义19
• 1.6 研究内容19-20
• 1.7 工艺路线20-21
• 2 实验部分21-32
• 2.1 实验药品与仪器21-22
• 2.1.1 实验药品21
• 2.1.2 实验仪器21-22
• 2.2 油砂细尾矿组分分析22
• 2.2.1 含水率测定22
• 2.2.2 含油量测定22
• 2.2.3 灰质含量的测定22
• 2.3 最佳脱水工艺的确定22-25
• 2.3.1 油砂细尾矿稀释倍数的确定22-23
• 2.3.2 搅拌强度与搅拌时间的确定23
• 2.3.3 脱水剂的筛选23-24
• 2.3.4 化学助滤剂的筛选24-25
• 2.3.5 硅藻土助滤实验25
• 2.4 污泥比阻的测定25-26
• 2.5 泥浆脱出水循环利用实验26-27
• 2.6 泥饼的固化实验27
• 2.7 固化模块抗压强度的测定27
• 2.8 脱出水水质检测27-30
• 2.8.1 COD检测27-28
• 2.8.2 TC与TOC的检测28-29
• 2.8.3 浊度的检测29
• 2.8.4 重金属含量检测29-30
• 2.9 固化块浸出性实验30-32
• 2.9.1 COD检测30-31
• 2.9.2 TC与TOC的检测31
• 2.9.3 重金属含量检测31-32
• 3 实验结果与分析32-71
• 3.1 油砂细尾矿物理特性32-34
• 3.1.1 油砂细尾矿含水率32-33
• 3.1.2 油砂细尾矿含油量33-34
• 3.1.3 油砂细尾矿灰质含量34
• 3.2 油砂细尾矿稀释倍数的确定34-35
• 3.3 絮凝搅拌强度的确定35-36
• 3.4 脱水剂筛选的确定36-38
• 3.4.1 APAM(分子量为1200万)最佳加量的确定36
• 3.4.2 APAM(分子量为1800万)最佳加量的确定36-37
• 3.4.3 APAM(分子量为2000万)最佳加量的确定37
• 3.4.4 APAM(分子量为2200万)最佳加量的确定37
• 3.4.5 A1920 PAM最佳加量的确定37-38
• 3.5 油砂细尾矿污泥比阻测定38-56
• 3.5.1 未经稀释油砂细尾矿污泥比阻测定39
• 3.5.2 稀释4倍后油砂细尾矿污泥比阻测定39-40
• 3.5.3 A1920PAM对油砂细尾矿污泥比阻的影响40-45
• 3.5.4 (分子量为1200万)APAM对油砂细尾矿比阻值的影响45-47
• 3.5.5 (分子量为1800万)APAM对油砂细尾矿比阻值的影响47-50
• 3.5.6 (分子量为2000万)APAM对油砂细尾矿比阻值的影响50-53
• 3.5.7 (分子量为2200万)APAM对油砂细尾矿比阻值的影响53-56
• 3.5.8 污泥比阻值误差分析56
• 3.6 硅藻土助滤56-57
• 3.7 化学助滤剂协同作用57-60
• 3.7.1 OP-10助滤效果57
• 3.7.2 全氟非离子表面活性剂助滤效果57-58
• 3.7.3 低泡表面活性剂助滤效果58-59
• 3.7.4 氟离子表面活性剂助滤效果59
• 3.7.5 OP-15助滤效果59
• 3.7.6 各种化学助滤剂助滤效果对比59-60
• 3.8 脱出水循环试验60-63
• 3.9 添加硅藻土后脱出水循环试验63
• 3.10 不同循环次数脱出水抽滤时间对比与分析63-65
• 3.11 油砂细尾矿滤饼的资源化65-66
• 3.12 油砂细尾矿脱出水水质检测66-69
• 3.13 水泥固化块溶出性检测69-71
• 4 油砂细尾矿脱水工艺确定71-72
• 5 结论72-73
• 6 展望73-74
• 7 参考文献74-79
• 8 攻读环境工程硕士学位期间发表论文情况79-80
• 9 致谢80

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