порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти, масел и других углеводородов

Классы МПК:B01J20/10 содержащие диоксид кремния или силикаты
B01J20/06 содержащие оксиды или гидроксиды металлов, не отнесенных к рубрике  20/04
B01J20/22 содержащие органический материал
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-12-10
публикация патента:

Изобретение относится к магнитным сорбентам для очистки различных сред от нефти, масел и других углеводородов. Предложенный сорбент содержит следующие компоненты, % мас.: ферромагнитные оксиды железа из железной руды 5-59, диоксид кремния из той же железной руды 41-95. Поверхность сорбента гидрофобизирована аминами. Технический результат заключается в получении магнитного сорбента с высокими эксплуатационными характеристиками. 3 ил., 3 пр.

Рисунки к патенту РФ 2462303

порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти, масел и других   углеводородов, патент № 2462303 порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти, масел и других   углеводородов, патент № 2462303 порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти, масел и других   углеводородов, патент № 2462303

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.

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 Fе 3O4 и/или Fe2О3 и диоксид кремния SiO2 из той же руды, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении (мас.%)

3O4 и/или Fe2О3 - 5-59

SiO2 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.

Сорбент получают из сухого железорудного концентрата, который, например, содержит 63.7% Fе3 O4, 3.9% Fe2О3 и 32.4% SiO 2; порошка железной руды 13.5% Fе2О3 , 86.4% SiO2; 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.

Существенным отличием предлагаемых ферромагнетиков железной руды, как доказано авторами, является тот факт, что порошок чистого магнетита имеет удельную намагниченность насыщения 92 А·м 2/кг, а в концентрате, содержащем 63.7% Fе3O 4, 3.9% Fe2О3 и 32.4% SiO2 , 150 А·м2/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.

Пример 1. Порошок руды из отхода после флотации Михайловского ГОК в количестве 5 г с содержанием 5% Fе3O4 , 95% SiO2 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.

Пример 2. Порошок руды Михайловского ГОК (фиг.1) содержит 13.5% Fе 2О3, 86.4% sio2 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.

Пример 3. Порошок из смеси обогащенной и природной руды Михайловского ГОК состоит из 50% Fе3O4, 9% Fе2 О3, 41% SiO2 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.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти, масел и других углеводородов, представляющий собой продукт переработки железорудных горно-обогатительных комбинатов, содержащий ферромагнетики железной руды в виде Fе3O4 и/или Fe 2O3 и диоксид кремния (SiO2) из той же руды, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

3O4 и/или Fе2О3 5-59
SiO2 41-95


при этом поверхность сорбента гидрофобизирована реагентом, выбранным из углеводородного раствора изобутиламина, или гексиламина, или аминового реагента, использованного при флотационном обогащении железной руды.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2462303

patent-2462303.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B01J20/10 содержащие диоксид кремния или силикаты

Патенты РФ в классе B01J20/10:
способ получения сорбционного материала на основе силикагеля с иммобилизованной формазановой функциональной группой -  патент 2520099 (20.06.2014)
способ определения цинка (ii) -  патент 2518967 (10.06.2014)
адсорбент, способ его получения и способ удаления серы из крекинг-бензина или дизельного топлива -  патент 2517639 (27.05.2014)
препарат для очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений и способ его получения -  патент 2516412 (20.05.2014)
средство для очистки воды от растворимых загрязнений и способ очистки -  патент 2508151 (27.02.2014)
удаление загрязняющих веществ из газовых потоков -  патент 2501595 (20.12.2013)
обессеривающий адсорбент, способ его приготовления и использования -  патент 2498849 (20.11.2013)
способ сжигания ртутьсодержащего топлива (варианты), способ снижения количества выброса ртути, способ сжигания угля с уменьшенным уровнем выброса вредных элементов в окружающую среду, способ уменьшения содержания ртути в дымовых газах -  патент 2494793 (10.10.2013)
способ получения гибких композиционных сорбционно-активных материалов -  патент 2481154 (10.05.2013)
магнитоуправляемый сорбент для удаления радиоактивных загрязнений и тепловых нейтронов -  патент 2465663 (27.10.2012)

Класс B01J20/06 содержащие оксиды или гидроксиды металлов, не отнесенных к рубрике  20/04

Патенты РФ в классе B01J20/06:
способ получения сорбентов на основе zn(oh)2 и zns на носителе из целлюлозных волокон -  патент 2528696 (20.09.2014)
способ получения гранулированной фильтрующей загрузки производственно-технологических фильтров для очистки скважинной воды -  патент 2528253 (10.09.2014)
способ получения сорбентов на основе гидроксида трехвалентного железа на носителе из целлюлозных волокон -  патент 2527240 (27.08.2014)
адсорбент для очистки газов от хлора и хлористого водорода и способ его приготовления -  патент 2527091 (27.08.2014)
магнитоуправляемый сорбент для удаления билирубина из биологических жидкостей -  патент 2524620 (27.07.2014)
способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода -  патент 2524607 (27.07.2014)
способ удаления бария из воды -  патент 2524230 (27.07.2014)
способ получения сорбентов на основе гидроксида железа и сульфата кальция на носителе из целлюлозных волокон -  патент 2523466 (20.07.2014)
сорбент для очистки водных сред от мышьяка и способ его получения -  патент 2520473 (27.06.2014)
способ получения сорбента с магнитными свойствами для сбора нефтепродуктов с водной поверхности -  патент 2518586 (10.06.2014)

Класс B01J20/22 содержащие органический материал

Патенты РФ в классе B01J20/22:
биоразлагаемый композиционный сорбент нефти и нефтепродуктов -  патент 2528863 (20.09.2014)
способ очистки сточных вод от тяжелых металлов методом адсорбции, фильтрующий материал (сорбент) и способ получения сорбента -  патент 2524111 (27.07.2014)
способ очистки проточной воды от загрязнителей -  патент 2516634 (20.05.2014)
композиции на основе хлорида брома, предназначенные для удаления ртути из продуктов сгорания топлива -  патент 2515451 (10.05.2014)
сорбент для диализа -  патент 2514956 (10.05.2014)
пеллеты и брикеты из спрессованной биомассы -  патент 2510660 (10.04.2014)
сорбирующие композиции и способы удаления ртути из потоков отходящих топочных газов -  патент 2509600 (20.03.2014)
способ подготовки образцов для анализа и картридж для него -  патент 2508531 (27.02.2014)
способ получения энтеросорбента -  патент 2497537 (10.11.2013)
композиция каликс[4]аренов для сорбции азо-красителей из водных растворов -  патент 2489205 (10.08.2013)


Наверх