[发明专利]从煤矸石制备活性炭－氧化物复合吸附材料及聚硅铝的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种物质的制备工艺，特别是从煤矸石中制备活性炭-氧化 物复合吸附材料及聚硅铝的工艺方法。

技术背景

煤矸石的主要成分为SiO₂、Al₂O₃、可燃物-C、Fe₃O₄、CaO、MgO和少量 的K₂O、Na₂O等其它物质，其中氧化铝的含量在18％-40％左右，氧化硅的含 量在35％-60％左右。

目前对煤矸石的利用主要是发电、制砖等，对煤矸石资源化利用的规 模、档次、水平和效率总体上还十分低下；且这些非循环经济的利用模式 依然占主导地位。

煤矸石中主要化学元素硅、铝、碳是宝贵的资源，近年来，对其综合 开发利用倍受关注，如何更深层次地利用煤矸石已经成为人们日益关注的 问题。其中以煤矸石为原料提取氧化铝制备铝盐、硅酸盐以及制备沸石类 复合吸附材料等是研究的热点之一。

聚硅铝(PSA)是新型无机高分子絮凝剂，是第二代水处理剂-聚氯化铝 (PAC)的换代产品。聚硅铝(PSA)具有很好的化学稳定性能，能显著降低对 水处理设备的腐蚀程度、水中的残铝量，具有提高被处理水的水质等优良 性能，聚合硅铝可广泛用于饮用水净化处理、生活污水处理及各种工业废 水的处理中，市场需求大，其涉及的生产技术也呈现出向原料多元化、技 术系统化、产品系列化的方向发展。

迄今为止，人们对煤矸石中化学元素的利用进行了许多研究，开发出 了不少成果，有些已经被实际应用，但是存在以下缺憾：单个元素如铝、 硅的提取利用研究的多，而碳元素一般情况下均以焙烧的方式除去造成碳 素的浪费；此外将煤矸石作为吸附材料的研究还比较少，即使有研究报道 也还存在工艺不尽合理、容易造成二次污染等问题，尚未实现真正意义上 的综合利用。

技术方案

本发明的目的是为了克服前人研究中存在的上述问题，提供一种从循 环经济的角度综合利用煤矸石资源的技术方案，为工业废水处理开发出一 种新的高效、低耗、价廉的清洁生产工艺的水处理材料及水处理絮凝剂。

采取原位活化碳素物质造孔与除去氧化铝及氧化硅造孔协同进行的方 式实现本发明的主题。通过适度提高铝硅酸盐的化学反应活性，将部分氧 化铝和氧化硅等溶出从而在碳素体上造出新孔。本发明的技术方案是：通 过在隔绝空气的情况下适度高温活化煤矸石原料，再经碱浸、酸浸、洗涤、 干燥等工艺步骤制得活性炭-氧化物复合吸附材料。碱浸液与酸浸液再调配 制得聚硅铝作水处理剂。从而实现以循环经济模式为出发点的新的综合利 用途径.

具体讲，本发明的技术路线包括：

以煤矸石制备活性炭-氧化物复合吸附材料及聚硅铝的工艺方法，包括 以下连续工艺步骤：

1)配料：将煤矸石粉碎磨细到10-300目，加入矸石重量的0.1-0.8 倍的固体碱和适量水搅拌均匀；

2)活化：将上述混合料转移到热处理炉中，在缺氧状态下加热至 600-850℃，保温0.5-4小时，冷却至室温得活化料；

3)碱提活化：在步骤2的活化料中加入水，加水量按液固重量比1∶ 1-6倍，搅拌回流1-4h，反应结束后，趁热过滤，滤渣用热水洗涤至中性， 收集得碱性滤液A；

4)酸提活化：在步骤3的滤渣中加入5-20％浓度的无机酸溶液，按液 固重量比1∶1-6倍搅拌回流1-4h，反应结束后，趁热过滤，滤渣用热水洗 涤至中性，收集得酸性滤B；

5)将步骤4所得滤渣水洗后在100-300℃下烘干，得活性炭-氧化物复 合吸附材料；

6)将酸浸液B缓慢加入收集的碱提溶液A中，调整溶液pH后，搅拌反 应，经熟化后得液体水处理剂；

7)将上述液体水处理剂干燥后得固体水处理剂。

上述步骤1中的固体碱是烧碱、碳酸钠、碳酸钾或它们的任意比例混 合物。

上述步骤4中的无机酸溶液是指盐酸、硫酸的任意一种或任意比例的 混合酸或盐酸、硫酸的任意一种或任意比例的混合酸中加入0.1-6％的磷酸 或硝酸。

上述步骤2的缺氧状态下加热活化得活化料的温度是在600-850℃，保 温0.5-4小时。

上述步骤6中调整溶液pH＝4-5。