[发明专利]利用煤矸石生产聚硅酸铝铁絮凝剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机高分子絮凝剂技术领域，具体涉及一种利用煤矸石生产聚硅酸铝铁絮凝剂的方法。

背景技术

近年来，我国经济社会迅速发展，人民生活水平不断提高，用水量和废水排放量随之剧增，但我国可用水资源十分有限，这就要求对排放的废水进行有效地净化处理和回收利用，目前，普遍使用的无机絮凝剂有铝系和铁系两大类，聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铁(PFS)分别是铝系和铁系絮凝剂的典型代表，两者存在着不同的絮凝特性。

聚合氯化铝(PAC)对于处理生活污水、工业废水来说，具有混凝性能好、絮体大、用量少、沉淀快、适用范围广等优点；而对于处理具有较高的化学需氧量(COD)、色度和pH值的造纸废水、印染废水等来说，其脱色率低，应用受到一定限制；PAC的最大不足还在于处理过的废水中残留的铝离子含量相对偏高，而人体摄入过多的铝可导致老年痴呆症，这就直接限制了PAC在净化饮用水方面的应用。

聚合硫酸铁(PFS)在处理含氟废水、高氟饮用水、含重金属废水等方面具有很好的效果，与铝盐相比，铁盐絮凝体比重大，沉渣体积较小，但是由铁盐处理过的水体中铁离子含量较高，使水体带色，因此PFS的应用范围受到限制。

故传统的絮凝剂都不能满足现有的废水处理工艺，因此趋于开发复合化、高效能、多功能、低毒无公害的绿色絮凝剂，其中聚硅酸铝铁就是新型复合无机高分子絮凝剂的一种，既克服了铝盐絮凝剂对pH敏感，残余铝量较大，又克服了铁盐絮凝剂出水有残色的缺点，不仅具有吸附架桥和电中和作用，而且分子聚合度大，多组分协同作用，具有更加优越的稳定性和净水效果，可广泛应用于各类废水处理中，同时，由于处理后的水中不含铝及其它有害成分，因此消除了对人体的潜在危害，传统的生产聚硅酸铝铁絮凝剂的方法有两类，一种是将聚合铝、铁引入聚硅酸中制备而得，另一种是将聚硅酸引入聚合铝、铁中制备而得，这些方法均采用现成的化工原料进行生产，成本较高，同时由这些方法制备的聚硅酸铝铁絮凝剂的絮凝效果和稳定性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用煤矸石生产聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，该方法采用煤矸石直接制备聚硅酸铝铁絮凝剂，成本低廉，且由该方法制备的聚硅酸铝铁絮凝剂的稳定性和絮凝效果都较好。

本发明的一种利用煤矸石生产聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，包括以下步骤：

a、煤矸石粉碎与焙烧：将煤矸石粉碎后在450-850℃的温度下加热焙烧1-3小时；

b、酸溶法提取聚合铝铁溶液：将焙烧过的煤矸石与盐酸按照固液的体积比为1∶4-1∶6混合进行反应，反应完全后将所得的反应液过滤，其中过滤所得的滤渣备用，过滤所得的滤液用碱调节pH值为3-3.5之间，即得聚合铝铁溶液；

c、碱溶法制备硅酸钠溶液：将上述所得滤渣与氢氧化钠按照质量比为2∶1-4∶1混合进行反应，反应完全后将所得的反应液过滤，过滤所得的滤液即是硅酸钠溶液；

d、硅酸溶液的活化处理：将上述制备的硅酸钠溶液加酸调节pH值为4-4.5之间，不断搅拌即得活化的硅酸溶液；

e、聚硅酸铝铁溶液的制备：将上述制备的聚合铝铁溶液和活化的硅酸溶液按照质量比为1∶1混合进行反应，即得聚硅酸铝铁絮凝剂。

煤矸石是煤炭开采、加工过程产生的工业固体废弃物，在煤矿工业固体废弃物中所占数量最大，每年排放近1×10⁸t，占煤炭年产量的10％左右，已累计堆积30×10⁸t以上，是目前我国排放量最大的工业固体废弃物，约占总量的35％，煤矸石的大量积存，对环境产生了不良的影响，除了占据空间、破坏景观等物理污染外，更多的是经转化造成对空气、水体、土壤的化学影响，最终作用到整个生态系统，危害人体健康。然而，由于煤矸石中含有大量的Si、Al和Fe，且这些元素是制造无机类絮凝剂的有效成分，本发明提供了一种利用煤矸石生产聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，采用煤矸石为主要原料，通过对煤矸石的粉碎、焙烧获得煤矸石中的铝和铁，再加酸进行反应制备聚合铝铁溶液和硅酸钠溶液，再将聚合铝铁溶液和硅酸溶液按照质量比为1∶1混合，即得聚硅酸铝铁絮凝剂，故本发明的生产方法提供了一条以煤矸石为主要原料制备聚硅酸铝铁絮凝剂的新生产工艺，科学精简了工艺流程，缩短了生产时间，解决了煤矸石大量堆存污染环境的问题，实现以废治废和资源的再利用，投资少，操作费用低，同时该生产方法增加了聚硅酸铝铁絮凝剂的稳定性，有效保证了聚硅酸铝铁絮凝剂的质量。

附图说明

图1是本发明生产方法流程图。

具体实施方式