[发明专利]一种煤矸石制备高性能聚硅酸硫酸铁铝的方法

说明书

本发明所述的一种煤矸石制备高性能聚硅酸硫酸铁铝的方法，其目的在于提供一种以煤矸石为主要原料制备高性能聚硅酸硫酸铁铝的方法，为煤矸石高效资源化综合利用提供一种新的途径，为铁铝无机高分子絮凝剂探索一种新的技术。工业硫酸和煤矸石经酸浸得到铁铝硫酸盐，硫酸盐经氧化、聚合后得到聚合硫酸铁铝，浸取渣经碱浸后得到活性硅酸钠，以上述两种产品按照体积比和不同质量浓度加入聚合硫酸铁铝和活性硅酸钠进行复合共聚，待共聚1～3h后得到聚硅酸硫酸铁铝产品。这种方法煤矸石综合利用较完全、制备的产品附加值高，具有生产操作方便、能耗低、工艺简单等优点，可将各类废水的高浊度、高色度、高重金属残留问题解决，使废水达到国家排放标准的要求。

技术领域

本发明涉及利用煤矸石制备高性能聚硅酸硫酸铁铝的制备方法，特别适用于煤矸石综合利用领域和处理各类高浊度、高色度、高重金属残留废水。

背景技术

煤矸石主要成分SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃的总含量占到煤矸石的80％以上，如果该部分资源能充分利用，将对改善环境，提高经济和社会效益，实现可持续发展具有积极意义。

无机絮凝剂具有适应性广、水处理效果好，无毒或低毒，原料来源广泛，制备工艺简单，水处理操作简单等方面的优势，现已成为当今研究的热点。聚硅酸硫酸铝铁是在聚合硫酸铝和聚合硫酸铁的基础上发展起来的一种高性能絮凝剂。在PAFSS制备过程中引入的硅会产生很强的协同效应，硅的引入促进了铝、铁的水解与聚合，而SiO₄^2-取代了低聚体中的OH^-，进而使产品中有效成分增加，絮凝能力更强。PAFSS除浊效果较好，具有适用水体pH范围广、絮体小、沉速快、浊度去除率高、无Fe³⁺残色的优点，是一种具有广阔应用前景的无机高分子絮凝剂。

近年来，如何研发和应用各种类型的无机高分子絮凝剂成为焦点，如兴虹等在聚硅硫酸铁铝絮凝剂的制备及混凝处理焦化废水试验研究^[1]中，利用炼钢污泥经酸浸氧化聚合制得聚合硫酸铁铝，以Na₂SiO₃·9H₂O为原料制备活化硅酸，制备的聚合硫酸铁铝中加入一定量的活化硅酸得到聚硅硫酸铁铝，在pH值为7.0～9.0、PFASS的投加量为348mg/L、沉淀时间为40min的条件下，对浊度、色度、COD的去除率分别达到98％、68％和61％，达到废水排放标准；而郭朝晖等在聚硅酸硫酸铝铁复配及在钨铋选矿废水中的应用^[2]中，采用水玻璃、氯酸钠、七水合硫酸亚铁和十八水合硫酸铝等作为复配材料，制备出聚硅酸硫酸铝铁，在1.5％投加量下，可使钨铋选矿废水浊度去除率达95％以上，As，Be和Pb去除率均达90％以上，处理后废水达到GB 8978-1996(《污水综合排放标准》)一级标准。

对比分析以上研究发现：兴虹等在制备聚硅硫酸铁铝是采用炼钢污泥和硅酸钠晶体为原料，处理技术经济实用性不高，且炼钢污泥酸浸后的浸取渣无进一步处理，存在二次污染等问题；郭朝晖等采用水玻璃、氯酸钠、七水合硫酸亚铁和十八水合硫酸铝等作为复配材料，复配制备出聚硅酸硫酸铝铁，该工艺仅制备出产品，经济性较差，且去浊率不高。

针对上述情形，为了提高絮凝剂的经济性和处理效果，针对废水高浊度、高色度、高重金属残留的问题，制备出一种新型高效絮凝剂，使其在制备工艺简单，无二次污染，使用剂量少的条件下就可将各类废水的高浊度、高色度、高重金属残留问题解决，使废水达到国家排放标准的要求。

[1]兴虹，胡筱敏，田亚赛等.聚硅硫酸铁铝絮凝剂的制备及混凝处理焦化废水的试验研究.安全与环境学报，2014，14(1)：207-211.

[2]郭朝晖，袁珊珊，肖细元等.聚硅酸硫酸铝铁复配及在钨铋选矿废水中的应用.中南大学学报，2013，44(2)：461-468.

发明内容