CN1028722C - 用煤渣粉生产复合絮凝剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种新型化工工艺，用被认为是工业的一大公害之废煤渣作原料生产复合絮凝剂，变废为宝。该工艺以特定的物理和化学方法将含于煤渣中的有效元素置换出来，再用硫酸、废铝屑和氢氧化钠进行重聚合，使聚合度趋近于极限，产品呈黄褐色或灰褐色溶液，也可经干燥后制成固态产品。其絮凝效果优良，用于自来水和工业及生活废污水处理具有用药量少、成本低、净化迅速、水质好、有较强脱色作用等优点。

Description

本发明是一种用煤渣粉生产复合絮凝剂的方法。这种絮凝剂主要用于自来水和各种工业废污水或生活废污水的净化处理。

检索资料：①.CN    86    1    04833;

②.“实用化学合成手册”刘德信等编，1986年山东大学出版社，第六章水处理剂第四节絮凝剂;

③.“全国新产品”1987年第8期“粉煤灰新材料的开发和应用”;

④.“全国新产品”1988年第1期“粉煤灰的开发和综合利用”。

目前，用煤渣或粉煤灰（经粉碎）生产复合絮凝剂的方法，尚未见诸于世，资料①的工艺是以铝的氯盐或三价铁的氯盐经水解后再用碳酸盐、氢氧化物及其它弱酸强碱盐为聚合剂，将氯盐溶液聚合成胶体状的所谓高聚合铝、铁絮凝剂，实质是铝/铁氯盐水解液的浓缩再制品，工艺方法不先进，生产成本高;也影响水的净化成本。

资料③介绍了粉煤灰的化学成份，开发粉煤灰聚集体的分选漂珠、玻璃微珠、富铁微珠、碳粉、填料等五种;应用人造大理石、粉煤灰混凝土、粉煤灰空心条板、粉煤灰管、砖、人造软骨料、轻质保温材料等。资料④介绍粉煤灰与煤矸石化学成份对比及制砖的工艺流程，烧结砖的主要技术性能，建砖厂成本概算、经济效益。

只有资料②是以沸腾炉渣制取聚合氯化铝的方法与本发明近似，但它使用的沸腾炉渣是转炉炼钢炉渣之一。由大量资料查证及取样化验，其Al₂O₃为1.5～2%（重量），远远小于资料②所 记载的18.55%，因而按资料②之工艺不加任何改进就能制取聚合氯化铝的可能性，即工业实用性是不大的。因为沸腾炉渣的化学含量组成和物理结构与工业燃煤渣或粉煤灰比较有较大差别，导致以沸腾炉渣制取聚合氯化铝的工艺繁琐，工序多，耗时（生产时间）长，设备投资高，需分数次投入炉渣粉与酸反应升温，真空过滤及滤液的升温等等，并且该工艺中化学反应不充分，成品（产成）率低，含絮凝剂的有效成份少，净水效果差。

本发明的目的是利用被视为社会一大公害的工业燃煤渣或电站排出的粉煤灰（陈年煤渣、煤灰为最佳）中所含的有效化学成份，经粉碎后使用物理和化学方法来生产高效能的净水用复合絮凝剂。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

用含有Fe₂O₃、Al₂O₃的工业废渣作原料，工业废渣是含Fe₂O₃＞5%、Al₂O₃＞25%（重量）的煤渣粉，其特征为：

1.配比：

80目以上煤渣粉100份（重量）、盐酸〔浓度28～31%（重量）〕45～50份（重量）、氢氧化钠液〔浓度50%（重量）〕15～20份（重量）、硫酸〔浓度90～95%（重量）〕1.7～2.2份（重量）、废铝屑1～4份（重量）、水适量;

2.步骤：

①.煤渣粉预热到50～150℃后倒入盐酸池内进行搅拌均匀;

②.搅拌过的煤渣粉再加入适量水进行搅拌;

③.再每隔4～6小时搅拌一次实行浸取反应，反应温度10～50℃，反应时间4～75小时;

④.将上述反应充分后的渣液分4～5次边加水边过滤，滤液输入容器（池）;

⑤.在滤液输送过程中投入废铝屑和硫酸;

⑥.将上列反应后的滤液输入有氢氧化钠的容器（池）进行重聚合并调整PH值，溶液呈黄褐色或灰褐色，即得到液态复合絮凝剂。

将液态絮凝剂进行110℃以上温度的干燥处理，除去其中水份得到固态颗粒状产品。

图1是复合絮凝剂的生产工艺流程图。

下面结合附图对本发明作详细叙述：

如图示，1.用工业燃煤渣或电站锅炉排出的粉煤灰经粉碎为80目以上的细颗粒作为主要原料（利用煤渣粉中的有效元素Fe₂O₃和Al₂O₃……）加温到50～150℃倒入盐酸（HCl浓度为28～31%，重量为40～50份）池中进行搅拌，再加适量水搅拌，实行浸取反应。浸取反应温度保持10～50℃，每4～6小时搅拌一次，整个浸取反应时间为4～75小时，此时的化学反应为：

浸取反应充分后按4～5次加水过滤，滤液进入第二工序。滤渣（粉状煤灰）可供制砖或作建筑用材的辅料或作水泥添加剂等使用。

2.将浸取反应加水4～5次过滤后得到的溶液输入溶解池，其方法是边过滤边输送，同时加入硫酸及废铝屑（催化剂），其数量是废铝屑（Al）1～4份（重量），硫酸1.7～2.2份（重量），也可将废铝屑和硫酸在过滤溶液输送前按量预先投入溶解池进行催化，由于溶液中尚有部分盐酸，此时溶液的化学反应为：

3.将反应后的溶液输入有氢氧化钠的容器（池）进行重聚合并调整PH值，使其聚合度趋近于极限，主要形成碱式氯化铝Al_n（OH）_mCl_3n-m，碱式氯化铁Fen（OH）Cl_3n-m，此外，溶液中还有正盐AlCl₃、FeCl₃，复盐-碱式氯化铝Al_n（OH）_m（SO₄） 1/2_（3n-m）、碱式硫酸铁Fen（OH）_m（SO₄） 1/2_（3n-m），含硫酸基的聚氯化铝[Al₂（OH）_nCl_6-n]_m（SO₄）_x、含硫酸基的聚氯化铁[Fe₂（OH）_nCl_6-n]_m（SO₄）_x……等。式中随着n、m、x的不断增加，直到溶液呈黄褐色或灰褐色 的聚合极限为止。

4.为便于包装、运输和储存，可将液态产品在110℃以上的温度条件下进行干燥除去其中水份，即得到固态（颗粒）产品。

本生产方法所需原料和配比如下：

80目以上煤渣粉（其中主要成份：Al₂O₃＞25%，Fe₂O₃＞5%） 100份（重量）

盐酸〔浓度28～31%（重量）〕    45～50份（重量）

氢氧化钠液〔浓度50%（重量）〕    15～20份（重量）

硫酸〔浓度90～95%（重量）〕    1.7～2.2份（重量）

废铝屑    1～4份（重量）

水    适量

按照本发明所制得的复合絮凝剂在使用于净水生成氢氧化铝、氢氧化铁前具有较强的聚合度和电荷值的可溶性铝、铁化合物，它既是铝、铁离子（Al³⁺、Fe³⁺）水解和缩聚反应的中间产物，又是离子型的高分子电解质。在酸性溶液中，它们是以水化配离子「Al（H₂O）₆」³⁺、「Fe（H₂O）₆」³⁺存在，当溶液PH值不断增高时，随着OH基增加，促进配离子内的配位水离解，从而引起质子迁移作用，借OH基架桥联结成二聚体、三聚体、多聚体与相应的Cl^-缩聚成为聚氯化铝「Al₂（OH）_nCl_6-n」_m、聚氯化铁「Fe₂（OH）_nCl_6-n」_m。

由于本发明之工艺流程中加入微量H₂SO₄，则絮凝剂溶液中有阴离子基团SO₄存在，再由于聚阳离子的水解和缩聚作用，使多核电解质内产生聚合体之间架桥发生重聚合作用，而生成含硫酸基的聚氯化铝〔Al₂（OH）_nCl_6-n〕_m（SO₄）_x、含硫酸基的聚氯化铁〔Fe₂（OH）_nCl_6-n〕_m（SO₄）_x……等。

本发明生产的复合絮凝剂在用于水处理时，Al³⁺、Fe³⁺等离子水解形成Al（OH）₃和Fe（OH）₃等胶状沉淀同机械杂质一起沉降，得到清水。由于絮凝力很高，净化能力强，与市售的传统絮凝剂相比具有如下优点：

1.絮凝反应迅速完全，不受水温、PH值、浊度（含沙量可高达40～60克/升）和碰撞机率的影响和制约，可使水体的PH值适用范围扩大到5～14之间，不降低出水的PH值。絮凝体粗大，强度高，不易碎，重凝力强，絮凝沉淀，吸附净化迅速而且有很强的脱色作用。

2.净化处理工艺简单，耗药量小，沉淀水过滤性好，滤渣含水率低，易脱水，压缩性好，能吸附除去水中多种污染杂质，使水质明显地得到提高，残留铝离子含量极低。

3.在高浊度水处理中，絮凝反应时间5～10秒完成，最大浑液面沉降速度为10毫米/秒，可不添任何助凝剂而一次性净化。在低浊度水处理中，絮凝反应一般为40秒即可完成。

4.本复合絮凝剂无毒、无腐蚀性，净化操作安全简便。

5.生产絮凝剂后的废渣可用来制砖、水泥及建筑用材，精选漂珠，玻璃微珠等，实现粉煤灰的综合利用深加工，为煤渣的开发与综合利用开辟出一条新途径。

Claims (2)

1、一种用煤渣粉生产复合絮凝剂的方法，用含有Fe₂O₃、Al₂O₃的工业废渣作原料，工业废渣是含Fe₂O₃＞5%、Al₂O₃＞25%(重量)的煤渣粉，其特征为：

1).原料配比：

80目以上煤渣粉             100份(重量)

盐酸[浓度28～31%(重量)]    45～50份(重量)

氢氧化钠液[浓度50%(重量)]  15～20份(重量)

硫酸[浓度90～95%(重量)]    1.7～2.2份(重量)

废铝屑                     1～4份(重量)

水                         适量

2).步骤：

①.煤渣粉预热到50～150℃后倒入盐酸池内进行搅拌均匀；

②.搅拌过的煤渣粉再加入适量水进行搅拌；

③.再每隔4～6小时搅拌一次实行浸取反应，反应温度10～50℃，反应时间4～75℃小时；

④.将上述反应充分后的渣液分4～5次边加水边过滤，滤液输入容器(池)；

⑤.在滤液输送过程中投入废铝屑和硫酸；

⑥.将上列反应后的滤液输入有氢氧化钠的容器(池)进行重聚合并调整PH值，溶液呈黄褐色或灰褐色，即得到液态复合絮凝剂。

2、根据权利要求1所述的用煤渣粉生产复合絮凝剂的方法，其特征为：将液态絮凝剂进行110℃以上温度的干燥处理，除去其中水份得到固态颗粒状产品。