CN103086488B - 一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法 - Google Patents

一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法 Download PDF

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Abstract

一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法，其工艺步骤为：首先将铁尾矿与烧碱混合煅烧，再进行碱溶反应，得到硅酸钠溶液；以碱溶法去除镀锌污泥中的锌、铬等有毒重金属离子；将铁尾矿、电镀污泥与烧碱反应所得沉淀按一定比例配料，并溶于硫酸得到硫酸铝铁溶液；调节硅酸钠溶液的pH值至1～2，并活化，将硫酸铝铁溶液溶于硅酸钠溶液中，陈化、烘干后即得聚硅酸铝铁絮凝剂固体。该工艺具有成本低、产品附加值高、固体废弃物综合利用率高等特点，适于工业化生产。

Description

一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法
技术领域
本发明涉及一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法，属于无机非金属材料领域。
背景技术
热镀锌污泥是热镀锌厂酸洗废水和镀锌废液经生石灰中和的产物，由于各热镀锌厂家的生产工艺及处理工艺不同，污泥的化学组成复杂，主要含有铁、锌、钙、铬、镍、铜等金属化合物及可溶性盐类。未经处理的热镀锌污泥，会造成土壤及水体的污染，其中的重金属离子和化合物会直接或间接的危害人的健康。例如，铬化合物属国家一级危险废物，六价铬对皮肤有刺激和过敏作用，会造成呼吸系统和内脏的损害。目前关于热镀锌污泥的处理主要借鉴电镀污泥的处理技术，主要包括固化/稳定化技术、热化学处理技术、填海与堆放、微生物处理技术、重金属的回收技术等。
铁尾矿是一种铁矿选矿后剩余的固体废弃物，随着钢铁工业的迅速房展，铁尾矿在工业固体废弃物中所占的比例越来越大。铁尾矿的囤积占用了大量的土地资源，消耗了巨额的资金，影响了企业的经济效益，给环境带来了巨大的危害。铁尾矿中主要成分为SiO2以及少量的Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO等，其中SiO2的含量一般大于50wt％，具有很大的开发利用价值。
申请号为200610047981.0的发明专利提出了一种用铁尾矿生产镁橄榄石耐火材料的方法，该方法与轻烧镁粉混合成为混合料，再加入橄榄石熟料、可烧失物结合剂、外加水搅拌均匀，经成型、干燥、保温、烧成镁橄榄石耐火材料。申请号为200910050342.3的发明专利提出了一种电镀污泥与酸洗废液协同水热铁氧体化的处理方法，利用工业废物电镀污泥和酸洗废液为原料，以水作溶剂，氨水作为pH值调节剂，使其pH值达到11±1：在一定温度和压力下，得到相应的重金属氢氧化物作为前驱物，然后这些金属氢氧化物经历一个常温常压下无法实现的特殊物理化学环境，充分溶解形成不同的生长基元，并按照一定的联结方式成核生长，结晶成稳定的复合铁氧体。
本发明采用材料化技术处理镀锌污泥，但与上述报道不同，主要针对高铁镀锌污和铁尾矿的成分特点(所采用镀锌污泥和铁尾矿的干基化学组成如表1所示)，提出了一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法的新技术和新工艺。该工艺具有工艺简单、成本低、产品附加值高、镀锌污泥综合利用率高等特点，适于工业化生产，对于电镀污泥的综合利用、环境保护乃至全民经济的发展都具有十分重要的意义。
表1镀锌污泥和铁尾矿的化学组成
Figure BSA00000850776700021
发明内容
本发明涉及一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法，其工艺步骤为：
1)硅酸钠溶液的制备：
将铁尾矿球磨至200目以下，按质量比铁尾矿∶烧碱＝1∶1～2进行配料、混合，所得混合料置于马弗炉中600～700℃煅烧0.5～1h，混合料从煅烧温度下直接取出，并按质量比混合料∶水＝15∶200～300迅速倒入水中，并在搅拌状态下反应0.5～2h，过滤后，所得滤液即为硅酸钠溶液；
2)镀锌污泥脱锌、铬：
按质量比含水量为40～55wt％的镀锌污泥∶烧碱∶水＝1∶0.1～0.2∶10～20，将镀锌污泥与烧碱同倒入水中，置于80℃水浴中，搅拌0.5～2h，使锌、铬、硅、铝与烧碱充分反应进入溶液，静置1h后过滤，沉淀用于配制硫酸铝铁溶液；
3)硫酸铝铁溶液的制备：
将上述铁尾矿、镀锌污泥与烧碱分别反应所得沉淀按质量比2～3∶1配料，并按液固质量比硫酸∶沉淀总量＝4～5∶1，将上述两种沉淀溶于35wt％的硫酸，置于90℃水浴中，在搅拌状态下反应1～2h，得到硫酸铝铁溶液；
4)聚硅酸铝铁的制备：
用10wt％的硫酸调节硅酸钠溶液的pH值至2～3并于室温活化0.5～1小时，按摩尔比铝、铁离子总量∶硅酸钠＝1～2∶1，将硫酸铝铁溶液溶于硅酸钠溶液中，于室温陈化2～5小时，100～200℃烘干12～24h，即得聚硅酸铝铁絮凝剂固体。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，本发明不受这些制造实例所限。
实例1
将铁尾矿球磨至200目以下，按质量比铁尾矿∶烧碱＝1∶1.5进行配料、混合，所得混合料置于马弗炉中600℃煅烧1h，混合料从煅烧温度下直接取出，并按质量比混合料∶水＝15∶200迅速倒入水中，并在搅拌状态下反应1h，过滤后，所得滤液即为硅酸钠溶液；按质量比镀锌污泥∶烧碱∶水＝1∶0.15∶20，将镀锌污泥与烧碱同倒入水中，置于80℃水浴中，搅拌2h，使锌、铬等与烧碱充分反应进入溶液，静置1h后过滤，沉淀用于配制硫酸铝铁溶液；将上述铁尾矿、镀锌污泥与烧碱分别反应所得沉淀按质量比2∶1配料，并按液固质量比硫酸∶沉淀总量＝5∶1，将上述两种沉淀溶于35wt％的硫酸，置于90℃水浴中，在搅拌状态下反应1h，得到硫酸铝铁溶液；用10wt％的硫酸调节硅酸钠溶液的pH值至2，并于室温活化1小时，按摩尔比铝、铁离子总量∶硅酸钠＝1∶1，将硫酸铝铁溶液溶于硅酸钠溶液中，于室温陈化3时，150℃烘干12h，即得聚硅酸铝铁絮凝剂固体。
实例2
将铁尾矿球磨至200目以下，按质量比铁尾矿∶烧碱＝1∶2进行配料、混合，所得混合料置于马弗炉中700℃煅烧1h，混合料从煅烧温度下直接取出，并按质量比混合料∶水＝15∶300迅速倒入水中，并在搅拌状态下反应1h，过滤后，所得滤液即为硅酸钠溶液；按质量比镀锌污泥∶烧碱∶水＝1∶0.2∶15，将镀锌污泥与烧碱同倒入水中，置于80℃水浴中，搅拌1h，使锌、铬等与烧碱充分反应进入溶液，静置1h后过滤，沉淀用于配制硫酸铝铁溶液；将上述铁尾矿、镀锌污泥与烧碱分别反应所得沉淀按质量比2.5∶1配料，并按液固质量比硫酸∶沉淀总量＝5∶1，将上述两种沉淀溶于35wt％的硫酸，置于90℃水浴中，在搅拌状态下反应2h，得到硫酸铝铁溶液；用10wt％的硫酸调节硅酸钠溶液的pH值至2，并于室温活化1小时，按摩尔比铝、铁离子总量∶硅酸钠＝2∶1，将硫酸铝铁溶液溶于硅酸钠溶液中，于室温陈化3小时，100℃烘干24h，即得聚硅酸铝铁絮凝剂固体。

Claims (2)

1.一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法，其特征在于工艺步骤为： 
1)硅酸钠溶液的制备： 
将铁尾矿球磨至200目以下，按质量比铁尾矿∶烧碱＝1∶1～2进行配料、混合，所得混合料置于马弗炉中600～700℃煅烧0.5～1h，混合料从煅烧温度下直接取出，并按质量比混合料∶水＝15∶200～300迅速倒入水中，并在搅拌状态下反应0.5～2h，过滤后，所得滤液即为硅酸钠溶液； 
2)镀锌污泥脱锌、铬： 
按质量比镀锌污泥∶烧碱∶水＝1∶0.1～0.2∶10～20，将镀锌污泥与烧碱同倒入水中，置于80℃水浴中，搅拌0.5～2h，使锌、铬与烧碱充分反应进入溶液，静置1h后过滤，沉淀用于配制硫酸铝铁溶液； 
3)硫酸铝铁溶液的制备： 
将上述铁尾矿、镀锌污泥分别与烧碱反应所得沉淀按质量比2～3∶1配料，并按液固质量比硫酸∶沉淀总量＝4～5∶1，将上述两种沉淀溶于35wt％的硫酸，置于90℃水浴中，在搅拌状态下反应1～2h，得到硫酸铝铁溶液； 
4)聚硅酸铝铁的制备： 
用10wt％的硫酸调节硅酸钠溶液的pH值至2～3，并于室温活化0.5～1小时，按摩尔比铝、铁离子总量∶硅酸钠＝1～2∶1，将硫酸铝铁溶液溶于硅酸钠溶液中，于室温陈化2～5小时，于100～200℃烘干12～24h，即得聚硅酸铝铁絮凝剂固体。 
2.如权利要求1所述一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法，其特征在于所用镀锌污泥的含水量为40～55wt％。 
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