CN103420384B - 一种燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
一种燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法，将燃煤灰渣煅烧后研磨过筛，并用质量浓度为20～30%的盐酸酸浸，分别得到氯化铝铁清液以及固体残渣；向氯化铝铁清液中加入Ca(OH)2和Al(OH)3调整盐基度至45～55%，并用盐酸控制pH值为3.5～5.0，再在105～110℃下水热聚合后，经浓缩干燥制得聚氯化铝铁净水剂。固体残渣经洗涤干燥后按照n(Ca)/n(Si)=5/6的摩尔比引入Ca(OH)2作钙源，并按n(Ca(OH)2)/n(NaOH)=1:(0.5～1.5)的摩尔比加入NaOH，然后在180～220℃下水热反应16～22h制得雪硅钙石污水处理材料。本发明提供了利用燃煤灰渣中的氧化铝和少量氧化铁、氧化钙成分制备聚氯化铝铁净水剂，利用其二氧化硅成分制备雪硅钙石污水处理材料的综合解决方案，达到了综合利用燃煤灰渣制备具有较高附加值环境材料的目的。
Description
技术领域
本发明属于生态环境材料领域，尤其涉及一种燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法。
背景技术
固体废弃物处理一直是困扰着全球工业与环境可持续性发展的重要难题，寻找废弃物资源再生利用无疑是很有前景的方向，不仅能产生较高的经济价值，而且具有重大的环保意义。燃煤灰渣是热电厂和燃煤锅炉产生的一种常见固体废弃物，是当今社会最大的环境污染源之一。因此，对燃煤灰渣进行具有较高附加值的再生利用是当今国家环保产业之急需。
燃煤灰渣是煤炭燃烧的挥发灰分（粉煤灰）和煤炭燃烧的残留物（残渣）的总称。目前，国内外燃煤灰渣综合利用途径归纳起来主要有7种：1.粉煤灰加气混凝土制备新型、轻质保温节能的墙体材料。2.粉煤灰混凝土空心砌块，其中粉煤灰既是掺合料又是细集料，掺量较高。3.水泥粉煤灰膨胀珍珠岩混凝土保温砌块。4.以水泥和粉煤灰为混合胶结料制备粉煤灰混凝土路面砖。5.以粉煤灰为主，以水泥、石灰等为胶结料制备粉煤灰砖。6.粉煤灰陶粒及混凝土制品。7.粉煤灰混凝土轻质隔墙板。由此可见，传统燃煤灰渣的利用主要是建筑混凝土等辅料或修路，是价值较小的低端利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法，该方法能够综合利用燃煤灰渣制备具有较高附加值环境材料。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：
1）燃煤灰渣的酸浸：
1.1）将燃煤灰渣在750℃煅烧2h，然后在空气中自然冷却至室温，得到煅烧灰渣；将煅烧灰渣球磨均匀，得到磨细的灰渣；
1.2）将质量浓度为20～30%的盐酸按照（3～4.5）mL:1g的液固比加入磨细的灰渣中，然后于85～95℃下恒温加热搅拌1.5～2.5h以进行酸取，得到含有固体颗粒的酸取液；
1.3）将含有固体颗粒的酸取液固液分离，分别得到氯化铝铁清液以及固体残渣，将固体残渣洗涤干净，然后干燥，得到固体原料；且固体原料中SiO2的质量分数为95～98%；
2）聚氯化铝铁净水剂的制备：
2.1）将氯化铝铁清液置于反应釜容器中，然后加入Ca(OH)2和Al(OH)3以使得到的聚氯化铝铁的盐基度在45～55%，并调整pH值至3.5～5.0，得到聚氯化铝铁前驱体溶液；
2.2）将聚氯化铝铁前驱体溶液放入反应釜中，于105～110℃下水热聚合反应1.5～2.5h，将水热聚合反应得到的产物离心过滤以滤去不溶性杂质，取离心过滤的清液静置，然后浓缩干燥，得到聚氯化铝铁净水剂；
3）雪硅钙石污水处理材料的制备：
3.1）将固体原料和Ca(OH)2混合研磨均匀并放入反应釜容器中，然后在不断搅拌下将NaOH水溶液加入到反应釜容器中，得到悬浊液；将悬浊液在60～80℃下连续超声化学作用40～60min，得到雪硅钙石前驱体悬浊液；其中，固体原料中SiO2所含的Si与Ca(OH)2中所含的Ca的摩尔比为5：6；Ca(OH)2和NaOH的摩尔比为1:(0.5～1.5)；
3.2）将雪硅钙石前驱体悬浊液置入反应釜中，于180～220℃下水热反应16～22h，得到含有水热反应产物的悬浊液；
3.3）将含有水热反应产物的悬浊液过滤，得到的水热反应产物用去离子水洗涤并离心过滤以除去可溶性杂质，然后干燥，即制得雪硅钙石污水处理材料。
所述的步骤1.1）中采用的燃煤灰渣按质量分数包括46～60%的SiO2、17～35%的Al2O3、2～15%的Fe2O3、1～10%的CaO以及1～8%的其它组分。
所述的步骤1.1）中煅烧灰渣是采用干法球磨的，球磨时间为24h，球磨完后过180目筛。
所述的步骤1.2）中恒温加热是在恒温水浴锅中进行的。
所述的步骤1.3）中固液分离是采用离心过滤实现的。
所述的步骤1.3）中的干燥是在干燥箱中进行的，步骤2.2）中浓缩干燥是在恒温干燥箱中进行的。
所述的步骤2.1）加入的Ca(OH)2和Al(OH)3是按照每100mL氯化铝铁清液需要0.12～0.16mol的CaO·Al2O3称取的。
所述的步骤3.1）在加完NaOH后，继续加水使得到的悬浊液的液固比为(15～20)mL:1g。
所述的步骤3.1）超声化作用是在调温数控超声波仪中进行的。
所述的步骤3.3）中的干燥是在恒温干燥箱中进行的，干燥温度为80℃，干燥时间为24h。
进一步，所述的步骤2.2）中的静置时间为24h。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明所采用的燃煤灰渣化学组成范围按质量分数包括46～60%的SiO2、17～35%的Al2O3、2～15%的Fe2O3、1～10%的CaO以及1～8%的其它组分。由化学组成范围可知，燃煤灰渣含量较多的成分是氧化铝和氧化硅。因此，本发明通过盐酸酸取方式将氧化铝和氧化硅分离，得到氯化铝铁清液以及固体原料；而得到的固体原料中SiO2的质量分数为95～98%，能够作为硅源制备雪硅钙石污水处理材料；得到的氯化铝铁清液中含有氧化铝和少量氧化铁、氧化钙，能够作为聚氯化铝铁净水剂中铝铁钙成分的主要来源，可以制备聚氯化铝铁净水剂。由于制得的雪硅钙石污水处理材料具有良好的吸附和阳离子交换能力，在含重金属离子废水处理和固封核废料等方面具有较高的应用前景，可作为良好的环境材料；制得的聚氯化铝铁比聚氯化铝有更好的净水效果；因此，本发明具有较高的附加值环境材料，是一种有更高经济和环境价值的综合利用方式。
聚氯化铝（Poly Aluminum Chloride），简称PAC，也称碱式氯化铝，它是介于AlCl3和Al(OH)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物，化学通式为[Al2(OH)nCl6-n]m.(式中，1≤n≤5,m≤10)。通常也称作净水剂或混凝剂。聚合氯化铝具有去除悬浮物、COD和BOD、除油、脱色、除重金属及水中余氯等功效，主要用于自来水和工业污水废水的净化处理。它对源水PH值适应范围宽，无需调节源水pH值，是传统的无机低分子混凝剂无法比拟的，因而是目前净化水工艺中使用最为广泛的新型无机混凝剂。如果聚氯化铝中的部分铝离子被铁离子取代，就得到聚氯化铝铁。据称聚氯化铝铁比聚氯化铝有更好的净水效果，近几年有些研究者在做这方面的研究。
雪硅钙石又称托贝莫来石（Tobermorite），是一种水合硅酸钙矿物，理想的晶体化学式为Ca5Si6O16(OH)2·4H2O，具有导热系数小、强度高、耐高温等性能,工业上主要用于生产保温绝热材料和建材。然而，近些年的研究表明雪硅钙石与传统矿物吸附材料相比具有更好的离子交换性能，对K+,Na+,Ba2+,Cs+,Rb+和Sr2+等碱金属、碱土金属和Cd2+,Pb2+,Hg2+，Zn2+,Co2+,Ni2+等除6价铬外的重金属离子均具有良好的吸附和阳离子交换能力，在含重金属离子废水处理和固封核废料等方面具有较高的应用前景，因而可作为良好的环境材料。
附图说明
图1为实施例1中制得的聚氯化铝铁净水剂的XRD测试图；
图2为实施例1～3中制得的雪硅钙石污水处理材料的XRD测试图；
图3为实施例1中制得的雪硅钙石污水处理材料的SEM图。
具体实施方式
实施例1：
1）燃煤灰渣的酸浸：
1.1）将燃煤灰渣置于坩埚内，然后在电热炉中于750℃煅烧2h，取出后在空气中自然冷却至室温，得到煅烧灰渣；将煅烧灰渣装入球磨罐中干法球磨24h，球磨后过180目筛以除去粗颗粒物，得到磨细的灰渣；
1.2）将磨细的灰渣放入小烧杯中，将质量浓度为20%的盐酸按照4mL:1g的液固比加入磨细的灰渣中，然后在恒温水浴锅中于90℃下恒温加热搅拌2h以进行酸取，得到含有固体颗粒的酸取液；
1.3）将含有固体颗粒的酸取液离心过滤以使固液分离，分别得到氯化铝铁清液以及固体残渣；将固体残渣洗涤干净，然后置于干燥箱中干燥，得到固体原料；且固体原料中SiO2的质量分数为95%；
2）聚氯化铝铁净水剂的制备：
2.1）将氯化铝铁清液置于反应釜容器中，然后在不断搅拌下加入Ca(OH)2和Al(OH)3使得到的聚氯化铝铁净水剂的盐基度在51%，并用质量浓度为20%盐酸调整pH值至4.0，得到聚氯化铝铁前驱体溶液；其中，所加入的Ca(OH)2和Al(OH)3是按照每100mL氯化铝铁清液需要0.135mol的CaO·Al2O3称取的；
2.2）将聚氯化铝铁前驱体溶液放入反应釜中，于105℃下水热聚合反应2h，将水热聚合反应得到的产物离心过滤以滤去不溶性杂质，取离心过滤的清液静置24h，然后放入恒温干燥箱中于100℃以上浓缩干燥，得到浅棕黄色固体聚氯化铝铁净水剂；
3）雪硅钙石污水处理材料的制备：
3.1）将固体原料和Ca(OH)2充分研磨混合均匀，然后放入反应釜容器中，在不断搅拌下将NaOH水溶液加入到反应釜容器中，再继续加入去离子水，得到液固比为15mL:1g的悬浊液；将悬浊液用调温数控超声波仪于60℃下连续超声化学作用60min，得到雪硅钙石前驱体悬浊液；其中，固体原料中SiO2所含的Si与Ca(OH)2中所含的Ca的摩尔比为5：6；Ca(OH)2和NaOH的摩尔比为1:1；
3.2）将雪硅钙石前驱体悬浊液置入反应釜中，于200℃水热反应16h，得到，得到含有水热反应产物的悬浊液；
3.3）将含有水热反应产物的悬浊液过滤，得到的水热反应产物用去离子水洗涤并离心过滤3次，以除去可溶性杂质，然后在恒温干燥箱中于80℃干燥24h，即制得雪硅钙石污水处理材料。
本实施例中制得的聚氯化铝铁净水剂中氧化铝含量为13.5%，盐基度为51%；聚氯化铝铁净水剂经XRD测试结果如图1所示，由图1可见，浓缩干燥的固体产物聚氯化铝铁净水剂中有CaCl2，AlCl3，FeCl3和Al2(OH)5Cl等结晶相生成，这些都是聚氯化铝铁净水剂的有效成分。
本实施例中制得的雪硅钙石污水处理材料的扫描电子显微镜（SEM）测试结果见图3。从图3可以看出，雪硅钙石晶体发育良好，鳞片状雪硅钙石晶体形成介孔状骨架结构，具有较高的比表面积。
实施例2：
1）燃煤灰渣的酸浸：
1.1）将燃煤灰渣置于坩埚内，然后在电热炉中于750℃煅烧2h，取出后在空气中自然冷却至室温，得到煅烧灰渣；将煅烧的灰渣装入球磨罐中干法球磨24h，球磨后过180目筛，除去粗颗粒物，得到磨细的灰渣；
1.2）将磨细的灰渣放入小烧杯中，将质量浓度为30%的盐酸按照3mL:1g的液固比加入磨细的灰渣中，然后在恒温水浴锅中于85℃下恒温加热搅拌1.5h以进行酸取，得到含有固体颗粒的酸取液；
1.3）将含有固体颗粒的酸取液离心过滤以使固液分离，分别得到氯化铝铁清液以及固体残渣；将固体残渣洗涤干净，然后置于干燥箱中干燥，得到的固体原料；且固体原料中SiO2的质量分数为95%；
2）聚氯化铝铁净水剂的制备：
2.1）将氯化铝铁清液置于反应釜容器中，然后在不断搅拌下加入Ca(OH)2和Al(OH)3使得到的聚氯化铝铁净水剂的盐基度在45%，并用质量浓度为30%的盐酸调整pH值至3.5，得到聚氯化铝铁前驱体溶液；其中，所加入的Ca(OH)2和Al(OH)3按照每100mL氯化铝铁清液需要0.12mol的CaO·Al2O3称取的；
2.2）将聚氯化铝铁前驱体溶液放入反应釜中，于110℃温度下水热聚合反应1.5h，将水热聚合反应得到的产物离心过滤以滤去不溶性杂质，取离心过滤的清液静置24h，然后放入恒温干燥箱中于100℃以上浓缩干燥，得到浅棕黄色固体聚氯化铝铁净水剂；本实施例中制得的聚氯化铝铁净水剂的氧化铝含量为14%，盐基度为45%；
3）雪硅钙石污水处理材料的制备：
3.1）将固体原料和Ca(OH)2充分研磨混合均匀，然后放入反应釜容器中，在不断搅拌下将NaOH水溶液加入到反应釜容器中，再继续加入去离子水，得到液固比为15mL:1g的悬浊液；将悬浊液用调温数控超声波仪在60℃下连续超声化学作用60min，得到雪硅钙石前驱体悬浊液；其中，固体原料中SiO2所含的Si与Ca(OH)2中所含的Ca的摩尔比为5：6；Ca(OH)2和NaOH的摩尔比为1:0.5；
3.2）将雪硅钙石前驱体悬浊液置入反应釜中，于200℃水热反应16h，得到，得到含有水热反应产物的悬浊液；
3.3）将含有水热反应产物的悬浊液过滤，得到的水热反应产物用去离子水洗涤并离心过滤3次，以除去可溶性杂质，然后在恒温干燥箱中于80℃干燥24h，即制得雪硅钙石污水处理材料。
实施例3：
1）燃煤灰渣的酸浸：
1.1）将燃煤灰渣置于坩埚中，然后在电热炉中于750℃煅烧2h，取出后在空气中自然冷却至室温，得到煅烧灰渣，将煅烧灰渣装入球磨罐中干法球磨24h，球磨后过180目筛，除去粗颗粒物，得到磨细的灰渣；
1.2）将磨细的灰渣放入小烧杯中，将质量浓度为25%的盐酸按照4.5mL:1g的液固比加入磨细的灰渣中，然后在恒温水浴锅中于95℃下恒温加热搅拌2.5h以进行酸取，得到含有固体颗粒的酸取液；
1.3）将含有固体颗粒的酸取液离心过滤以使固液分离，分别得到氯化铝铁溶液以及固体残渣；将固体残渣洗涤干净，然后置于干燥箱中干燥，得到固体原料；且固体原料中SiO2的质量分数为95%；
2）聚氯化铝铁净水剂的制备：
2.1）将氯化铝铁清液置于反应釜容器中，然后在不断搅拌下加入Ca(OH)2和Al(OH)3使得到的聚氯化铝铁净水剂的盐基度在55%，并用质量浓度为25%的盐酸调整pH值至5，得到聚氯化铝铁前驱体溶液；其中，所加入的Ca(OH)2和Al(OH)3是按照每100mL氯化铝铁清液需要0.16mol的CaO·Al2O3称取的；
2.2）将聚氯化铝铁前驱体溶液放入反应釜中，于108℃温度下水热聚合反应2.5h，将水热聚合反应得到的产物离心过滤以滤去不溶性杂质，取离心过滤的清液静置24h，然后放入恒温干燥箱中于100℃以上浓缩干燥，得到浅棕黄色固体聚氯化铝铁净水剂；
本实施例中制得的聚氯化铝铁净水剂中氧化铝含量为13%，盐基度为55%。
3）雪硅钙石污水处理材料的制备：
3.1）将固体原料和Ca(OH)2充分研磨混合均匀，然后放入反应釜容器中，在不断搅拌下将NaOH水溶液加入到反应釜容器中，再继续加入去离子水，得到液固比为15mL:1g的悬浊液；将悬浊液用调温数控超声波仪在60℃下连续超声化学作用60min，得到雪硅钙石前驱体悬浊液；其中，固体原料中SiO2所含的Si与Ca(OH)2中所含的Ca的摩尔比为5：6；Ca(OH)2和NaOH的摩尔比为1:1.5；
3.2）将雪硅钙石前驱体悬浊液置入反应釜中，于200℃水热反应16h，得到，得到含有水热反应产物的悬浊液；
3.3）将含有水热反应产物的悬浊液过滤，得到的水热反应产物用去离子水洗涤并离心过滤3次，以除去可溶性杂质以除去可溶性杂质，然后在恒温干燥箱中于80℃干燥24h，即制得雪硅钙石污水处理材料。
实施例1～3中制得雪硅钙石污水处理材的XRD的测试结果如图2所示，由图2可见，三组样品均生成了纯度较高的雪硅钙石主晶相，峰形尖锐，强度高，且随着Ca/Na比（即Ca(OH)2和NaOH的摩尔比）的提高，Ca2SiO4等杂相有减少趋势。
实施例4：
1）燃煤灰渣的酸浸：
1.1）将燃煤灰渣置于坩埚内，然后在电热炉中于750℃煅烧2h，取出后在空气中自然冷却至室温，煅烧灰渣；将煅烧灰渣装入球磨罐中干法球磨24h，球磨后过180目筛，除去粗颗粒物，得到磨细的灰渣；
3）将磨细的灰渣放入小烧杯中，将质量浓度为20%的盐酸按照4mL:1g的液固比加入磨细的灰渣中，然后在恒温水浴锅中于90℃下恒温加热搅拌2h以进行酸取，得到含有固体颗粒的酸取液；
1.3）将含有固体颗粒的酸取液离心过滤以使固液分离，分别得到氯化铝铁清液以及固体残渣；将固体残渣洗涤干净，然后置于干燥箱中干燥，得到固体原料；且固体原料中SiO2的质量分数为98%；
2）聚氯化铝铁净水剂的制备：
2.1）将氯化铝铁清液置于反应釜容器中，然后在不断搅拌下加入Ca(OH)2和Al(OH)3使得到的聚氯化铝铁净水剂的盐基度在49%，并用质量浓度为20%的盐水酸溶液调整pH值至4.5，得到聚氯化铝铁前驱体溶液；其中，所加入的Ca(OH)2和Al(OH)3是按照每100mL氯化铝铁清液需要0.14mol的CaO·Al2O3称取的；
2.2）将聚氯化铝铁前驱体溶液放入反应釜中，于105℃下水热聚合反应1.5h，将水热聚合反应得到的产物离心过滤以滤去不溶性杂质，取离心过滤的清液静置24h，然后放入恒温干燥箱中于100℃以上浓缩干燥，得到浅棕黄色固体聚氯化铝铁净水剂。本实施例中制得的聚氯化铝铁净水剂氧化铝含量为13.2%，盐基度为49%。
3）雪硅钙石污水处理材料的制备：
3.1）将固体原料和Ca(OH)2充分研磨混合均匀，然后放入反应釜容器中，在不断搅拌下将NaOH水溶液加入到反应釜容器中，再继续加入去离子水，得到液固比为20mL:1g的悬浊液；将悬浊液用调温数控超声波仪在80℃下连续超声化学作用40min，得到雪硅钙石前驱体悬浊液；其中，固体原料中SiO2所含的Si与Ca(OH)2中所含的Ca的摩尔比为5：6；Ca(OH)2和NaOH的摩尔比为1:1；
3.2）将雪硅钙石前驱体悬浊液置入反应釜中，于180℃水热反应22h，得到，得到含有水热反应产物的悬浊液；
3.3）将含有水热反应产物的悬浊液过滤，得到的水热反应产物用去离子水洗涤并离心过滤3次，以除去可溶性杂质，然后在恒温干燥箱中于80℃干燥24h，即制得雪硅钙石污水处理材料。
实施例5：
1）燃煤灰渣的酸浸：
1.1）将燃煤灰渣置于坩埚中，然后在电热炉中于750℃煅烧2h，取出后在空气中自然冷却至室温，得到煅烧灰渣，将煅烧灰渣装入球磨罐中干法球磨24h，球磨后过180目筛以除去粗颗粒物，得到磨细的灰渣；
1.2）将磨细的灰渣放入小烧杯中，将质量浓度为30%的盐酸按照4mL:1g的液固比加入磨细的灰渣中，然后在恒温水浴锅中于88℃下恒温加热搅拌2h以进行酸取，得到含有固体颗粒的酸取液；
1.3）将含有固体颗粒的酸取液离心过滤以使固液分离，分别得到氯化铝铁清液以及固体残渣；将固体残渣洗涤干净，然后置于干燥箱中干燥，得到的固体原料；且固体原料中SiO2的质量分数为98%；
2）聚氯化铝铁净水剂的制备：
2.1）将氯化铝铁清液置于反应釜容器中，然后在不断搅拌下加入Ca(OH)2和Al(OH)3使得到的聚氯化铝铁净水剂的盐基度在52%，并用质量浓度为30%的盐酸调整pH值至4.2，得到聚氯化铝铁前驱体溶液；其中，所加入的Ca(OH)2和Al(OH)3是按照每100mL氯化铝铁清液需要0.15mol的CaO·Al2O3称取的；
2.2）将聚氯化铝铁前驱体溶液放入反应釜中，于105℃温度下水热聚合反应2h，将水热聚合反应得到的产物离心过滤以滤去不溶性杂质，取离心过滤的清液静置24h，然后放入恒温干燥箱中于100℃以上浓缩干燥，得到浅棕黄色固体聚氯化铝铁净水剂。本实施例中制得的聚氯化铝铁净水剂的氧化铝含量为13.6%，盐基度为52%。
3）雪硅钙石污水处理材料的制备
3.1）将固体原料和Ca(OH)2充分研磨混合均匀，然后放入反应釜容器中，在不断搅拌下将NaOH水溶液加入到反应釜容器中，再继续加入去离子水，得到液固比为18mL:1g的悬浊液；将悬浊液用调温数控超声波仪在70℃下连续超声化学作用50min，得到雪硅钙石前驱体悬浊液；其中，固体原料中SiO2所含的Si与Ca(OH)2中所含的Ca的摩尔比为5：6；Ca(OH)2和NaOH的摩尔比为1:1.5；
3.2）将雪硅钙石前驱体悬浊液置入反应釜中，于220℃水热反应18h，得到，得到含有水热反应产物的悬浊液；
3.3）将含有水热反应产物的悬浊液过滤，得到的水热反应产物用去离子水洗涤并离心过滤3次，以除去可溶性杂质，然后在恒温干燥箱中于80℃干燥24h，即制得雪硅钙石污水处理材料。
实施例6：
1）燃煤灰渣的酸浸：
1.1）将燃煤灰渣置于坩埚内，然后在电热炉中于750℃煅烧2h，取出后在空气中自然冷却至室温，煅烧灰渣；将煅烧灰渣装入球磨罐中干法球磨24h，球磨后过180目筛，除去粗颗粒物，得到磨细的灰渣；
3）将磨细的灰渣放入小烧杯中，将质量浓度为20%的盐酸按照4mL:1g的液固比加入磨细的灰渣中，然后在恒温水浴锅中于90℃下恒温加热搅拌2h以进行酸取，得到含有固体颗粒的酸取液；
1.3）将含有固体颗粒的对酸液离心过滤以使固液分离，分别得到氯化铝铁清液以及固体残渣；将固体残渣洗涤干净，然后置于干燥箱中干燥，得到固体原料；且固体原料中SiO2的质量分数为97%；
2）聚氯化铝铁净水剂的制备：
2.1）将氯化铝铁清液置于反应釜容器中，然后在不断搅拌下加入Ca(OH)2和Al(OH)3使得到的聚氯化铝铁净水剂的盐基度在49%，并用质量浓度为20%的盐水酸溶液调整pH值至4.5，得到聚氯化铝铁前驱体溶液；其中，所加入的Ca(OH)2和Al(OH)3是按照每100mL氯化铝铁清液需要0.14mol的CaO·Al2O3称取的；
2.2）将聚氯化铝铁前驱体溶液放入反应釜中，于105℃下水热聚合反应1.5h，将水热聚合反应得到的产物离心过滤以滤去不溶性杂质，取离心过滤的清液静置24h，然后放入恒温干燥箱中于100℃以上浓缩干燥，得到浅棕黄色固体聚氯化铝铁净水剂。本实施例中制得的聚氯化铝铁净水剂氧化铝含量为13.2%，盐基度为49%。
3）雪硅钙石污水处理材料的制备：
3.1）将固体原料和Ca(OH)2充分研磨混合均匀，然后放入反应釜容器中，在不断搅拌下将NaOH水溶液加入到反应釜容器中，再继续加入去离子水，得到液固比为20mL:1g的悬浊液；将悬浊液用调温数控超声波仪在80℃下连续超声化学作用40min，得到雪硅钙石前驱体悬浊液；其中，固体原料中SiO2所含的Si与Ca(OH)2中所含的Ca的摩尔比为5：6；Ca(OH)2和NaOH的摩尔比为1:1；
3.2）将雪硅钙石前驱体悬浊液置入反应釜中，于180℃水热反应22h，得到，得到含有水热反应产物的悬浊液；
3.3）将含有水热反应产物的悬浊液过滤，得到的水热反应产物用去离子水洗涤并离心过滤3次，以除去可溶性杂质，然后在恒温干燥箱中于80℃干燥24h，即制得雪硅钙石污水处理材料。
Claims (1)
1.一种燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）燃煤灰渣的酸浸：
1.1）将燃煤灰渣在750℃煅烧2h，然后在空气中自然冷却至室温，得到煅烧灰渣；将煅烧灰渣球磨均匀，得到磨细的灰渣；其中，燃煤灰渣按质量分数包括46~60%的SiO2、17~35%的Al2O3、2~15%的Fe2O3、1~10%的CaO以及1~8%的其它组分；
1.2）将质量浓度为20~30%的盐酸按照（3~4.5）mL:1 g的液固比加入磨细的灰渣中，然后于85~95℃下恒温加热搅拌1.5~2.5h以进行酸取，得到含有固体颗粒的酸取液；
1.3）将含有固体颗粒的酸取液固液分离，分别得到氯化铝铁清液以及固体残渣，将固体残渣洗涤干净，然后干燥，得到固体原料；且固体原料中SiO2的质量分数为95~98%；
2）聚氯化铝铁净水剂的制备：
2.1）将氯化铝铁清液置于反应釜容器中，然后加入Ca(OH)2和Al(OH)3以使得到的聚氯化铝铁的盐基度在45~55%，并调整pH值至3.5~5.0，得到聚氯化铝铁前驱体溶液；
2.2）将聚氯化铝铁前驱体溶液放入反应釜中，于105~110℃下水热聚合反应1.5~2.5h，将水热聚合反应得到的产物离心过滤以滤去不溶性杂质，取离心过滤的清液静置，然后浓缩干燥，得到聚氯化铝铁净水剂；
3）雪硅钙石污水处理材料的制备：
3.1）将固体原料和Ca(OH)2混合研磨均匀并放入反应釜容器中，然后在不断搅拌下将NaOH水溶液加入到反应釜容器中，得到悬浊液；将悬浊液在60～80℃下连续超声化学作用40～60min，得到雪硅钙石前驱体悬浊液；其中，固体原料中SiO2所含的Si与Ca(OH)2中所含的Ca的摩尔比为5：6；Ca(OH)2和NaOH的摩尔比为1:(0.5~1.5)；
3.2）将雪硅钙石前驱体悬浊液置入反应釜中，于180~220℃下水热反应16~22h，得到含有水热反应产物的悬浊液；
3.3）将含有水热反应产物的悬浊液过滤，得到的水热反应产物用去离子水洗涤并离心过滤以除去可溶性杂质，然后干燥，即制得雪硅钙石污水处理材料。
2.根据权利要求1所述的燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法，其特征在于：所述的步骤1.1）中煅烧灰渣是采用干法球磨的，球磨时间为24h，球磨完后过180目筛。
3.根据权利要求1或2所述的燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法，其特征在于：所述的步骤1.2）中恒温加热是在恒温水浴锅中进行的。
4.根据权利要求1所述的燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法，其特征在于：所述的步骤1.3）中固液分离是采用离心过滤实现的。
5.根据权利要求1所述的燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法，其特征在于：所述的步骤1.3）中的干燥是在干燥箱中进行的，步骤2.2）中浓缩干燥是在恒温干燥箱中进行的。
6.根据权利要求1所述的燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法，其特征在于：所述的步骤2.1）加入的Ca(OH)2和Al(OH)3是按照每100mL氯化铝铁清液需要0.12~0.16mol的CaO·Al2O3称取的。
7.根据权利要求1或6所述的燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法，其特征在于：所述的步骤3.1）在加完NaOH后，继续加水使得到的悬浊液的液固比为(15~20) mL:1g。
8.根据权利要求1所述的燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法，其特征在于：所述的步骤3.1）超声化作用是在调温数控超声波仪中进行的。
9.根据权利要求1所述的燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法，其特征在于：所述的步骤3.3）中的干燥是在恒温干燥箱中进行的，干燥温度为80℃，干燥时间为24h。
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