CN1035623A - 用煤渣粉生产复合絮凝剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明推出一种新型化工工艺，用被认为工业一大公害之煤渣作原料生产复合絮凝剂，化废为宝。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，再用添加剂和氢氧化钠进行重聚合，使聚合度趋近于极限。溶液呈黄褐色或灰褐色，也可经干燥后制成固态产品。其絮能效果优良，用于自来水和工业及生活废污水处理方面具有用药量少，成本低廉，净化迅速，水质好而且有较强有脱色作用等优点。

Description

本发明是一种化学物质-用经粉碎成80目以上的煤渣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    86104833;

（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年第一期“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，在国内外尚未见于专利。即使有关杂志上提到可以从“含铝、铁的废渣或煤矸石中生产水处理剂（见资料（1））”等话也是一言带过，并未介绍具体的工艺方法。由于这种工艺方法实施较困难，许多科技人员做过多次试验而半途夭折，终未成功。只有用沸腾炉渣制聚合氯化铝的方法（见资料（2））和本发明近似，但其原材料、反应剂、操作方法、工艺流程和本发明不同，就是“高聚合铝铁絮凝剂的生产方法”（资料（1））这一专利申请技术，其所依据的生产原料和主要利用聚合剂复制（再生）加工的工艺方法与本发明也不相同。

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（陈年的煤渣、煤灰为最佳）中所含的有效化学成份，经粉碎后使用一系列的物理和化学方法来生产高效能的净水用复合絮凝剂。

用本发明的方法生产的复合絮凝剂为重聚合氯化铝、铁等混合型产品，其化学式为：

AlCl₃、FeCl₃、Al_n(OH)_mCl_3n-m、Fe_n(OH)_mCl_3n-m、

其特征是用煤渣粉作原料，经粉碎加温后用盐酸浸取并搅拌，加适量水搅拌过滤得出溶液，再加入适量添加剂和硫酸进行催化，进入聚合池用NaOH作聚合剂进行重聚合，使其聚合度趋近于极限，产品呈黄褐色或灰褐色溶液。

图1是复合絮凝剂的生产工艺流程示意图，下面结合附图对生产工艺进行详细叙述：

如图示。1.用工业燃煤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℃后倒入盐酸（HCl浓度为28-31%，重量比为40-50%）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，同时添入硫酸及催化剂，所添入的催化剂（废铝屑）及硫酸，其数量是添加剂-废铝屑（Al）1-4%（相对于煤渣粉的重量比）、硫酸（H₂SO₄）1.7～2.2%（重量比），也可将添加剂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（HCl），此时的化学反应为：

3.将溶解催化后的溶液输入有聚合剂NaOH的容器进行重聚合并调PH值，这时的反应很复杂，主要形成碱式氯化铝Al_n（OH）_mCl_3n-m，碱式氯化铁Fe_n（OH）_mCl_3n-m，此外，溶液中还有正盐AlCl₃、FeCl₃，复盐，碱式硫酸铝 $A\ln {\left(\mathrm{OH}\right)}_m{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_{\frac{1}{2}}(3n-m)$ 、碱式硫酸铁 ${\mathrm{Fe}}_n{\left(\mathrm{OH}\right)}_m{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_{\frac{1}{2}}(n-m)$ ，含硫酸基的聚氯化铝 、含硫酸基的聚氯化铁 ……等。式中随着n、m、x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，可将溶液状产品在110℃以上的温度条件下进行干燥除去其中水份，即得到固态产品。

本生产方法所需原材料和配制方法如下：

1.备料：

（1）80目以上煤渣粉，其中主要成份：Al₂O₃＞25%;Fe₂O₃＞5%;

（2）浓度为28-31%的盐酸溶液（工业纯）;

（3）浓度为50%的氢氧化钠（NaOH）溶液;

（4）浓度为90-95%的硫酸（H₂SO₄）（工业纯）;

（5）添加剂-废铝屑（Al）。

2.配制方法（重量比）：

（1）煤渣粉或粉煤灰为主体（100%）;

（2）盐酸（HCl）40-50%;

（3）硫酸（H₂SO₄）1.7～2.2%;

（4）废铝屑（Al）1-4%;

（5）氢氧化钠（NaOH）15-20%;

（6）水适量。

按照本发明所提出的复合絮凝剂在使用于净水生成氢氧化铝/铁之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SO^2- ₄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硫酸基的聚氯化铝

、含硫酸基的聚氯化铁 ……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）和碰撞机率的影响及制约，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秒内完成，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 (6)

1、一种用于水处理的复合絮凝剂的生产方法，用该方法生产的复合絮凝剂为重聚合氯化铝、铁等混合型产品，其化学式为：

AlCl₃、FeCl₃、Al_n(OH)_mCl_3n-m、Fe_n(OH)_mCl_3n-m、

其特征是用煤渣粉作原料，经粉碎加温后用盐酸浸取并搅拌，再加适量水搅拌过滤得出溶液，再加入适量添加剂和硫酸作催化，再进入聚合池用NaOH作聚合剂进行重聚合，使其聚合度趋近于极限，产品呈黄褐色或灰褐色溶液。

2、根据权利要求1所述的复合絮凝剂的生产方法，其特征是该生产方法的工艺流程为：第一步将陈年煤渣或陈年粉煤灰粉碎加温后倒入盐酸池进行搅拌，再加适量水进行搅拌，每4～6小时搅拌一次，实行浸取反应，其化学反应为：

第二步加水过滤，在过滤溶液中，边过滤边加入添加剂和硫酸并输入溶解池进行溶解催化，化学反应为：

第三步将催化后溶液输入聚合池，以NaOH为聚合剂进行重聚合反应，产物为：[Al₂（OH）nCl_6-n

[Fe₂（OH）nCl_6-n

……等，溶液呈黄褐色或灰褐色液体产品，

第四步是将液体产品进行干燥除去其中水份就得到固态产品。

3、根据权利要求1、2所述的复合絮凝剂的生产方法，其特征是：（1）该方法的原料加温温度为50-150℃;

（2）该方法的浸取温度为10-50℃，浸取时间为4-75小时;

（3）溶液干燥温度为大于110℃。

4、根据权利要求1、2所述的复合絮凝剂的生产方法，其特征是其原料和配料为（重量比）：

（1）80目以上煤渣粉或粉煤灰作为100%;

（2）盐酸（HCl）40-50%;

（3）硫酸（H₂SO₄）1.7～2.2%;

（4）铝屑（Al）1-4%;

（5）氢氧化钠（NaOH）15-20%;

（6）水适量。

5、根据权利要求1、2所述的复合絮凝剂的生产方法，其特征是原料和配料的配制方法：

（1）陈年煤渣粉或陈年粉煤灰，其中主要成份Al₂O₃＞25%，Fe₂O₃＞5%;

（2）盐酸（HCl）浓度为28-31%（工业纯）;

（3）硫酸（H₂SO₄）浓度为90-95%（工业纯）;

（4）NaOH配制成浓度为50%的溶液;

（5）废铝屑（Al）。

6、根据权利要求1、2所述的复合絮凝剂的生产方法，其特征是产品在使用时的化学反应过程为Al³⁺、Fe³⁺等阳离子水解形成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。

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