CN107804903A - 一种利用石英砂粉尘制备复合絮凝剂的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用石英砂粉尘制备复合絮凝剂的工艺，主要包括石英砂粉尘的收集、形成溶胶、得到聚合硅酸‑海藻酸溶液、制备复合絮凝剂等步骤；溶解海藻酸钠的碱性溶液对石英砂粉尘有较强的吸附性能，能够粘附落入收集器中的石英砂粉尘，避免收集器中的石英砂粉尘漂浮，同时海藻酸钠使所制备的絮凝剂的去浊能力增强；采用本发明的工艺将石英砂粉尘制备成有附加值的复合絮凝剂，实现了对石英砂粉尘的合理利用，同时避免了粉尘的二次污染问题。

Description

一种利用石英砂粉尘制备复合絮凝剂的工艺
技术领域
本发明涉及石英砂粉尘回收领域，特别涉及一种利用石英砂粉尘制备复合絮凝剂的工艺。
背景技术
石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性质稳定的硅酸盐矿物，主要化学成分是SiO2，石英砂不仅被广泛用于玻璃、滤料、陶瓷、冶炼、建筑、化工、橡胶等传统工业，同时在新兴的航空、航天、电子、通讯以及IT产业中占有举足若轻的地位。对石英砂的巨大需求量，也使石英砂生产加工企业越来越多，然而在对石英矿进行破碎、粉碎(研磨)、筛分、分装等操作过程中，会产生大量的石英粉尘，严重污染作业环境并损害工作人员健康，导致矽肺病等职业疾病。
为了降低生产过程中产生的石英砂粉尘危害，石英砂生产加工企业通常会在工作场地安装除尘设备，如机械式除尘器、过滤式除尘器、湿式除尘器、电除尘器等，以降低作业场所粉尘浓度，而除尘设备所收集的石英砂粉尘多作为工业废弃物被简单处理掉，并没有实现有效的回收利用，而且简单的处理容易造成二次粉尘污染。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明将所回收的石英砂粉尘经过简单的工艺制备成聚硅铁复合絮凝剂，实现了对石英砂粉尘的合理利用，使废弃的石英砂粉尘转变成有附加值的产品，同时避免了粉尘的二次污染问题。为了实现该目的，本发明所涉及的工艺包括以下步骤：
(1)配制含有海藻酸钠和氢氧化钠的碱性溶液，并预先加入到用于收集石英砂粉尘的收集器之中；其中，所述收集器中设有搅拌装置；
(2)开启除尘器，石英砂粉尘被除尘器捕集并落入收集器之中，被所述碱性溶液吸收；收集器中搅拌装置搅动碱性溶液
(3)当所述吸收了石英砂粉尘的碱性溶液变为溶胶状态后，停止搅拌，更换收集器；
(4)将被更换的收集器中的溶胶倒入氢氧化钠溶液之中，搅拌至石英砂粉尘完全溶解，除去不溶杂质，得到含有硅酸钠和海藻酸钠的混合溶液；
(5)边搅拌步骤(4)所得混合溶液边加入硫酸溶液，调节溶液pH为2～3，继续搅拌2～3小时，然后静置熟化5～6小时，得到聚合硅酸-海藻酸溶液；
(6)将废铁屑溶于过量硫酸溶液之中，过滤除去不溶杂质，调节溶液pH为2～3，得到硫酸铁溶液，在35～40℃下静置熟化8～10小时，得到液态聚合硫酸铁；
(7)边搅拌步骤(5)所得聚合硅酸-海藻酸溶液，边加入步骤(6)所得液态聚合硫酸铁，静置熟化15～16小时，在45～50℃下烘干、粉碎，得到最终的复合絮凝剂产品。
优选的是，步骤(1)中所述的碱性溶液中海藻酸钠的质量分数为5wt％，该溶液的pH为9.5～10。
优选的是，步骤(1)中所述收集器中碱性溶液的体积是收集器体积的1/2～2/3。
优选的是，步骤(1)中所述搅拌装置位于收集器的中下部。
优选的是，步骤(2)中所述除尘器包括机械式除尘器、过滤式除尘器、湿式除尘器。
优选的是，步骤(4)中所述氢氧化钠溶液的体积是溶胶体积的0.5～0.6倍，pH为9.5～10。
优选的是，步骤(7)中所述加入液态聚合硫酸铁的体积是聚合硅酸-海藻酸溶液体积的0.25～0.3倍。
本发明的有益效果是：首先，海藻酸钠能够溶解于碱性溶液中，同时该溶液对石英砂粉尘具有较强的粘性和吸附性能，能够粘附落入收集器中的石英砂粉尘，避免收集器中的石英砂粉尘漂浮；其次，石英砂粉尘的主要成分是SiO2，能够溶于氢氧化钠碱性溶液形成硅酸钠，碱性溶液中硅酸钠浓度达到一定程度之后，结合溶液中的海藻酸钠使碱性溶液形成了溶胶状态，收集器中搅拌装置的搅拌阻力变大，此时落入收集器中的石英砂粉尘不再溶解，需要更换收集器；将收集器中的溶胶加入氢氧化钠溶液再次溶解是为了将溶胶中吸附的石英砂粉尘全部转化为硅酸钠，同时为了除去不溶性杂质，之后制备聚硅铁絮凝剂时，但是采用废铁屑作为铁源，更加环保节约。本发明利用石英砂粉尘制备复合絮凝剂的工艺，充分利用了石英砂粉尘，更加节能环保，而且复合了海藻酸的聚硅铁絮凝剂吸附能力更强，絮凝效果优异。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明以石英砂加工厂中除尘器的粉尘收集器中收集的石英砂粉尘作为原料，石英砂粉尘的主要成分是二氧化硅，同时混合有氧化铝等金属氧化物杂质，能够溶解于碱性溶液中生成硅酸钠，在海藻酸钠的作用下可以形成溶胶状态。
实施例1：
(1)配制含有海藻酸钠和氢氧化钠的碱性溶液，海藻酸钠的质量分数是5wt％，碱性溶液pH为10，并预先加入到设有搅拌装置的石英砂粉尘收集器之中，碱性溶液的体积是收集器体积的3/2；
(2)开启过滤式除尘器，石英砂粉尘被除尘器捕集并落入收集器之中，被碱性溶液吸收，同时，收集器中搅拌装置搅动碱性溶液；
(3)当吸收了石英砂粉尘的碱性溶液变为溶胶状态后，停止搅拌，更换收集器；
(4)将被更换的收集器中的溶胶倒入氢氧化钠溶液之中，氢氧化钠溶液体积是溶胶体积的0.5倍，pH为10，搅拌至石英砂粉尘完全溶解，除去不溶杂质，得到含有硅酸钠和海藻酸钠的混合溶液；
(5)边搅拌步骤(4)所得混合溶液边加入硫酸溶液，调节溶液pH为2～3，继续搅拌2～3小时，然后静置熟化5～6小时，得到聚合硅酸-海藻酸溶液；
(6)将废铁屑溶于过量硫酸溶液之中，过滤除去不溶杂质，调节溶液pH为2～3，得到硫酸铁溶液，在35～40℃下静置熟化8～10小时，得到液态聚合硫酸铁；
(7)边搅拌步骤(5)所得聚合硅酸-海藻酸溶液，边加入步骤(6)所得液态聚合硫酸铁，液态聚合硫酸铁的体积是聚合硅酸-海藻酸溶液体积的1/4，静置熟化15～16小时，在45～50℃下烘干、粉碎，得到最终的复合絮凝剂产品。
实施例2
将实施例1中步骤(1)所采用的过滤式除尘器用湿式除尘器代替，其余制备方法与实施例1也相同。
对比例1
将实施例1中用到的海藻酸钠用相同质量分数的淀粉代替，其余制备工艺与实施例1相同。
对比例2
在实施例1中不加入海藻酸钠，即在步骤(1)的石英砂粉尘收集器中仅加入pH为10的氢氧化钠溶液，其余制备工艺与实施例1相同。
对比例3
实施例1步骤(1)中海藻酸钠的质量分数为4wt％，其余制备工艺与实施例1相同。
对比例4
普通市售的石英砂粉尘过滤式除尘器。
将实施例1～2和对比例1～4中涉及的石英砂粉尘除尘器安置在相同的石英砂加工场所工作，在清理除尘器的收集器中石英砂粉尘时，按照GB5748-85中所述作业场所空气中粉尘测定方法检测清除收集器中石英砂粉尘时附近空间的粉尘含量，记录于表1；测试将实施例1～2和对比例1～3中所制备的复合絮凝剂的废水絮凝效果，取100mL废水放入锥形瓶中，再称取2g复合絮凝剂加入废水中，快速搅拌5min后静置15min，取上清液用浊度仪测其浊度，表1中记录了浊度去除率。
根据表1中第二列的数据，在收集器清尘过程中进行的15min接触粉尘浓度测试可以看出，采用本发明的工艺将石英砂粉尘在收集器中转变为溶胶态进行清理，其粉尘浓度远远小于现有除尘器在清理收集器时的粉尘浓度，有效保障的接尘人员的生命安全；对比例2中没有加入海藻酸钠，使收集器中的碱性液体对石英砂粉尘的吸收较差，当石英砂粉尘在收集器中形成溶胶溶液时，收集器中漂浮有较多的石英砂粉尘，导致清尘时粉尘浓度较大。
通过表1的第三列数据，可知在收集器的碱性溶液中海藻酸钠对复合絮凝剂的絮凝效果有重要影响，对比例3中海藻酸钠的添加量较少，导致最终絮凝剂的浊度去除率减少了将近10％，对比例2中不加海藻酸钠的是复合絮凝剂的去浊效果较实施例1相差很远，对比例1中用同样能在碱性溶液中结合硅酸钠形成溶胶淀粉代替海藻酸钠，得到的去浊效果也不甚理想；因此海藻酸钠的加入既能减少收集器中石英砂粉尘的悬浮，降低清尘时工作环境的粉尘浓度，又可以提高最终絮凝剂的絮凝效果。
表1
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出的实施例及对比例。

Claims (7)

1.一种利用石英砂粉尘制备复合絮凝剂的工艺，其特征在于，包括下述步骤：
(1)配制含有海藻酸钠和氢氧化钠的碱性溶液，并预先加入到用于收集石英砂粉尘的收集器之中；其中，所述收集器中设有搅拌装置；
(2)开启除尘器，石英砂粉尘被除尘器捕集并落入收集器之中，被所述碱性溶液吸收；收集器中搅拌装置搅动碱性溶液；
(3)当所述吸收了石英砂粉尘的碱性溶液变为溶胶状态后，停止搅拌，更换收集器；
(4)将被更换的收集器中的溶胶倒入氢氧化钠溶液之中，搅拌至石英砂粉尘完全溶解，除去不溶杂质，得到含有硅酸钠和海藻酸钠的混合溶液；
(5)边搅拌步骤(4)所得混合溶液边加入硫酸溶液，调节溶液pH为2～3，继续搅拌2～3小时，然后静置熟化5～6小时，得到聚合硅酸-海藻酸溶液；
(6)将废铁屑溶于过量硫酸溶液之中，过滤除去不溶杂质，调节溶液pH为2～3，得到硫酸铁溶液，在35～40℃下静置熟化8～10小时，得到液态聚合硫酸铁；
(7)边搅拌步骤(5)所得聚合硅酸-海藻酸溶液，边加入步骤(6)所得液态聚合硫酸铁，静置熟化15～16小时，在45～50℃下烘干、粉碎，得到最终的复合絮凝剂产品。
2.根据权利要求1所述的制备复合絮凝剂的工艺，其特征在于，步骤(1)中所述的碱性溶液中海藻酸钠的质量分数为5wt％，该溶液的pH为9.5～10。
3.根据权利要求1所述的制备复合絮凝剂的工艺，其特征在于，步骤(1)中所述收集器中碱性溶液的体积是收集器体积的1/2～2/3。
4.根据权利要求1所述的制备复合絮凝剂的工艺，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌装置位于收集器的中下部。
5.根据权利要求1所述的制备复合絮凝剂的工艺，其特征在于，步骤(2)中所述除尘器包括机械式除尘器、过滤式除尘器、湿式除尘器。
6.根据权利要求1所述的制备复合絮凝剂的工艺，其特征在于，步骤(4)中所述氢氧化钠溶液的体积是溶胶体积的0.5～0.6倍，pH为9.5～10。
7.根据权利要求1所述的制备复合絮凝剂的工艺，其特征在于，步骤(7)中所述加入液态聚合硫酸铁的体积是聚合硅酸-海藻酸溶液体积的0.25～0.3倍。
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