CN112010334A - 一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法,其包括以下步骤:(1)硫酸酸溶反应;(2)盐酸酸溶反应;(3)混合分离;(4)聚合反应;(5)过滤分离。有益效果:本发明生产流程简洁,有效的降低了生产净水剂的成本,提高了产品的经济性能,有利于产业化实施;避免了资源的浪费,同时也避免了环境被污染的问题,保护了环境;实现了零排放的清洁生产。
Description
技术领域:
本发明涉及煤基固废的综合回收利用技术领域,具体涉及一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法。
背景技术:
由于我国近几年工业和城市的不断发展,工业用水和城市用水不断增加,我国水资源供应面临巨大压力,而净水剂对于保障我国工业和城市用水的可持续发展具有重要意义;目前我国生产聚合氯化铝的主要原料是盐酸、铝土矿和铝酸钙粉,由于现有我国铝土矿资源的匮乏,因此国家正在逐步限制铝土矿资源的开采,并且现有的铝酸钙粉的市场价格较高,从而造成生产净水剂的成本较高,产品的经济性能差,不利于产业化实施。
同时,煤基固废作为我国大宗工业固废主要包括粉煤灰和煤矸石,其中含有大量的Al2O3,目前处理煤基固废的主要方式就是将其堆存,但是大量堆存会导致水源、土地及空气存在被污染的问题,环保形势严峻,并且造成资源的浪费。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种生产流程简洁,降低了生产净水剂成本,且实现了煤基固废回收利用的利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法。
本发明的技术方案公开了一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法,其包括以下步骤:(1)硫酸酸溶反应;(2)盐酸酸溶反应;(3)混合分离;(4)聚合反应;(5)过滤分离;
(1)硫酸酸溶反应:将硫酸、煤基固废和混合用水按照质量比1:1-3:3-5混合反应,反应温度为100-130℃,反应时间为1-3h,得到混合物A;
(2)盐酸酸溶反应:将盐酸、煤基固废和混合用水按照质量比1:0.6-1:1-2混合反应,反应温度为100-150℃,反应时间为1-3h,得到混合物B;
(3)混合分离:将步骤(1)中的混合物A和步骤(2)中的混合物B按照质量比1:1.8-2.3混合,得到混合物C;混合物C经过固液分离后得到混合液和废渣;
(4)聚合反应:将步骤(3)中的混合液和氢氧化钙按照质量比8-15:1混合反应,反应温度为70-120℃,反应时间为0.5-3h;得到聚合反应料浆;
(5)过滤分离:将步骤(4)中的聚合反应料浆经过板框压滤机进行过滤分离,得到聚合氯化铝溶液和硫酸钙固体。
进一步的,所述步骤(1)中的硫酸的浓度为98%。
进一步的,所述步骤(2)中的盐酸的浓度为32%。
进一步的,步骤(3)中的固液分离包括将混合物C和絮凝剂按照质量比为2000:1-4在搅拌机中混合,其混合搅拌的速度为40转/min,混合搅拌30min后停止搅拌,接着静置2h,得到上方的混合液和下方的废渣。
进一步的,所述絮凝剂为浓度为1‰—5‰的PAM。
进一步的,所述废渣经过冲洗水冲洗之后,可作为土壤改良硅肥;冲洗过所述废渣之后的冲洗水作为混合用水被回收。
进一步的,所述废渣与所述冲洗水的质量比为3:1。
进一步的,步骤(5)过滤分离后的所述聚合氯化铝溶液在温度为220-260℃下,进行蒸发干燥,得到聚合氯化铝固体产品。
本发明的优点:
1、本发明生产流程简洁,所生产聚合氯化铝净水剂的原料采用硫酸、盐酸、煤基固废和氢氧化钙,无需再使用铝土矿和铝酸钙粉,有效的降低了生产净水剂的成本,提高了产品的经济性能,有利于产业化实施;同时实现了大宗工业的煤基固废的回收利用,避免了资源的浪费,同时也避免了环境被污染的问题,保护了环境;
2、本发明在生产聚合氯化铝净水剂的过程中,还产生了硫酸钙,以及煤基固废的废渣,其中聚合氯化铝净水剂和硫酸钙作为产品售卖,煤基固废的废渣作为土壤改良用硅肥,全生产过程中没有废水、废渣排放,实现了零排放的清洁生产。
附图说明:
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的工艺流程图。
具体实施方式:
下面将结合附图通过实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1:一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法,其包括以下步骤:(1)硫酸酸溶反应;(2)盐酸酸溶反应;(3)混合分离;(4)聚合反应;(5)过滤分离;
(1)硫酸酸溶反应:将硫酸、煤基固废和混合用水按照质量比1:3:5混合反应,反应温度为100℃,反应时间为3h,得到混合物A,即硫酸和煤基固废中的氧化铝发生反应生成硫酸铝和水;硫酸的浓度为98%。
(2)盐酸酸溶反应:将盐酸、煤基固废和混合用水按照质量比1:1:2混合反应,反应温度为100℃,反应时间为3h,得到混合物B,即盐酸和煤基固废中的氧化铝发生反应生成氯化铝和水;盐酸的浓度为32%。
本发明中的煤基固废中的铝提取率在80%以上;原料采用硫酸、盐酸、煤基固废和氢氧化钙,无需再使用铝土矿和铝酸钙粉,有效的降低了生产净水剂的成本,提高了产品的经济性能,有利于产业化实施;同时实现了大宗工业的煤基固废的回收利用,避免了资源的浪费,同时也避免了环境被污染的问题,保护了环境。
(3)混合分离:将步骤(1)中的混合物A和步骤(2)中的混合物B按照质量比1:1.8混合,得到混合物C;混合物C和絮凝剂按照质量比为2000:1在搅拌机中混合,所述絮凝剂为浓度为1‰的PAM;其混合搅拌的速度为40转/min,混合搅拌30min后停止搅拌,接着静置2h,得到上方的混合液和下方的废渣;所述废渣与所述冲洗水的质量比为3:1,所述废渣经过冲洗水冲洗之后,可作为土壤改良硅肥;冲洗过所述废渣之后的冲洗水作为混合用水被回收。
(4)聚合反应:将步骤(3)中的混合液和氢氧化钙按照质量比8:1混合反应,反应温度为70℃,反应时间为3h;得到聚合反应料浆,即混合液中的氯化铝和硫酸铝与氢氧化钙发生聚合反应生成聚合氯化铝(Al2Cln(OH)6-n)和硫酸钙。
(5)过滤分离:将步骤(4)中的聚合反应料浆经过板框压滤机进行过滤分离,得到聚合氯化铝溶液和硫酸钙固体;所述聚合氯化铝溶液在温度为220℃下,进行蒸发干燥,得到聚合氯化铝固体产品。
本发明中所生产的聚合氯化铝净水剂和硫酸钙作为产品售卖,煤基固废的废渣作为土壤改良用硅肥,全生产过程中没有废水、废渣排放,实现了零排放的清洁生产,且生产流程简洁。
实施例2:一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法,其包括以下步骤:(1)硫酸酸溶反应;(2)盐酸酸溶反应;(3)混合分离;(4)聚合反应;(5)过滤分离;
(1)硫酸酸溶反应:将硫酸、煤基固废和混合用水按照质量比1:1.5:3混合反应,反应温度为130℃,反应时间为1h,得到混合物A,即硫酸和煤基固废中的氧化铝发生反应生成硫酸铝和水;硫酸的浓度为98%。
(2)盐酸酸溶反应:将盐酸、煤基固废和混合用水按照质量比1:0.65:1混合反应,反应温度为150℃,反应时间为1h,得到混合物B,即盐酸和煤基固废中的氧化铝发生反应生成氯化铝和水;盐酸的浓度为32%。
本发明中的煤基固废中的铝提取率在80%以上;原料采用硫酸、盐酸、煤基固废和氢氧化钙,无需再使用铝土矿和铝酸钙粉,有效的降低了生产净水剂的成本,提高了产品的经济性能,有利于产业化实施;同时实现了大宗工业的煤基固废的回收利用,避免了资源的浪费,同时也避免了环境被污染的问题,保护了环境。
(3)混合分离:将步骤(1)中的混合物A和步骤(2)中的混合物B按照质量比1:2.3混合,得到混合物C;混合物C和絮凝剂按照质量比为2000:4在搅拌机中混合,所述絮凝剂为浓度为5‰的PAM;其混合搅拌的速度为40转/min,混合搅拌30min后停止搅拌,接着静置2h,得到上方的混合液和下方的废渣;所述废渣与所述冲洗水的质量比为3:1,所述废渣经过冲洗水冲洗之后,可作为土壤改良硅肥;冲洗过所述废渣之后的冲洗水作为混合用水被回收。
(4)聚合反应:将步骤(3)中的混合液和氢氧化钙按照质量比15:1混合反应,反应温度为120℃,反应时间为0.5h;得到聚合反应料浆,即混合液中的氯化铝和硫酸铝与氢氧化钙发生聚合反应生成聚合氯化铝(Al2Cln(OH)6-n)和硫酸钙。
(5)过滤分离:将步骤(4)中的聚合反应料浆经过板框压滤机进行过滤分离,得到聚合氯化铝溶液和硫酸钙固体;所述聚合氯化铝溶液在温度为260℃下,进行蒸发干燥,得到聚合氯化铝固体产品。
本发明中所生产的聚合氯化铝净水剂和硫酸钙作为产品售卖,煤基固废的废渣作为土壤改良用硅肥,全生产过程中没有废水、废渣排放,实现了零排放的清洁生产,且生产流程简洁。
实施例3:一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法,其包括以下步骤:(1)硫酸酸溶反应;(2)盐酸酸溶反应;(3)混合分离;(4)聚合反应;(5)过滤分离;
(1)硫酸酸溶反应:将硫酸、煤基固废和混合用水按照质量比1:1:4混合反应,反应温度120℃,反应时间为2h,得到混合物A,即硫酸和煤基固废中的氧化铝发生反应生成硫酸铝和水;硫酸的浓度为98%。
(2)盐酸酸溶反应:将盐酸、煤基固废和混合用水按照质量比1:0.8:1.5混合反应,反应温度130℃,反应时间为2h,得到混合物B,即盐酸和煤基固废中的氧化铝发生反应生成氯化铝和水;盐酸的浓度为32%。
本发明中的煤基固废中的铝提取率在80%以上;原料采用硫酸、盐酸、煤基固废和氢氧化钙,无需再使用铝土矿和铝酸钙粉,有效的降低了生产净水剂的成本,提高了产品的经济性能,有利于产业化实施;同时实现了大宗工业的煤基固废的回收利用,避免了资源的浪费,同时也避免了环境被污染的问题,保护了环境。
(3)混合分离:将步骤(1)中的混合物A和步骤(2)中的混合物B按照质量比1:2混合,得到混合物C;混合物C和絮凝剂按照质量比为2000:2在搅拌机中混合,所述絮凝剂为浓度为3‰的PAM;其混合搅拌的速度为40转/min,混合搅拌30min后停止搅拌,接着静置2h,得到上方的混合液和下方的废渣;所述废渣与所述冲洗水的质量比为3:1,所述废渣经过冲洗水冲洗之后,可作为土壤改良硅肥;冲洗过所述废渣之后的冲洗水作为混合用水被回收。
(4)聚合反应:将步骤(3)中的混合液和氢氧化钙按照质量比12:1混合反应,反应温度为95℃,反应时间为1.5h;得到聚合反应料浆,即混合液中的氯化铝和硫酸铝与氢氧化钙发生聚合反应生成聚合氯化铝(Al2Cln(OH)6-n)和硫酸钙。
(5)过滤分离:将步骤(4)中的聚合反应料浆经过板框压滤机进行过滤分离,得到聚合氯化铝溶液和硫酸钙固体;所述聚合氯化铝溶液在温度为240℃下,进行蒸发干燥,得到聚合氯化铝固体产品。
本发明中所生产的聚合氯化铝净水剂和硫酸钙作为产品售卖,煤基固废的废渣作为土壤改良用硅肥,全生产过程中没有废水、废渣排放,实现了零排放的清洁生产,且生产流程简洁。
采用本发明中实施例2的方法生产1吨聚合氯化铝固体需要煤基固废1.1吨,每吨煤基固废的市场价为5元;需要98%的硫酸251kg,每吨硫酸的市场价为350元;需要32%的盐酸1.1吨,每吨盐酸的市场价为330元;需要氢氧化钙367kg,每吨氢氧化钙的市场价为350元,用此种方法生产1吨聚合氯化铝原料成本共计约585元。
用现有技术生产1吨聚合氯化铝需要用铝矾土415kg,每吨铝矾土的市场价为600元;32%的盐酸1.1吨,每吨盐酸的市场价为330元;铝酸钙粉450kg,每吨铝酸钙粉的市场价为1200元;共计原料成本1152元。
综上所述,采用本发明中实施例2的方法生产1吨聚合氯化铝的原料成本要比现有技术生产1吨聚合氯化铝的原料成本节约567元,而且还有副产物硫酸钙可以销售。因此采用本发明中实施例2的方法生产聚合氯化铝,有效的降低了生产净水剂的成本,提高了产品的经济性能,有利于产业化实施。
以上是本发明的优选实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法,其特征在于,其包括以下步骤:(1)硫酸酸溶反应;(2)盐酸酸溶反应;(3)混合分离;(4)聚合反应;(5)过滤分离;
(1)硫酸酸溶反应:将硫酸、煤基固废和混合用水按照质量比1:1-3:3-5混合反应,反应温度为100-130℃,反应时间为1-3h,得到混合物A;
(2)盐酸酸溶反应:将盐酸、煤基固废和混合用水按照质量比1:0.6-1:1-2混合反应,反应温度为100-150℃,反应时间为1-3h,得到混合物B;
(3)混合分离:将步骤(1)中的混合物A和步骤(2)中的混合物B按照质量比1:1.8-2.3混合,得到混合物C;混合物C经过固液分离后得到混合液和废渣;
(4)聚合反应:将步骤(3)中的混合液和氢氧化钙按照质量比8-15:1混合反应,反应温度为70-120℃,反应时间为0.5-3h;得到聚合反应料浆;
(5)过滤分离:将步骤(4)中的聚合反应料浆经过板框压滤机进行过滤分离,得到聚合氯化铝溶液和硫酸钙固体。
2.根据权利要求1所述的一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法,其特征在于,所述步骤(1)中的硫酸的浓度为98%。
3.根据权利要求1所述的一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法,其特征在于,所述步骤(2)中的盐酸的浓度为32%。
4.根据权利要求1所述的一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法,其特征在于,步骤(3)中的固液分离包括将混合物C和絮凝剂按照质量比为2000:1-4在搅拌机中混合,其混合搅拌的速度为40转/min,混合搅拌30min后停止搅拌,接着静置2h,得到上方的混合液和下方的废渣。
5.根据权利要求4所述的一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法,其特征在于,所述絮凝剂为浓度为1‰—5‰的PAM。
6.根据权利要求1或4所述的一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法,其特征在于,所述废渣经过冲洗水冲洗之后,可作为土壤改良硅肥;冲洗过所述废渣之后的冲洗水作为混合用水被回收。
7.根据权利要求6所述的一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法,其特征在于,所述废渣与所述冲洗水的质量比为3:1。
8.根据权利要求1所述的一种利用煤基固废制备聚合氯化铝和硫酸钙的方法,其特征在于,步骤(5)过滤分离后的所述聚合氯化铝溶液在温度为220-260℃下,进行蒸发干燥,得到聚合氯化铝固体产品。
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