CN1266038C - 聚硅酸铝铁的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种絮凝剂的合成工艺,具体为聚硅酸铝铁的合成方法,包括原料选取、粉煤灰的焙烧、焙烧后的粉煤灰的处理、滤渣处理、炼铁废渣的酸浸液的制备、聚合铝铁的制备、聚合硅酸的制备和聚硅酸铝铁的制备。本发明由于选取了炼铁废渣和粉煤灰作为原料,所以使采用的合成工艺具有了常规合成工艺所不具有的特殊性,虽然工艺过程增加了几个步骤,但成品的合成时间却被大大地缩短了,同时为炼铁废渣和粉煤灰的回收利用提供了新的途径,提高了物质资源的综合利用率,更主要的是,降低了聚硅酸铝铁的生产成本和废水处理成本,延长了成品的保存时间,因此具有很强的技术效应和社会效应。
Description
技术领域
本发明涉及一种絮凝剂的合成工艺,具体为聚硅酸铝铁的合成方法。
背景技术
现有的聚硅酸铝铁的合成工艺包括聚合铝铁的制备、聚合硅酸的制备以及聚硅酸铝铁的制备;该合成工艺的合成时间长,制成的聚硅酸铝铁不易保存,通常在常温下,敞口保存只能保持七天左右不凝结,密闭保存也只能保持半个月左右不凝结,更主要的是,该合成工艺中所用的原料包括硅酸钠、硫酸铝、硫酸铁、氨水和硫酸,这些原料成本高,而目前在废水处理和电厂的硬水软化应用方面,聚硅酸铝铁的用量就达几百万吨之多,所以致使废水处理成本过高。
发明内容
本发明为了能够降低聚硅酸铝铁的生产成本,缩短聚硅酸铝铁的合成工艺的合成时间,提供了一种聚硅酸铝铁的合成方法。
本发明所述技术内容是通过以下方式实现的:一种聚硅酸铝铁的合成方法,包括聚合铝铁的制备、聚合硅酸的制备以及聚硅酸铝铁的制备;(1)原料选取:所用原料及其重量百分比为:Fe2O3含量为40%-50%的炼铁废渣20%--40%,Fe2O3含量为4%--10%、Al2O3含量为20%--30%、SiO2含量为40%--60%的粉煤灰60%--80%;(2)粉煤灰的焙烧:将粉煤灰置于高温炉中,在800℃-850℃的条件下,焙烧4-12小时;(3)焙烧后的粉煤灰的处理:将焙烧后的粉煤灰置于占未经焙烧的粉煤灰总重量的350%--400%的、由浓度为15%的HCl和浓度为25%的H2SO4组成的、配置比例各为50%的混合酸中,在80℃-90℃的条件下,浸渍1.5-2小时,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的Al3+和Fe2+的含量,再将滤渣在100℃-200℃的条件下烘干备用;(4)滤渣处理:将烘干后的滤渣用占烘干后的滤渣总重量的1000%--1500%的、浓度为20%的NaOH溶液,在155℃-165℃,压力为0.5-0.6MPa的条件下溶解,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的SiO3 2-浓度;(5)炼铁废渣的酸浸液的制备:将炼铁废渣置于占炼铁废渣总重的200%--250%的、浓度为25%的H2SO4溶液中,在80℃-90℃的条件下,浸渍1.5-2小时,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的Fe2+的含量;(6)聚合铝铁的制备:将步骤(5)制取的滤液逐渐加入步骤(3)制取的滤液中,使所形成的混合液中的Al3+和Fe2+的摩尔比为1∶1,再用固体Na2CO3在搅拌的条件下,将混合液的PH值调节至3-4,然后继续搅拌2-2.5小时,再将混合液静置2-4小时,即得到聚合铝铁溶液;(7)聚合硅酸的制备:将步骤(4)制取的滤液用去离子水稀释,使SiO3 2-浓度为8%--10%,再用25%的H2SO4将稀释后的滤液的PH值调节至2-3.5,在20℃的条件下静置2-4小时,即得到聚合硅酸溶液;(8)聚硅酸铝铁的制备:将步骤(6)制取的聚合铝铁溶液加入步骤(7)制取的聚合硅酸溶液中,形成混合液,再用固体Na2CO3在搅拌的条件下,将混合液的PH值调节至3.5-4,在20℃的条件下静置2-3小时,即得到聚硅酸铝铁成品,然后将成品密闭包装。
为了确保聚合硅酸的制备过程不发生凝胶现象,在步骤(7)中,可在搅拌的条件下,把稀释后的滤液往25%的H2SO4溶液中加,稀释后的滤液同25%的H2SO4溶液的重量比为1∶1。因为PH过高,就会诱发凝胶现象,所以如使反应始终在酸性条件下进行,就会避免凝胶现象的发生。
本发明由于选取了炼铁废渣和粉煤灰作为原料,所以使采用的合成工艺具有了常规合成工艺所不具有的特殊性,所以同现有技术相比,虽然工艺过程增加了几个步骤,但成品的合成时间却被大大地缩短了,同时为炼铁废渣和粉煤灰的回收利用提供了新的途径,提高了物质资源的综合利用率,更主要的是,降低了聚硅酸铝铁的生产成本和废水处理成本,延长了成品的保存时间,因此具有很强的技术效应和社会效应。
具体实施方式
实施例1:一种聚硅酸铝铁的合成方法,包括聚合铝铁的制备、聚合硅酸的制备以及聚硅酸铝铁的制备;(1)原料选取:所用原料及其重量百分比为:Fe2O3含量为40%的炼铁废渣20%,Fe2O3含量为4%、Al2O3含量为20%、SiO2含量为40%的粉煤灰80%;(2)粉煤灰的焙烧:将粉煤灰置于高温炉中,在800℃的条件下,焙烧4小时;(3)焙烧后的粉煤灰的处理:将焙烧后的粉煤灰置于占未经焙烧的粉煤灰总重量的350%的、由浓度为15%的HCl和浓度为25%的H2SO4组成的、配置比例各为50%的混合酸中,在80℃的条件下,浸渍1.5小时,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的Al3+和Fe2+的含量,再将滤渣在100℃的条件下烘干备用;(4)滤渣处理:将烘干后的滤渣用占烘干后的滤渣总重量的1000%的、浓度为20%的NaOH溶液,在155℃,压力为0.5MPa的条件下溶解,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的SiO3 2-浓度;(5)炼铁废渣的酸浸液的制备:将炼铁废渣置于占炼铁废渣总重的200%的、浓度为25%的H2SO4溶液中,在80℃的条件下,浸渍1.5小时,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的Fe2+的含量;(6)聚合铝铁的制备:将步骤(5)制取的滤液逐渐加入步骤(3)制取的滤液中,使所形成的混合液中的Al3+和Fe2+的摩尔比为1∶1,再用固体Na2CO3在搅拌的条件下,将混合液的PH值调节至3,然后继续搅拌2小时,再将混合液静置2小时,即得到聚合铝铁溶液;(7)聚合硅酸的制备:将步骤(4)制取的滤液用去离子水稀释,使SiO3 2-浓度为8%,再用25%的H2SO4将稀释后的滤液的PH值调节至2,在20℃的条件下静置2小时,即得到聚合硅酸溶液;(8)聚硅酸铝铁的制备:将步骤(6)制取的聚合铝铁溶液加入步骤(7)制取的聚合硅酸溶液中,形成混合液,再用固体Na2CO3在搅拌的条件下,将混合液的PH值调节至3.5,在20℃的条件下静置2小时,即得到聚硅酸铝铁成品,然后将成品密闭包装。
实施例2:一种聚硅酸铝铁的合成方法,包括聚合铝铁的制备、聚合硅酸的制备以及聚硅酸铝铁的制备;(1)原料选取:所用原料及其重量百分比为:Fe2O3含量为50%的炼铁废渣40%,Fe2O3含量为10%、Al2O3含量为30%、SiO2含量为60%的粉煤灰60%;(2)粉煤灰的焙烧:将粉煤灰置于高温炉中,在850℃的条件下,焙烧12小时;(3)焙烧后的粉煤灰的处理:将焙烧后的粉煤灰置于占未经焙烧的粉煤灰总重量的400%的、由浓度为15%的HCl和浓度为25%的H2SO4组成的、配置比例各为50%的混合酸中,在90℃的条件下,浸渍2小时,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的Al3+和Fe2+的含量,再将滤渣在200℃的条件下烘干备用;(4)滤渣处理:将烘干后的滤渣用占烘干后的滤渣总重量的1500%的、浓度为20%的NaOH溶液,在165℃,压力为0.6MPa的条件下溶解,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的SiO3 2-浓度;(5)炼铁废渣的酸浸液的制备:将炼铁废渣置于占炼铁废渣总重的250%的、浓度为25%的H2SO4溶液中,在90℃的条件下,浸渍2小时,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的Fe2+的含量;(6)聚合铝铁的制备:将步骤(5)制取的滤液逐渐加入步骤(3)制取的滤液中,使所形成的混合液中的Al3+和Fe2+的摩尔比为1∶1,再用固体Na2CO3在搅拌的条件下,将混合液的PH值调节至4,然后继续搅拌2.5小时,再将混合液静置4小时,即得到聚合铝铁溶液;(7)聚合硅酸的制备:将步骤(4)制取的滤液用去离子水稀释,使SiO3 2-浓度为10%,再用25%的H2SO4将稀释后的滤液的PH值调节至3.5,在20℃的条件下静置4小时,即得到聚合硅酸溶液;(8)聚硅酸铝铁的制备:将步骤(6)制取的聚合铝铁溶液加入步骤(7)制取的聚合硅酸溶液中,形成混合液,再用固体Na2CO3在搅拌的条件下,将混合液的PH值调节至4,在20℃的条件下静置3小时,即得到聚硅酸铝铁成品,然后将成品密闭包装。
实施例3:一种聚硅酸铝铁的合成方法,包括聚合铝铁的制备、聚合硅酸的制备以及聚硅酸铝铁的制备;(1)原料选取:所用原料及其重量百分比为:Fe2O3含量为45%的炼铁废渣30%,Fe2O3含量为7%、Al2O3含量为25%、SiO2含量为50%的粉煤灰70%;(2)粉煤灰的焙烧:将粉煤灰置于高温炉中,在825℃的条件下,焙烧8小时;(3)焙烧后的粉煤灰的处理:将焙烧后的粉煤灰置于占未经焙烧的粉煤灰总重量的355%的、由浓度为15%的HCl和浓度为25%的H2SO4组成的、配置比例各为50%的混合酸中,在85℃的条件下,浸渍1.5小时,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的Al3+和Fe2+的含量,再将滤渣在150℃的条件下烘干备用;(4)滤渣处理:将烘干后的滤渣用占烘干后的滤渣总重量的1250%的、浓度为20%的NaOH溶液,在160℃,压力为0.55MPa的条件下溶解,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的SiO3 2-浓度;(5)炼铁废渣的酸浸液的制备:将炼铁废渣置于占炼铁废渣总重的225%的、浓度为25%的H2SO4溶液中,在85℃的条件下,浸渍1.7小时,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的Fe2+的含量;(6)聚合铝铁的制备:将步骤(5)制取的滤液逐渐加入步骤(3)制取的滤液中,使所形成的混合液中的Al3+和Fe2+的摩尔比为1∶1,再用固体Na2CO3在搅拌的条件下,将混合液的PH值调节至3.5,然后继续搅拌2.25小时,再将混合液静置3小时,即得到聚合铝铁溶液;(7)聚合硅酸的制备:将步骤(4)制取的滤液用去离子水稀释,使SiO3 2-浓度为9%,再用25%的H2SO4将稀释后的滤液的PH值调节至3,在20℃的条件下静置3小时,即得到聚合硅酸溶液;(8)聚硅酸铝铁的制备:将步骤(6)制取的聚合铝铁溶液加入步骤(7)制取的聚合硅酸溶液中,形成混合液,再用固体Na2CO3在搅拌的条件下,将混合液的PH值调节至3.5,在20℃的条件下静置2.5小时,即得到聚硅酸铝铁成品,然后将成品密闭包装。
实施例4:一种聚硅酸铝铁的合成方法,除在步骤(7)中,在搅拌的条件下,把稀释后的滤液往定量的25%的H2SO4溶液中加外(稀释后的滤液同25%的H2SO4溶液的重量比为1∶1),其余同实施例1。
实施例5:一种聚硅酸铝铁的合成方法,除在步骤(7)中,在搅拌的条件下,将稀释后的滤液往定量的25%的H2SO4溶液中加外(稀释后的滤液同25%的H2SO4溶液的重量比为1∶1),其余同实施例2。
实施例6:一种聚硅酸铝铁的合成方法,除在步骤(7)中,在搅拌的条件下,将稀释后的滤液往定量的25%的H2SO4溶液中加外(稀释后的滤液同25%的H2SO4溶液的重量比为1∶1),其余同实施例3。
Claims (2)
1、一种聚硅酸铝铁的合成方法,包括聚合铝铁的制备、聚合硅酸的制备以及聚硅酸铝铁的制备;其特征在于:(1)原料选取:所用原料及其重量百分比为:Fe2O3含量为40%--50%的炼铁废渣20%--40%,Fe2O3含量为4%--10%、Al2O3含量为20%--30%、SiO2含量为40%--60%的粉煤灰60%--80%;(2)粉煤灰的焙烧:将粉煤灰置于高温炉中,在800℃-850℃的条件下,焙烧4-12小时;(3)焙烧后的粉煤灰的处理:将焙烧后的粉煤灰置于占未经焙烧的粉煤灰总重量的350%--400%的、由浓度为15%的HCl和浓度为25%的H2SO4组成的、配置比例各为50%的混合酸中,在80℃-90℃的条件下,浸渍1.5-2小时,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的Al3+和Fe2+的含量,再将滤渣在100℃-200℃的条件下烘干备用;(4)滤渣处理:将烘干后的滤渣用占烘干后的滤渣总重量的1000%--1500%的、浓度为20%的NaOH溶液,在155℃-165℃,压力为0.5-0.6MPa的条件下溶解,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的SiO3 2-浓度;(5)炼铁废渣的酸浸液的制备:将炼铁废渣置于占炼铁废渣总重的200%--250%的、浓度为25%的H2SO4溶液中,在80℃-90℃的条件下,浸渍1.5-2小时,然后过滤,取滤液备用,并对滤液用常规方法分析计算其中的Fe2+的含量;(6)聚合铝铁的制备:将步骤(5)制取的滤液逐渐加入步骤(3)制取的滤液中,使所形成的混合液中的Al3+和Fe2+的摩尔比为1∶1,再用固体Na2CO3在搅拌的条件下,将混合液的PH值调节至3-4,然后继续搅拌2-2.5小时,再将混合液静置2-4小时,即得到聚合铝铁溶液;(7)聚合硅酸的制备:将步骤(4)制取的滤液用去离子水稀释,使SiO3 2-浓度为8%--10%,再用25%的H2SO4将稀释后的滤液的PH值调节至2-3.5,在20℃的条件下静置2-4小时,即得到聚合硅酸溶液;(8)聚硅酸铝铁的制备:将步骤(6)制取的聚合铝铁溶液加入步骤(7)制取的聚合硅酸溶液中,形成混合液,再用固体Na2CO3在搅拌的条件下,将混合液的PH值调节至3.5-4,在20℃的条件下静置2-3小时,即得到聚硅酸铝铁成品,然后将成品密闭包装。
2、如权利要求1所述一种聚硅酸铝铁的合成方法,其特征在于:在步骤(7)中,在搅拌的条件下,把稀释后的滤液往25%的H2SO4溶液中加,稀释后的滤液同25%的H2SO4溶液的重量比为1∶1。
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