[發(fā)明專利]一種用粉煤灰生產(chǎn)的復(fù)合混凝劑及其制備方法和應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910049541.2
• 申請日: 2009-04-17
• 公開（公告）號: CN101525174A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉榮;梁金奎;廖代華;王晶;何紹剛;金鳴林;房永征;陳麒忠
• 申請（專利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;攀枝花鋼鐵(集團)公司
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于粉煤灰綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用粉煤灰生產(chǎn)的復(fù)合混凝劑及其制備方法和應(yīng)用

背景技術(shù)

混凝劑分為無機混凝劑、有機混凝劑兩大類，品種繁多，其發(fā)展趨勢是從低分子到高分子、由單一型到復(fù)合型，逐步向廉價實用、無毒高效的方向發(fā)展。聚硅酸鹽類無機高分子復(fù)合混凝劑是在活化硅酸及傳統(tǒng)的鋁鹽、鐵鹽等混凝劑基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型高效水處理劑，由于綜合了聚硅酸粘結(jié)、聚集、吸附架橋效能，以及鋁鹽混凝劑絮體大、脫色性能好，鐵鹽混凝劑絮體密實、沉降速度快等特點，在除濁、脫色、去除有機物等方面較同類其它品種有更好的效果，在工業(yè)用水預(yù)處理、各類工業(yè)廢水和生活污水的處理等方面有著廣闊的應(yīng)用前景，且價格適宜，成為國內(nèi)外無機高分子混凝劑的一大研究熱點。

目前水處理過程中最經(jīng)濟簡便、應(yīng)用廣泛的是混凝沉降法，其效果的好壞往往決定后續(xù)工藝流程的運行工況、最終出水水質(zhì)和成本費用，而混凝劑的選用是決定混凝沉降效果好壞的關(guān)鍵。因此，新型、高效、低毒、多功能的混凝劑是水處理高新技術(shù)發(fā)展的重要研究開發(fā)領(lǐng)域。

我國粉煤灰排放量巨大，粉煤灰的高效高附加值資源化利用已經(jīng)成為我國急需解決的重要研究課題。粉煤灰化學(xué)組成中富含無機高分子復(fù)合混凝劑的基本元素，是制備無機高分子復(fù)合混凝劑的良好原料。充分利用粉煤灰中的有價成份，制備復(fù)合型無機高分子混凝劑是粉煤灰高附加值利用的一條有效途徑。

目前利用粉煤灰制備無機高分子混凝劑存在硅鋁鐵浸出率不高等問題。

對于本發(fā)明的利用粉煤灰生產(chǎn)無機復(fù)合混凝劑，目前尚未見文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種通過提取粉煤灰中硅鋁鐵制備新型復(fù)合混凝劑，以提高粉煤灰的利用價值，以廢治廢，降低成本，克服目前混凝劑生產(chǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀中存在的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案

本發(fā)明采用特有的焙燒--活化--酸浸--堿浸--中和共聚的獨特現(xiàn)代工藝技術(shù)，利用粉煤灰生產(chǎn)高聚合復(fù)合混凝劑，所得產(chǎn)品實際是成分為聚硅酸硫酸鋁鐵的一種無機復(fù)合型混凝劑。

本發(fā)明依據(jù)的原理

由于粉煤灰中的硅鋁以莫來石3Al₂O₃·2SiO₂形式存在，其SiO₂-Al₂O₃鍵鍵能高，鍵聚合度大，在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，活性較低，導(dǎo)致硅鋁的浸出率比較低。用蘇打和粉煤灰混合焙燒活化，打開SiO₂-Al₂O₃鍵，使粉煤灰中的硅、鋁轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚暂^大的可溶性硅酸鹽和鋁酸鹽無定型體或晶體，從而提高粉煤灰中硅鋁的浸出率；球磨時產(chǎn)生的摩擦、碰撞、沖擊、剪切等機械力使顆粒粉碎、尺寸減小的同時，引起物質(zhì)的晶格缺陷、畸變、結(jié)晶度降低甚至變?yōu)闊o定型物質(zhì)，以及物化性能發(fā)生改變，使粉煤灰表面活化能提高，從而起到機械活化作用。

一種用粉煤灰生產(chǎn)復(fù)合混凝劑的方法，它包括如下步驟：

(1)、焙燒：室溫下，在容器中將粉煤灰和蘇打粉混合均勻后，升溫至750℃～900℃進行焙燒，升溫速度控制為8℃/min～12℃/min，焙燒時間為20min～40min；焙燒完畢，自然冷卻到室溫；

粉煤灰和蘇打粉混合總量中蘇打粉的質(zhì)量百分比為40％～60％；

(2)、活化：將步驟(1)焙燒料用破碎機破碎后，再用球磨機機械活化，轉(zhuǎn)速為220rpm，料球比為1∶3，活化時間為2.5h，后進行篩分；

(3)、酸浸：將步驟(2)所得的粉煤灰熟料用濃度為2～4mol/L硫酸溶液按質(zhì)量百分比為5～25％的礦漿濃度進行酸浸，溶解出步驟(2)所得粉煤灰熟料中的硅鋁鐵等元素，浸出時間為2～3h，浸出溫度為室溫，浸出過程須在200r/min攪拌下完成；其中所用的粉煤灰熟料的粒徑小于0.074mm；

(4)、堿浸：將步驟(2)所得的粉煤灰熟料用濃度為2～4mol/L氫氧化鈉溶液按質(zhì)量百分比為5～20％的礦漿濃度進行堿浸，溶解出步驟(2)所得粉煤灰熟料中的硅鋁等元素，浸出時間為2～3h，浸出溫度為70℃～90℃，浸出過程須在200r/min攪拌下完成；

(5)、中和共聚：將步驟(3)中所得的酸性浸出液和步驟(4)中所得的堿性浸出液按體積比為1∶1～3在常溫下進行聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)時間為1～24h，即得復(fù)合混凝劑；

上述制備方法中最終所得的復(fù)合混凝劑為聚硅酸硫酸鋁鐵的一種無機復(fù)合型混凝劑，混凝劑中(Fe+Al)/Si的物質(zhì)的量比為1.5～4.0∶1。