用煤渣粉生產複合絮凝劑的方法
2023-07-19 11:26:16
專利名稱：用煤渣粉生產複合絮凝劑的方法
技術領域：
本發明是一種化學物質-用經粉碎成80目以上的煤渣生產複合絮凝劑的方法，這種絮凝劑主要用於自來水和各種工業廢汙水或生活廢汙水的淨化處理。
檢索資料(1)CN86104833;
(2)「實用化學合成手冊」劉德信等編，1986年山東大學出版社，第六章水處理劑第四節絮凝劑;
(3)「全國新產品」1987年第8期「粉煤灰新材料的開發和應用」;
(4)「全國新產品」1988年第一期「粉煤灰的開發和綜合利用」。
目前，用煤渣或粉煤灰(經粉碎)生產複合絮凝劑的方法，在國內外尚未見於專利。即使有關雜誌上提到可以從「含鋁、鐵的廢渣或煤矸石中生產水處理劑(見資料(1))」等話也是一言帶過，並未介紹具體的工藝方法。由於這種工藝方法實施較困難，許多科技人員做過多次試驗而半途夭折，終未成功。只有用沸騰爐渣制聚合氯化鋁的方法(見資料(2))和本發明近似，但其原材料、反應劑、操作方法、工藝流程和本發明不同，就是「高聚合鋁鐵絮凝劑的生產方法」(資料(1))這一專利申請技術，其所依據的生產原料和主要利用聚合劑複製(再生)加工的工藝方法與本發明也不相同。
本發明的目的是利用被視為社會一大公害的工業燃煤渣或電站排出的粉煤灰(陳年的煤渣、煤灰為最佳)中所含的有效化學成份，經粉碎後使用一系列的物理和化學方法來生產高效能的淨水用複合絮凝劑。
用本發明的方法生產的複合絮凝劑為重聚合氯化鋁、鐵等混合型產品，其化學式為AlCl3、FeCl3、Aln(OH)mCl3n-m、Fen(OH)mCl3n-m、
其特徵是用煤渣粉作原料，經粉碎加溫後用鹽酸浸取並攪拌，加適量水攪拌過濾得出溶液，再加入適量添加劑和硫酸進行催化，進入聚合池用NaOH作聚合劑進行重聚合，使其聚合度趨近於極限，產品呈黃褐色或灰褐色溶液。
圖1是複合絮凝劑的生產工藝流程示意圖，下面結合附圖對生產工藝進行詳細敘述如圖示。1.用工業燃煤煤渣或電站鍋爐排出的粉煤灰經粉碎為80目以上的細顆粒作為主要原料(利用煤渣粉中的有效元素Fe2O3和Al2O3…)加溫到50～150℃後倒入鹽酸(HCl濃度為28-31%，重量比為40-50%)池中進行攪拌，再加適量水攪拌，實行浸取反應。浸取反應溫度保持10-50℃，每4～6小時攪拌一次，整個浸取反應時間為4～75小時，此時的化學反應為
浸取反應充分後按4～5次加水過濾，濾液進入第二工序。濾渣(粉狀煤灰)可供制磚或作建築用材的輔料或作水泥添加劑等使用。
2.將浸取反應加水4～5次過濾後得到的溶液輸入溶解池，其方法是邊過濾邊輸送，同時添入硫酸及催化劑，所添入的催化劑(廢鋁屑)及硫酸，其數量是添加劑-廢鋁屑(Al)1-4%(相對於煤渣粉的重量比)、硫酸(H2SO4)1.7～2.2%(重量比)，也可將添加劑和硫酸在過濾溶液輸送前按量預先投入溶解池進行催化。由於溶液中尚有部分鹽酸(HCl)，此時的化學反應為
3.將溶解催化後的溶液輸入有聚合劑NaOH的容器進行重聚合併調PH值，這時的反應很複雜，主要形成鹼式氯化鋁Aln(OH)mCl3n-m，鹼式氯化鐵Fen(OH)mCl3n-m，此外，溶液中還有正鹽AlCl3、FeCl3，復鹽，鹼式硫酸鋁Aln(OH)m(SO4)12(3n-m)]]>、鹼式硫酸鐵Fen(OH)m(SO4)12(n-m)]]>，含硫酸基的聚氯化鋁、含硫酸基的聚氯化鐵
……等。式中隨著n、m、x不斷增加，直到溶液呈黃褐色或灰褐色的聚合極限為止。
4.為便於包裝、運輸和儲存，可將溶液狀產品在110℃以上的溫度條件下進行乾燥除去其中水份，即得到固態產品。
本生產方法所需原材料和配製方法如下1.備料(1)80目以上煤渣粉，其中主要成份Al2O3＞25%;Fe2O3＞5%;
(2)濃度為28-31%的鹽酸溶液(工業純);
(3)濃度為50%的氫氧化鈉(NaOH)溶液;
(4)濃度為90-95%的硫酸(H2SO4)(工業純);
(5)添加劑-廢鋁屑(Al)。
2.配製方法(重量比)(1)煤渣粉或粉煤灰為主體(100%);
(2)鹽酸(HCl)40-50%;
(3)硫酸(H2SO4)1.7～2.2%;
(4)廢鋁屑(Al)1-4%;
(5)氫氧化鈉(NaOH)15-20%;
(6)水適量。
按照本發明所提出的複合絮凝劑在使用於淨水生成氫氧化鋁/鐵之前具有較強的聚合度和電荷值的可溶性鋁/鐵化合物，它既是鋁/鐵離子(Al3+/Fe3+)水解和縮聚反應的中間產物，又是離子型的高分子電解質。在酸性溶液中，它們是以水化配離子[Al(H2O)6]3+、[Fe(H2O)6]3+存在，當溶液pH值不斷增高時，隨著OH基增加，促進配離子內的配位水離解，從而引起質子遷移作用，借OH基架橋聯結成二聚體、三聚體，多聚體與相應的Cl-縮聚成為聚氯化鋁[Al2(OH)nCl6-n]m、聚氯化鐵[Fe2(OH)nCl6-n]m。
由於本發明之工藝流程中加入微量H2SO4，則絮凝劑溶液中有陰離子基團SO2-4存在，再由於聚陽離子的水解和縮聚作用，使多核電解質內產生聚合體之間架橋發生重聚合作用而生成含硫酸基的聚氯化鋁硫酸基的聚氯化鋁
、含硫酸基的聚氯化鐵
……等。
本發明生產的複合絮凝劑在用於水處理時，Al3+、Fe3+等離子水解形成Al(OH)3和Fe(OH)3等膠狀沉澱同機械雜質一起沉降，得到清水。由於絮凝力很高，淨化能力強，與市售的傳統絮凝劑相比具有如下優點1.絮凝反應迅速完全，不受水溫、pH值、濁度(含沙量可高達40-60克/升)和碰撞機率的影響及制約，可使水體的pH值適用範圍擴大到5-14之間，不降低出水的pH值。絮凝體粗大，強度高，不易碎，重凝力強，絮凝沉澱，吸附淨化迅速而且有很強的脫色作用。
2.淨化處理工藝簡單，耗藥量小，沉澱水過濾性好，濾渣含水率低易脫水，壓縮性好，能吸附除去水中多種汙染雜質，使水質明顯地得到提高，殘留鋁離子含量極低。
3.在高濁度水處理中，絮凝反應時間5-10秒內完成，最大渾液面沉降速度為10毫米/秒，可不添任何助凝劑而一次性淨化。在低濁度水處理中，絮凝反應一般為40秒即可完成。
4.本複合絮凝劑無毒，無腐蝕性，淨化操作安全簡便。
5.生產絮凝劑後的廢渣可用來制磚、水泥及建築用材，精選漂珠，玻璃微珠等，實現粉煤灰的綜合利用深加工，為煤渣的開發與綜合利用開闢出一條新途徑。
權利要求
1.一種用於水處理的複合絮凝劑的生產方法，用該方法生產的複合絮凝劑為重聚合氯化鋁、鐵等混合型產品，其化學式為AlCl3、FeCl3、Aln(OH)mCl3n-m、Fen(OH)mCl3n-m、
其特徵是用煤渣粉作原料，經粉碎加溫後用鹽酸浸取並攪拌，再加適量水攪拌過濾得出溶液，再加入適量添加劑和硫酸作催化，再進入聚合池用NaOH作聚合劑進行重聚合，使其聚合度趨近於極限，產品呈黃褐色或灰褐色溶液。
2.根據權利要求1所述的複合絮凝劑的生產方法，其特徵是該生產方法的工藝流程為第一步將陳年煤渣或陳年粉煤灰粉碎加溫後倒入鹽酸池進行攪拌，再加適量水進行攪拌，每4～6小時攪拌一次，實行浸取反應，其化學反應為第二步加水過濾，在過濾溶液中，邊過濾邊加入添加劑和硫酸並輸入溶解池進行溶解催化，化學反應為第三步將催化後溶液輸入聚合池，以NaOH為聚合劑進行重聚合反應，產物為[Al2(OH)nCl6-n
[Fe2(OH)nCl6-n
……等，溶液呈黃褐色或灰褐色液體產品，第四步是將液體產品進行乾燥除去其中水份就得到固態產品。
3.根據權利要求1、2所述的複合絮凝劑的生產方法，其特徵是(1)該方法的原料加溫溫度為50-150℃;(2)該方法的浸取溫度為10-50℃，浸取時間為4-75小時;(3)溶液乾燥溫度為大於110℃。
4.根據權利要求1、2所述的複合絮凝劑的生產方法，其特徵是其原料和配料為(重量比)(1)80目以上煤渣粉或粉煤灰作為100%;(2)鹽酸(HCl)40-50%;(3)硫酸(H2SO4)1.7～2.2%;(4)鋁屑(Al)1-4%;(5)氫氧化鈉(NaOH)15-20%;(6)水適量。
5.根據權利要求1、2所述的複合絮凝劑的生產方法，其特徵是原料和配料的配製方法(1)陳年煤渣粉或陳年粉煤灰，其中主要成份Al2O3＞25%，Fe2O3＞5%;(2)鹽酸(HCl)濃度為28-31%(工業純);(3)硫酸(H2SO4)濃度為90-95%(工業純);(4)NaOH配製成濃度為50%的溶液;(5)廢鋁屑(Al)。
6.根據權利要求1、2所述的複合絮凝劑的生產方法，其特徵是產品在使用時的化學反應過程為Al3+、Fe3+等陽離子水解形成Al(OH)3和Fe(OH)3等膠狀沉澱同機械雜質一起沉降得到清水。
全文摘要
本發明推出一種新型化工工藝，用被認為工業一大公害之煤渣作原料生產複合絮凝劑，化廢為寶。該工藝以特定的物理和化學方法將含於煤渣中的有效元素置換出來，再用添加劑和氫氧化鈉進行重聚合，使聚合度趨近於極限。溶液呈黃褐色或灰褐色，也可經乾燥後製成固態產品。其絮能效果優良，用於自來水和工業及生活廢汙水處理方面具有用藥量少，成本低廉，淨化迅速，水質好而且有較強有脫色作用等優點。
文檔編號C02F1/52GK1035623SQ8910587
公開日1989年9月20日 申請日期1989年3月2日 優先權日1989年3月2日
發明者周天保 申請人:周天保