[发明专利]一种由粉煤灰制备聚硅酸铝铁复合混凝剂的方法

说明书

本发明公开一种由粉煤灰制备聚硅酸铝铁复合混凝剂的方法。通过焙烧‑酸浸‑碱熔‑中和共聚等步骤制成具有更高附加价值的聚硅酸铝铁复合型混凝剂，属于粉煤灰的无害化、资源化利用技术领域。具体实现方法如下：首先将粉煤灰磨细过筛加入氧化钙进行高温焙烧，之后酸化过滤，得到的滤液与三氯化铁或三氯化铝聚合形成聚铝铁，滤渣洗净晾干加碱，并用酸和蒸馏水冲洗得到硅酸钠溶液，将其酸化聚合得到聚硅酸。然后将聚硅酸与刚刚得到的聚铝铁搅拌以一定的物质的量比混合得到目标产物聚硅酸铝铁。本发明具有制备工艺简单，成本低廉，混凝效果显著，环保清洁，资源利用率高，产物混凝剂除浊、除色、除COD能力强，形成絮体大而密实，沉降速度快等特点。

技术领域

本发明属于粉煤灰的无害化、资源化利用技术领域，通过焙烧-酸浸-碱熔-中和共聚等步骤制成具有更高附加价值的聚硅酸铝铁复合型混凝剂。

背景技术

我国是产煤大国，以煤炭为电力生产基本原料。但是，随着我国电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加。粉煤灰如果不妥善处理就会毒害生物，减少生物多样性并且引起大气污染，水体污染等诸多问题。因此，怎样将粉煤灰变废为宝，变害为利成为了我国经济建设与环境保护平衡发展的道路中重要的一环。

目前，我国产生的粉煤灰利用情况有所改观，从过去的路基、填方、混凝土掺和料、土壤改造等方面的应用，发展到在水泥原料、水泥混合材、大型水利枢纽工程、泵送混凝土、大体积混凝土制品、高级填料等高级化利用途径。

但是，我国粉煤灰的资源利用情况仍不容乐观。目前，我国粉煤灰仍有数亿吨闲置在以煤炭发电为主要电力来源的省份，如山西，内蒙古等，而且我国人均需电量还将持续增长，这也就意味着粉煤灰的利用刻不容缓。目前粉煤灰主要用来生产粉煤灰水泥、粉煤灰砖、粉煤灰硅酸盐砌块、粉煤灰加气混凝土及其他建筑材料，还可用作农业肥料和土壤改良剂，但缺点是转化效率不高，无法将粉煤灰所含有的全部价值彻底开发，而且得到的也一般是价格低廉的建材类产品，据市场调查显示，建材行业市场下滑严重，粉煤灰的市场需求量下降，导致销量和价格下滑。而且粉煤灰中含有大量的SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂，如果不加以应用造成资源的浪费。

所以目前综合处理粉煤灰的新型方式大体分为两种：一是大量的应用于道路工程，以解决粉煤灰的大量堆积问题；二是开发高附加值的利用技术，例如制成混凝剂。

发明内容

针对资源化利用粉煤灰，使其变废为宝的问题，本发明提供一种通过焙烧-酸浸-碱熔-中和共聚等步骤，制成具有更高附加价值的聚硅酸铝铁复合型混凝剂。本发明能够充分利用粉煤灰中各种元素，制备出的混凝剂混凝效果显著。

本发明采用的技术方案是：一种由粉煤灰制备聚硅酸铝铁复合混凝剂的方法，包括如下步骤：

1)粉碎：将粉煤灰粉碎；

2)活化：将粉煤灰与氧化钙混合后，置于马弗炉中高温焙烧，取出用冰水快速冷却；

3)酸化：取活化后的粉煤灰，在温度60-80℃，用质量分数为30-50％的盐酸酸浸反应1-2小时，过滤；

4)于步骤3)过滤所得滤液中，根据测得的Al和Fe含量，加入三氯化铁或三氯化铝，调节滤液中，按摩尔比，Al:Fe＝2:1，然后加碱调节pH至2-3，静置2小时，得聚铝铁溶液；

5)将步骤3)过滤所得滤渣洗净晾干，加碱浸渍，再过滤，得滤液；沉淀用体积比为1:1的盐酸溶液和刚煮沸的蒸馏水洗涤，得洗液，将滤液和洗液合并，于95-100℃下反应2-3小时，得聚硅酸；

6)将步骤4)所得聚铝铁溶液和步骤5)所得聚硅酸混合，搅拌，静置，得聚硅酸铝铁溶液；

7)调节聚硅酸铝铁溶液的pH至2-3，静置1天。