[发明专利]一种粉煤灰多元素协同利用制备絮凝剂和多孔材料的方法

说明书

一种粉煤灰多元素协同利用制备絮凝剂和多孔材料的方法，属于粉煤灰利用的资源与环境领域，可解决现有技术能耗高物耗高、工艺复杂繁琐，铝硅利用率低的问题，包括以下步骤：粉煤灰与酸溶液按比例混合，加热搅拌反应，固液分离得到一次酸浸液和一次酸浸滤饼；酸浸滤饼与氢氧化钠溶液混合，加热搅拌反应，固液分离得到碱浸液和碱浸滤饼；碱浸滤饼与酸溶液混合进行酸浸，加热搅拌反应，通过固液分离得到二次酸浸液和二次酸浸滤饼；二次酸浸滤饼干燥研磨，形成铝硅多孔材料；酸浸液和混合溶液混合后，调节pH值，搅拌，老化，过滤、洗涤、干燥得到聚硅酸铝铁絮凝剂。本发明充分利用粉煤灰中的所有组分，对粉煤灰高附加值和多元化利用具有重大意义。

技术领域

本发明属于粉煤灰利用的资源与环境领域，具体涉及一种粉煤灰多元素协同利用制备絮凝剂和多孔材料的方法。

背景技术

粉煤灰是燃煤电厂通过布袋除尘装置捕集获得的主要固体废弃物。我国燃煤电厂每年排放的粉煤灰约6亿吨，而且还在以每年0.8亿~1亿吨的速度增加。粉煤灰大量堆存，对人体健康和生态环境造成严重威胁。粉煤灰中含有40~60%的SiO₂，30~50%的Al₂O₃，3~5%的Fe₂O₃，这些化学组成使得粉煤灰可替代天然矿产制备一些功能材料，从而实现粉煤灰的资源化利用。以粉煤灰为原料，通过多元素协同利用制备絮凝剂和多孔材料是实现粉煤灰高附加值利用的方式之一。

目前使用粉煤灰制备的絮凝剂主要为铝、铁复合系无机絮凝剂，专利CN103382044A“一种采用粉煤灰与酸洗废液制备复合絮凝剂的方法”中，先将粉煤灰进行Na₂CO₃焙烧活化，然后加入酸洗废液进行酸浸得到酸浸滤液和滤渣，酸浸渣再加入到碱性溶液中煮沸得到硅酸钠溶液，然后加酸聚合得到聚硅酸溶液，最后加入酸浸液搅拌熟化得到复合絮凝剂。该方法中粉煤灰需要进行碱焙烧活化，物耗能耗较高。专利CN1594082“聚合酸铝铁的特殊合成工艺”和专利CN101948143A“一种利用粉煤灰制备聚合硅酸氯化铝铁的方法”中，首先将粉煤灰进行焙烧活化，然后使用酸进行浸渍，得到酸浸滤液和滤渣，滤渣用NaOH溶液溶解，得到滤液。将炼铁废渣酸浸液（或加入FeCl₃）和粉煤灰酸浸液混合得到聚合铝铁，加入碱浸液后得到聚硅酸铝铁。该方法中粉煤灰需焙烧、碱浸温度、压力均有要求，能耗较高，最终碱浸渣也没有得到充分的利用，容易产生二次污染。专利CN106315603A“一种聚合硅酸铝铁的制备方法”中，先将粉煤灰与强酸溶液反应，分离得到固相和铁铝盐溶液，然后将铁铝盐溶液和强碱反应得到铁铝氢氧化物溶胶，将固相和强碱溶液反应得到硅酸盐溶液，硅酸盐溶液再和强酸反应得到聚硅酸溶胶，加入铁铝氢氧化物最终得到聚硅酸溶胶。这种方法先强酸酸浸，再与强碱反应得到溶胶，势必造成酸、碱的耗量大，加大了生产成本。专利CN102452709A“一种粉煤灰复合絮凝剂及其制备方法”中将粉煤灰和盐酸混合在超声波中进行改性，使用丙烯酰胺单体和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯单体为原料合成有机高分子絮凝剂，最后将改性粉煤灰与合成的有机高分子絮凝剂进行复配得到粉煤灰复合絮凝剂。这种方法中絮凝剂的主体为有机物合成物，若不能进行回收利用，将对环境造成更大的污染，而且粉煤灰作为添加剂，掺量受到限制。