一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法

本发明属于煤矸石的无害化、资源化利用，通过加碱焙烧-酸浸-聚合等步骤制备具有更高附加价值的聚硅酸铝铁絮凝剂。

背景技术：

1、煤矸石是夹在煤系地层中的岩石，在煤炭开采和洗选加工过程中产生，产生量约占煤炭开采量的5%~25%。

2、煤矸石中含有丰富的sio2、al2o3和fe2o3等成分，用其制备聚硅酸铝铁絮凝剂处理化工废水，不仅节约了成本，而且对于节约资源、改善环境、提高经济和社会效益具有重大的现实意义和长远的战略意义。

技术实现思路

1、针对煤矸石变废为宝，资源化利用的问题，本发明提供一种“加碱焙烧-酸浸-聚合”的方法制备聚硅酸铝铁絮凝剂，并应用于实际氟化工废水的处理。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，所述方法包括以下步骤：

3、（1）粉碎：将块状煤矸石经破碎后筛分成煤矸石粉末；

4、（2）加碱焙烧：将煤矸石粉末与碳酸钠混合后，置于马弗炉中高温焙烧活化，停炉自然冷却后取出得到焙烧产物a；

5、（3）酸浸：取经焙烧活化后的产物a分散在3 mol/l的盐酸溶液中，酸浸反应1.5~2.5 h后对固液混合物进行离心，得到的上清夜为滤液b；

6、（4）聚合：滤液b用1 mol/l的氢氧化钠溶液调整ph值，于50℃~65℃下聚合后放入烘箱中烘干，即得到固体聚硅酸铝铁絮凝剂产品。

7、上述方法仅需一步浸出工序，使硅酸自聚与铁、铝离子的共聚同时进行，操作相比于酸浸之后碱浸并将酸浸液和碱浸液混合的工序更简单易行，节约了成本。且制备出的聚硅酸铝铁絮凝剂的杂质较少，絮凝效果较好。

8、优选的，上述的一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，步骤（1）中，将煤矸石粉碎至粒度为-0.125 mm。

9、优选的，上述的一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，步骤（2）中，焙烧活化时碳酸钠的添加量为40%~60%。

10、优选的，上述的一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，步骤（2）中，所述的高温焙烧，焙烧温度为750℃~850℃，焙烧时间为1.5h~2.0h。

11、优选的，上述的一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，步骤（3）中，焙烧产物a与盐酸溶液的固液比为1:5~1:7g/ml。

12、优选的，上述的一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，步骤（3）中，酸浸温度为50℃~60℃。

13、优选的，上述的一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，步骤（4）中，聚合时利用1mol/l的氢氧化钠溶液将滤液b的ph值调节到3.0~3.6。

14、优选的，上述的一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，步骤（4）中，聚合时间为60min~100min。

15、本发明的有益效果是：

16、1.本发明，提供一种利用煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，选用的煤矸石含有丰富的硅源、铝源、铁源，能够高效利用煤矸石，减少煤矸石大量堆存对环境带来危害；

17、2.本发明，工艺简单，工艺成本低，材料廉价易得，反应条件和设备易于满足，且实用性高；

18、3.本发明，转化率高。目前有较多煤矸石转化为絮凝剂的研究是将其转化为单一元素的絮凝剂，而本发明充分利用煤矸石中的有效物质，将其转化为含煤矸石具有的所有有价元素的无机高分子复合絮凝剂，充分利用原料；

19、4.本发明制备出的絮凝剂絮凝效果显著，对氟化工废水、煤化工废水、煤泥水和染料废水等多种废水都有很强的除浊、除色能力，形成的絮体大而密实，且沉降速度快。对废水的絮凝作用机理包括吸附架桥、网捕卷扫与电中和作用三种途径。

技术特征：

1.一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，其特征在于，步骤（1）中，将煤矸石粉碎至粒度为-0.125 mm。

3.根据权利要求1所述的一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，其特征在于，步骤（2）中，焙烧活化时碳酸钠的添加量为40%~60%。

4.根据权利要求1所述的一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的高温焙烧活化，焙烧温度为750℃~850℃，焙烧时间为1.5 h~2.0 h。

5.根据权利要求1所述的一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，其特征在于，步骤（3）中，焙烧产物a与盐酸溶液的固液比为1:5~1:7 g/ml。

6.根据权利要求1所述的一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，其特征在于，步骤（3）中，酸浸温度为50℃~60℃。

7.根据权利要求1所述的一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，其特征在于，步骤（4）中，聚合时利用1 mol/l的氢氧化钠溶液将滤液b的ph值调节到3.0~3.6。

8.根据权利要求1所述的一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，其特征在于，步骤（4）中，聚合时间为60 min~100 min。

9.权利要求1所述的聚硅酸铝铁絮凝剂在处理氟化工废水、煤化工废水、煤泥水或者染料废水中的应用。

技术总结
本发明公开了一种由煤矸石制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法。通过加碱焙烧‑酸浸‑聚合的步骤制成具有高附加值的聚硅酸铝铁絮凝剂，对于实现矿区煤矸石“资源化”、“无害化”、“减量化”具有重要意义。具体实现方法如下：首先将煤矸石磨细过筛加入碳酸钠进行高温焙烧，得到产物A，将产物A分散在酸液中进行酸浸，酸浸后通过离心的方式对固液混合物进行分离得到滤液B，将滤液B利用NaOH溶液调节pH值后聚合一段时间，再烘干即得到聚硅酸铝铁絮凝剂。本发明工艺简单，节约成本，絮凝效果显著，实现了对煤矸石的资源化利用。

技术研发人员：赵雪淞,迟爽,张雨涵,尚宝月
受保护的技术使用者：辽宁工程技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11