一種利用赤泥制備多元絮凝劑聯(lián)產(chǎn)復合白炭黑的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用赤泥制備多元絮凝劑聯(lián)產(chǎn)復合白炭黑的方法，屬于赤泥資源化利用領域；所要解決的技術問題為提供一種原材料易獲得、可大規(guī)模生產(chǎn)且成本低的制備赤泥基多元絮凝劑聯(lián)產(chǎn)復合白炭黑的方法；采用的技術方案為：第一步，對赤泥進行酸浸；第二步，將酸浸液與調聚劑混合制備聚合鋁鐵無機絮凝劑；第三步，將聚合鋁鐵無機絮凝劑與礦物材料和高分子材料混合，制得赤泥基多元絮凝劑；第四步：將第一步得到的酸浸渣在150～600℃下干燥2～12h后，制得復合白炭黑。
【專利說明】—種利用赤泥制備多元絮凝劑聯(lián)產(chǎn)復合白炭黑的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于赤泥綜合利用的【技術領域】。具體涉及一種利用赤泥制備多元絮凝劑聯(lián)產(chǎn)復合白炭黑的方法。
【背景技術】
[0002]赤泥是從鋁土礦中提取氧化鋁之后產(chǎn)生的廢渣，因多呈紅色，故被稱為赤泥。據(jù)統(tǒng)計，世界上氧化鋁工業(yè)每年產(chǎn)生的赤泥超過7000萬噸。而2009年中國的赤泥產(chǎn)生量就超過了 3000萬噸，并呈逐年增加之勢。國外氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)的赤泥原先主要填海堆存，近年來，隨著全球環(huán)保意識的增強，赤泥填海堆存被明令禁止，筑壩堆存已成為主要的排放方式。我國氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)受地理位置限制，多年來赤泥除少量應用于水泥生產(chǎn)外，大多濕法露天筑壩堆存，這不僅占用大量土地，耗費較多的堆場建設和維護費用，而且存在于赤泥中的堿向地下滲透，造成地下水體和土壤污染，裸露赤泥形成的粉塵隨風飛揚，污染大氣，對人類和動植物的生存造成負面影響，惡化生態(tài)環(huán)境。對赤泥進行綜合利用方面的研究勢在必行。但是，赤泥的綜合利用是一個世界性難題，目前，我國對赤泥的綜合利用率不到4%。赤泥已成為制約我國鋁業(yè)發(fā)展的一個重要因素，赤泥的綜合利用對于我國乃至世界鋁工業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展具有重要意義。[0003]為解決上述問題，國內外在赤泥的綜合利用方面進行了大量的試驗研究工作，如從赤泥中提取稀有金屬鈧(姜平國，梁勇，王鴻振.赤泥中回收稀有金屬[J].上海有色金屬，2006，I (27):36-39)，這在技術上是可行的，但是要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還存在技術與經(jīng)濟的矛盾，有待開發(fā)有效的可行性技術。孟鐵宏等利用赤泥制備絮凝劑(孟鐵宏，胡兆平，朱云勤.拜耳法赤泥改性-凝膠法制備聚合氯化鋁鐵研究[J].無機鹽工業(yè)，2009，(6):54-56)，但由于工藝復雜，成本較高，尚停留在試驗研究階段，未形成工業(yè)規(guī)模，不能徹底解決我國氧化鋁生產(chǎn)產(chǎn)生的大量赤泥所帶來的一系列問題。姚克瑜發(fā)明了一種廢棄赤泥的回收利用工藝(CN1164515)，從廢棄赤泥中提取多種物質。以上方法解決了環(huán)境保護與能源節(jié)約的問題，但存在工藝復雜、成本較高、可實施性差等不足。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術的不足，所要解決的技術問題為提供一種原材料易獲得、可大規(guī)模生產(chǎn)且成本低的制備赤泥基多元絮凝劑聯(lián)產(chǎn)復合白炭黑的方法。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為:一種利用赤泥制備多元絮凝劑聯(lián)產(chǎn)復合白炭黑的方法，按以下步驟進行。
[0006]第一步，對赤泥進行酸浸:將赤泥與酸性溶液按重量份之比為1:1~10混合后，在30~100°C下攪拌I~6h，抽濾得酸浸液和酸浸渣，所述酸性溶液中H+的摩爾濃度為0.5~4mol/L，所述酸浸液中所含鋁鐵金屬離子折算為氧化物的質量百分含量為:A1203，2~10% ;Fe203，2~10% ;余量為H2O和其它不可避免雜質離子；
[0007]第二步，制備聚合鋁鐵無機絮凝劑:將酸浸液與調聚劑混合后，在30~100°C下攪拌I~12h，停止攪拌，熟化6~24h，得到聚合鋁鐵無機絮凝劑，所述聚合鋁鐵絮凝劑所含鋁鐵金屬離子折算為氧化物的質量分數(shù)比為=Al2O3, 2~10% ;Fe203，2~10% ;余量為H2O和其它不可避免雜質離子；
[0008]第三步，制備赤泥基多元絮凝劑:將聚合鋁鐵無機絮凝劑與礦物材料和高分子材料混合后，在10~80°C下攪拌0.5~2h，得到多元絮凝劑，所述多元絮凝劑其成分按質量百分含量為礦物材料，3~10% ;高分子材料，I~10% ;A1203，2~10% ;Fe203，2~10% ；余量為H2O和其它不可避免雜質離子；
[0009]第四步:制備復合白炭黑:將第一步得到的酸浸渣在150~600°C下干燥2~12h后，得到的固體即為復合白炭黑。
[0010]第一步中所述的酸性溶液或為鹽酸、硫酸、硝酸和磷酸中的一種或幾種。
[0011]第二步中所述的調聚劑為氫氧化鈉、鋁酸鈣、氫氧化鉀、氨水和鋁酸鈉中的一種或幾種。
[0012]第二步中所述的聚合鋁鐵絮凝劑是堿化度大于50%的絮凝劑。
[0013]第三步中所述的礦物材料為膨潤土、硅藻土、海泡石和凹凸棒石中的一種或幾種。
[0014]第三步中所述的高分子材料或為淀粉，或為聚二甲基二烯丙基氯化銨，或為聚丙烯酰胺、或為羧甲基纖維素鈉。 [0015]第四步中所述的復合白炭黑中二氧化硅的質量百分含量大于70%。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果。
[0017]本發(fā)明以生產(chǎn)氧化鋁的廢渣一赤泥為原料，經(jīng)酸浸、水解、聚合、復合反應制備多元絮凝劑及聯(lián)產(chǎn)白炭黑，制備方法簡單，原料來源廣泛，是一種經(jīng)濟、節(jié)能和環(huán)保的工藝。本發(fā)明的絮凝劑集鋁鹽和鐵鹽絮凝劑的優(yōu)點于一體，解決了陽離子型絮凝劑與陰離子型絮凝劑不能穩(wěn)定共存的問題，兼具無機高分子絮凝劑與有機高分子絮凝劑的特點，具有多核結構，是聚鋁和聚鐵良好的替代品，在污水處理中用途廣泛，具有礬花形成快、絮體大而密實的特點，赤泥多元絮凝劑在油水界面上的選擇性吸附分布有助于破除水微乳膠體，特別適合凈化處理含油污水，可作為輔劑與破乳劑配合使用，減少破乳劑的用量，處理稠油污水和印染污水時，在不增加污水處理綜合費用的前提下，大幅度提高無機高分子類絮凝劑的絮減效果，。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]將25g赤泥和75ml30%鹽酸加入三口瓶中，在100°C下攪拌2h，抽濾得酸浸液和酸浸渣；將38鋁酸鈣加入到酸浸液中，在60°C下攪拌4h，熟化24h后得聚合鋁鐵絮凝劑；將48聚丙烯酰胺，IOg水化凹凸棒石，86g聚合鋁鐵絮凝劑混合反應，在50°C下攪拌Ih后得到多元絮凝劑；酸浸渣在150°C下烘干6h，得到復合白炭黑。復合白炭黑中SiO2含量為70.1%；
多元絮凝劑中各組分的質量百分含量為:
[0020]
【權利要求】
1.一種利用赤泥制備多元絮凝劑聯(lián)產(chǎn)復合白炭黑的方法，其特征在于按以下步驟進行: 第一步，對赤泥進行酸浸:將赤泥與酸性溶液按重量份之比為1:1~10混合后，在30~100°C下攪拌I~6h，抽濾得酸浸液和酸浸渣，所述酸性溶液中H+的摩爾濃度為0.5~4mol/L，所述酸浸液中所含鋁鐵金屬離子折算為氧化物的質量百分含量為:A1203，2~10%;Fe2O3, 2~10% ;余量為H2O和其它不可避免雜質離子； 第二步，制備聚合鋁鐵無機絮凝劑:將酸浸液與調聚劑混合后，在30~10(TC下攪拌1~12h，停止攪拌，熟化6~24h，得到聚合鋁鐵無機絮凝劑，所述聚合鋁鐵絮凝劑所含鋁鐵金屬離子折算為氧化物的質量百分含量為=Al2O3, 2~10% ;Fe203，2~10% ;余量為H2O和其它不可避免雜質離子； 第三步，制備赤泥基多元絮凝劑:將聚合鋁鐵無機絮凝劑與礦物材料和高分子材料混合后，在10~80°C下攪拌0.5~2h，得到多元絮凝劑，所述多元絮凝劑其成分按質量百分含量為:礦物材料，3~10% ;高分子材料，1~10% ;A1203，2~10% ;Fe203，2~10% ;余量為H2O和其它不可避免雜質離子； 第四步:制備復合白炭黑:將第一步得到的酸浸渣在150~600°C下干燥2~12h后，得到的固體即為復合白炭黑。
2.權利要求1所述的一種利用赤泥制備多元絮凝劑聯(lián)產(chǎn)復合白炭黑的方法，其特征在于:第一步中所述的酸性溶液為鹽酸、硫酸、硝酸和磷酸中的一種或幾種。
3.權利要求1所述的一種利用赤泥制備多元絮凝劑聯(lián)產(chǎn)復合白炭黑的方法，其特征在于:第二步中所述的調聚劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、鋁酸鈣和鋁酸鈉中的一種或幾種。
4.權利要求1所述的一種利用赤泥制備多元絮凝劑聯(lián)產(chǎn)復合白炭黑的方法，其特征在于:第二步中所述的聚合鋁鐵絮凝劑是堿化度大于50%的絮凝劑。
5.權利要求1所述的一種利用赤泥制備多元絮凝劑聯(lián)產(chǎn)復合白炭黑的方法，其特征在于:第三步中所述的礦物材料為膨潤土、硅藻土、海泡石和凹凸棒石中的一種或幾種。
6.權利要求1所述的一種利用赤泥制備多元絮凝劑聯(lián)產(chǎn)復合白炭黑的方法，其特征在于:第三步中所述的高分子材料或為淀粉，或為聚二甲基二烯丙基氯化銨，或為聚丙烯酰胺、或為羧甲基纖維素鈉。
7.權利要求1所述的一種利用赤泥制備多元絮凝劑聯(lián)產(chǎn)復合白炭黑的方法，其特征在于:第四步中所述的復合白炭黑中二氧化硅的質量百分含量大于70%。
【文檔編號】C01B33/12GK103922448SQ201310011449
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月14日 優(yōu)先權日:2013年1月14日
【發(fā)明者】張以河, 陸榮榮, 周風山, 王新珂, 孟子霖 申請人:中國地質大學（北京）