本發(fā)明涉及一種粉煤灰的資源化利用方法，屬于工業(yè)固廢應用。

背景技術(shù)：

1、粉煤灰(fly?ash)：粉煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢物。外觀類似水泥，顆粒較細但不均勻，顏色在乳白色到灰黑色之間，表面疏松多孔，比表面積大，單個粉煤灰顆粒的粒徑約為2.5～300μm，密度為2～2.3kg/m3。

2、粉煤灰的應用主要為：①制造混凝土、磚塊、砌塊等建筑材料；②公路、鐵路、堤壩等基礎(chǔ)設(shè)施的填筑工程；③土壤修復、土壤調(diào)理等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域；④以及鋁、硅等有價金屬分級提取等。粉煤灰的這些應用附加值低且對粉煤灰有特殊要求，經(jīng)濟性不高。

3、現(xiàn)有技術(shù)對粉煤灰的利用比較單一，不能將粉煤灰的資源化利用達到最大化

4、因此，為了有效利用粉煤灰，需要對其特殊的化學組成和礦物結(jié)構(gòu)進行針對性的技術(shù)開發(fā)和優(yōu)化。粉煤灰資源化利用過程中需要提供熱源以進行活化和加熱凝膠等，目前開發(fā)的技術(shù)其熱源提供主要為馬弗爐和水浴加熱，這兩種熱源提供方式熱能利用率低、能耗高；分離技術(shù)主要采用壓力過濾，這種技術(shù)勞動強度大，分離效率低，操作周期長?；诖吮炯夹g(shù)創(chuàng)新性提出采用自內(nèi)而外的微波加熱和離心過濾的方式，可將其處理能力提高665倍。

5、基于地域優(yōu)勢及粉煤灰資源化過程中需要加入的化合物，本著全利用、經(jīng)濟性的原則，本發(fā)明提出以當?shù)馗哞F低鋁粉煤灰為原料，開發(fā)一條粉煤灰制備變色硅膠聯(lián)產(chǎn)鋁鐵絮凝劑和氯化鈉融雪劑的全利用技術(shù)路線。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為更充分的對粉煤灰進行資源化利用，本發(fā)明提供了一種粉煤灰的資源化利用方法，在本發(fā)明中通過一條技術(shù)路線可以用粉煤灰同時制備出變色硅膠、鋁鐵絮凝劑和氯化鈉融雪劑，具體步驟如下：

2、(1)將粉煤灰、碳酸鈉和吸波劑混合均勻，微波活化，得到活化產(chǎn)物；

3、(2)在步驟(1)得到的活化產(chǎn)物加入鹽酸溶液超聲，離心過濾，濾渣即為吸波劑，回收利用；

4、(3)將步驟(2)濾液進行微波加熱，反應結(jié)束后離心分離，得到濾液和固形物；

5、(4)在步驟(3)所得固形物中加入氫氧化鈉溶液溶解并調(diào)整模數(shù)至3.0～3.5，先后采用2.0mol/l的鹽酸溶液調(diào)整ph在7～8、再用1.0mol/l的鹽酸溶液調(diào)整ph在6～6.5范圍，隨后將溶液倒入篩杯中進行硅膠顆粒成型，取出白色硅膠顆粒浸泡在去離子水中室溫環(huán)境下陳化，然后用去離子水反復浸泡洗滌至氯離子濃度恒定，取出室溫條件干燥至硅膠顆粒的干基含水率為40％～70％，隨后投入氯化鈷溶液中浸泡，固液分離將所得藍色硅膠顆粒進行微波干燥得到變色硅膠顆粒；

6、(5)在步驟(3)所得濾液中加入氫氧化鈉溶液，當溶液ph接近8.9時，停止滴加，離心分離得到濾液和；

7、(6)步驟(5)分離所得濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶即為氯化鈉融雪劑；

8、(7)步驟(5)所得固形物中加入鹽酸溶液直至固體全部溶解，然后加入氯化鐵或氯化鋁調(diào)整鋁鐵比的摩爾比為1:10～10:1，隨后放入微波爐加熱并緩慢滴加1.0mol/l的氫氧化鈉溶液調(diào)整至預定堿化度后反應30～180min，反應結(jié)束后冷至室溫陳化，然后微波干燥即得聚合氯化鋁鐵絮凝劑。

9、優(yōu)選的，步驟(1)中所述粉煤灰中fe2o3含量在3％～40％、al2o3含量在10％～30％；粉煤灰、碳酸鈉的顆粒尺寸控制在100～400目，吸波劑的顆粒尺寸在50～80目。

10、優(yōu)選的，步驟(1)中所述粉煤灰與碳酸鈉的質(zhì)量比為1:0.6～1:1.6，粉煤灰與吸波劑的質(zhì)量比為1:2～1:5，所述吸波劑為石墨、碳纖維、碳化硅中的一種或幾種按任意比例混合。

11、優(yōu)選的，步驟(1)中微波活化條件為500～900w微波下活化30～60min。

12、優(yōu)選的，步驟(2)中活化產(chǎn)物與鹽酸溶液的固液比為1:7～1:20，單位為：g：ml，所述鹽酸溶液的濃度為1.5～3.5mol/l。

13、優(yōu)選的，步驟(2)中超聲條件為45～100khz、功率240～600w，超聲時間為3～10min。

14、優(yōu)選的，步驟(3)中微波條件為500～900w加熱30～60min；離心條件為6000～10000rpm條件下離心分離5～15min。

15、優(yōu)選的，步驟(4)中篩杯的篩眼直徑為0.2～8mm，篩杯下方配有0號變壓器油或者0號機油的油料杯；所述陳化時間為24～48h，所用氯化鈷溶液的濃度為3％～10％，用氯化鈷溶液浸泡的時間為10～24h，所述微波干燥條件為500～900w干燥2～6h。

16、優(yōu)選的，步驟(5)中氫氧化鈉溶液的濃度為0.1～1.0mol/l，離心條件為6000～10000rpm離心5～15min。

17、優(yōu)選的，步驟(6)中預定堿化度為0.1～2.0，陳化時間為12～24h；微波干燥條件為500～900w干燥2～6h。

18、本發(fā)明的有益效果

19、(1)本發(fā)明通過一條技術(shù)路線利用粉煤灰同時制備得到變色硅膠、鋁鐵絮凝劑和氯化鈉融雪劑，做到了粉煤灰最大化的資源利用。

20、(2)本發(fā)明所開發(fā)的三個產(chǎn)品變色硅膠、融雪劑、聚合氯化鋁鐵絮凝劑分別與“藍膠指示劑、變色硅膠和無鈷變色硅膠hg/t?2765.4-2005、融雪劑gb/t23851-2017、水處理劑聚氯化鋁鐵hg/t?5359-2018”要求基本相當或略高。

21、(3)所述工藝能耗降低90％，分離能力提高99％，生產(chǎn)周期縮短為原來的1/6。

22、(4)該技術(shù)路線可改變粉煤灰資源化利用產(chǎn)品單一、經(jīng)濟性低的現(xiàn)狀，可實現(xiàn)粉煤灰高附加值全利用。

技術(shù)特征：

1.一種粉煤灰的資源化利用方法，其特征在于：具體步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鐵低鋁粉煤灰制備變色硅膠聯(lián)產(chǎn)鋁鐵絮凝劑和氯化鈉融雪劑的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述粉煤灰中fe2o3的質(zhì)量百分數(shù)為3％～40％、al2o3的質(zhì)量百分數(shù)為10％～30％、sio2的質(zhì)量百分數(shù)為30％～60％；粉煤灰、碳酸鈉的顆粒尺寸控制在100～400目，吸波劑的顆粒尺寸在50～80目。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鐵低鋁粉煤灰制備變色硅膠聯(lián)產(chǎn)鋁鐵絮凝劑和氯化鈉融雪劑的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述粉煤灰、碳酸鈉與吸波劑的質(zhì)量比為1:1.2:3～1:1.4:3，所述吸波劑為石墨、碳纖維、碳化硅中的一種或幾種按任意比例混合。

4.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鐵低鋁粉煤灰制備變色硅膠聯(lián)產(chǎn)鋁鐵絮凝劑和氯化鈉融雪劑的制備方法，其特征在于：步驟(1)中微波活化條件為500～900w微波下活化30～60min。

5.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鐵低鋁粉煤灰制備變色硅膠聯(lián)產(chǎn)鋁鐵絮凝劑和氯化鈉融雪劑的制備方法，其特征在于：步驟(2)中活化產(chǎn)物與鹽酸溶液的固液比為1:7～1:20，單位為：g：ml，所述鹽酸溶液的濃度為1.5～3.5mol/l。

6.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鐵低鋁粉煤灰制備變色硅膠聯(lián)產(chǎn)鋁鐵絮凝劑和氯化鈉融雪劑的制備方法，其特征在于：步驟(2)中超聲條件為45～100khz、功率240～600w，超聲時間為3～10min。

7.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鐵低鋁粉煤灰制備變色硅膠聯(lián)產(chǎn)鋁鐵絮凝劑和氯化鈉融雪劑的制備方法，其特征在于：步驟(3)中微波條件為500～900w加熱30～60min；離心條件為6000～10000rpm條件下離心分離5～15min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鐵低鋁粉煤灰制備變色硅膠聯(lián)產(chǎn)鋁鐵絮凝劑和氯化鈉融雪劑的制備方法，其特征在于：步驟(4)中篩杯的篩眼直徑為0.2～8mm，篩杯下方配有0號變壓器油或者0號機油的油料杯；所述陳化時間為24～48h，所用氯化鈷溶液的濃度為3％～10％，用氯化鈷溶液浸泡的時間為10～24h，所述微波干燥條件為500～900w干燥2～6h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鐵低鋁粉煤灰制備變色硅膠聯(lián)產(chǎn)鋁鐵絮凝劑和氯化鈉融雪劑的制備方法，其特征在于：步驟(5)中氫氧化鈉溶液的濃度為0.1～1.0mol/l，離心條件為6000～10000rpm離心5～15min。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鐵低鋁粉煤灰制備變色硅膠聯(lián)產(chǎn)鋁鐵絮凝劑和氯化鈉融雪劑的制備方法，其特征在于：步驟(7)中預定堿化度為0.1～2.0，陳化時間為12～24h；微波干燥條件為500～900w干燥2～6h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種粉煤灰的資源化利用方法，屬于工業(yè)固廢應用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用微波技術(shù)對物料進行活化和干燥，從而顯著降低工藝能耗；通過離心分離實現(xiàn)固液分離，操作簡便且分離效率高；整個技術(shù)大幅縮短了粉煤灰資源化利用的生產(chǎn)周期，顯著提升了生產(chǎn)能力。所述工藝能耗降低90％，分離能力提高99％，生產(chǎn)周期縮短為原來的1/6。通過本發(fā)明所述方法可將粉煤灰同時制備成變色硅膠、鋁鐵絮凝劑和氯化鈉融雪劑。該技術(shù)制備的變色硅膠在RH＝50％、25±2.5℃的密閉容器中保持48h的吸濕率大于20％，制備鋁鐵絮凝劑用于洗煤廢水、造紙白水、城市生活污水的出水COD小于58mg·L?1，出水濁度小于4.8NUT，出水COD和濁度滿足GB/T19923?2005回用于工業(yè)用水標準，制備的氯化鈉融雪劑在?10±1℃的條件下30min，融雪化冰能力在90％以上。該技術(shù)路線可改變粉煤灰資源化利用產(chǎn)品單一、經(jīng)濟性低的現(xiàn)狀，可實現(xiàn)粉煤灰高附加值全利用。

技術(shù)研發(fā)人員：繆應菊,胡尚潔,吳紅,連明磊,馬飛
受保護的技術(shù)使用者：六盤水師范學院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17