專利名稱：用煤渣粉生產復合絮凝劑的方法
技術領域：
本發(fā)明是一種化學物質-用經粉碎成80目以上的煤渣生產復合絮凝劑的方法，這種絮凝劑主要用于自來水和各種工業(yè)廢污水或生活廢污水的凈化處理。
檢索資料(1)CN86104833;
(2)“實用化學合成手冊”劉德信等編，1986年山東大學出版社，第六章水處理劑第四節(jié)絮凝劑;
(3)“全國新產品”1987年第8期“粉煤灰新材料的開發(fā)和應用”;
(4)“全國新產品”1988年第一期“粉煤灰的開發(fā)和綜合利用”。
目前，用煤渣或粉煤灰(經粉碎)生產復合絮凝劑的方法，在國內外尚未見于專利。即使有關雜志上提到可以從“含鋁、鐵的廢渣或煤矸石中生產水處理劑(見資料(1))”等話也是一言帶過，并未介紹具體的工藝方法。由于這種工藝方法實施較困難，許多科技人員做過多次試驗而半途夭折，終未成功。只有用沸騰爐渣制聚合氯化鋁的方法(見資料(2))和本發(fā)明近似，但其原材料、反應劑、操作方法、工藝流程和本發(fā)明不同，就是“高聚合鋁鐵絮凝劑的生產方法”(資料(1))這一專利申請技術，其所依據(jù)的生產原料和主要利用聚合劑復制(再生)加工的工藝方法與本發(fā)明也不相同。
本發(fā)明的目的是利用被視為社會一大公害的工業(yè)燃煤渣或電站排出的粉煤灰(陳年的煤渣、煤灰為最佳)中所含的有效化學成份，經粉碎后使用一系列的物理和化學方法來生產高效能的凈水用復合絮凝劑。
用本發(fā)明的方法生產的復合絮凝劑為重聚合氯化鋁、鐵等混合型產品，其化學式為AlCl3、FeCl3、Aln(OH)mCl3n-m、Fen(OH)mCl3n-m、
其特征是用煤渣粉作原料，經粉碎加溫后用鹽酸浸取并攪拌，加適量水攪拌過濾得出溶液，再加入適量添加劑和硫酸進行催化，進入聚合池用NaOH作聚合劑進行重聚合，使其聚合度趨近于極限，產品呈黃褐色或灰褐色溶液。


圖1是復合絮凝劑的生產工藝流程示意圖，下面結合附圖對生產工藝進行詳細敘述如圖示。1.用工業(yè)燃煤煤渣或電站鍋爐排出的粉煤灰經粉碎為80目以上的細顆粒作為主要原料(利用煤渣粉中的有效元素Fe2O3和Al2O3…)加溫到50～150℃后倒入鹽酸(HCl濃度為28-31%，重量比為40-50%)池中進行攪拌，再加適量水攪拌，實行浸取反應。浸取反應溫度保持10-50℃，每4～6小時攪拌一次，整個浸取反應時間為4～75小時，此時的化學反應為
浸取反應充分后按4～5次加水過濾，濾液進入第二工序。濾渣(粉狀煤灰)可供制磚或作建筑用材的輔料或作水泥添加劑等使用。
2.將浸取反應加水4～5次過濾后得到的溶液輸入溶解池，其方法是邊過濾邊輸送，同時添入硫酸及催化劑，所添入的催化劑(廢鋁屑)及硫酸，其數(shù)量是添加劑-廢鋁屑(Al)1-4%(相對于煤渣粉的重量比)、硫酸(H2SO4)1.7～2.2%(重量比)，也可將添加劑和硫酸在過濾溶液輸送前按量預先投入溶解池進行催化。由于溶液中尚有部分鹽酸(HCl)，此時的化學反應為
3.將溶解催化后的溶液輸入有聚合劑NaOH的容器進行重聚合并調PH值，這時的反應很復雜，主要形成堿式氯化鋁Aln(OH)mCl3n-m，堿式氯化鐵Fen(OH)mCl3n-m，此外，溶液中還有正鹽AlCl3、FeCl3，復鹽，堿式硫酸鋁Aln(OH)m(SO4)12(3n-m)]]>、堿式硫酸鐵Fen(OH)m(SO4)12(n-m)]]>，含硫酸基的聚氯化鋁、含硫酸基的聚氯化鐵
……等。式中隨著n、m、x不斷增加，直到溶液呈黃褐色或灰褐色的聚合極限為止。
4.為便于包裝、運輸和儲存，可將溶液狀產品在110℃以上的溫度條件下進行干燥除去其中水份，即得到固態(tài)產品。
本生產方法所需原材料和配制方法如下1.備料(1)80目以上煤渣粉，其中主要成份Al2O3＞25%;Fe2O3＞5%;
(2)濃度為28-31%的鹽酸溶液(工業(yè)純);
(3)濃度為50%的氫氧化鈉(NaOH)溶液;
(4)濃度為90-95%的硫酸(H2SO4)(工業(yè)純);
(5)添加劑-廢鋁屑(Al)。
2.配制方法(重量比)(1)煤渣粉或粉煤灰為主體(100%);
(2)鹽酸(HCl)40-50%;
(3)硫酸(H2SO4)1.7～2.2%;
(4)廢鋁屑(Al)1-4%;
(5)氫氧化鈉(NaOH)15-20%;
(6)水適量。
按照本發(fā)明所提出的復合絮凝劑在使用于凈水生成氫氧化鋁/鐵之前具有較強的聚合度和電荷值的可溶性鋁/鐵化合物，它既是鋁/鐵離子(Al3+/Fe3+)水解和縮聚反應的中間產物，又是離子型的高分子電解質。在酸性溶液中，它們是以水化配離子[Al(H2O)6]3+、[Fe(H2O)6]3+存在，當溶液pH值不斷增高時，隨著OH基增加，促進配離子內的配位水離解，從而引起質子遷移作用，借OH基架橋聯(lián)結成二聚體、三聚體，多聚體與相應的Cl-縮聚成為聚氯化鋁[Al2(OH)nCl6-n]m、聚氯化鐵[Fe2(OH)nCl6-n]m。
由于本發(fā)明之工藝流程中加入微量H2SO4，則絮凝劑溶液中有陰離子基團SO2-4存在，再由于聚陽離子的水解和縮聚作用，使多核電解質內產生聚合體之間架橋發(fā)生重聚合作用而生成含硫酸基的聚氯化鋁硫酸基的聚氯化鋁
、含硫酸基的聚氯化鐵
……等。
本發(fā)明生產的復合絮凝劑在用于水處理時，Al3+、Fe3+等離子水解形成Al(OH)3和Fe(OH)3等膠狀沉淀同機械雜質一起沉降，得到清水。由于絮凝力很高，凈化能力強，與市售的傳統(tǒng)絮凝劑相比具有如下優(yōu)點1.絮凝反應迅速完全，不受水溫、pH值、濁度(含沙量可高達40-60克/升)和碰撞機率的影響及制約，可使水體的pH值適用范圍擴大到5-14之間，不降低出水的pH值。絮凝體粗大，強度高，不易碎，重凝力強，絮凝沉淀，吸附凈化迅速而且有很強的脫色作用。
2.凈化處理工藝簡單，耗藥量小，沉淀水過濾性好，濾渣含水率低易脫水，壓縮性好，能吸附除去水中多種污染雜質，使水質明顯地得到提高，殘留鋁離子含量極低。
3.在高濁度水處理中，絮凝反應時間5-10秒內完成，最大渾液面沉降速度為10毫米/秒，可不添任何助凝劑而一次性凈化。在低濁度水處理中，絮凝反應一般為40秒即可完成。
4.本復合絮凝劑無毒，無腐蝕性，凈化操作安全簡便。
5.生產絮凝劑后的廢渣可用來制磚、水泥及建筑用材，精選漂珠，玻璃微珠等，實現(xiàn)粉煤灰的綜合利用深加工，為煤渣的開發(fā)與綜合利用開辟出一條新途徑。
權利要求
1.一種用于水處理的復合絮凝劑的生產方法，用該方法生產的復合絮凝劑為重聚合氯化鋁、鐵等混合型產品，其化學式為AlCl3、FeCl3、Aln(OH)mCl3n-m、Fen(OH)mCl3n-m、
其特征是用煤渣粉作原料，經粉碎加溫后用鹽酸浸取并攪拌，再加適量水攪拌過濾得出溶液，再加入適量添加劑和硫酸作催化，再進入聚合池用NaOH作聚合劑進行重聚合，使其聚合度趨近于極限，產品呈黃褐色或灰褐色溶液。
2.根據(jù)權利要求1所述的復合絮凝劑的生產方法，其特征是該生產方法的工藝流程為第一步將陳年煤渣或陳年粉煤灰粉碎加溫后倒入鹽酸池進行攪拌，再加適量水進行攪拌，每4～6小時攪拌一次，實行浸取反應，其化學反應為第二步加水過濾，在過濾溶液中，邊過濾邊加入添加劑和硫酸并輸入溶解池進行溶解催化，化學反應為第三步將催化后溶液輸入聚合池，以NaOH為聚合劑進行重聚合反應，產物為[Al2(OH)nCl6-n
[Fe2(OH)nCl6-n
……等，溶液呈黃褐色或灰褐色液體產品，第四步是將液體產品進行干燥除去其中水份就得到固態(tài)產品。
3.根據(jù)權利要求1、2所述的復合絮凝劑的生產方法，其特征是(1)該方法的原料加溫溫度為50-150℃;(2)該方法的浸取溫度為10-50℃，浸取時間為4-75小時;(3)溶液干燥溫度為大于110℃。
4.根據(jù)權利要求1、2所述的復合絮凝劑的生產方法，其特征是其原料和配料為(重量比)(1)80目以上煤渣粉或粉煤灰作為100%;(2)鹽酸(HCl)40-50%;(3)硫酸(H2SO4)1.7～2.2%;(4)鋁屑(Al)1-4%;(5)氫氧化鈉(NaOH)15-20%;(6)水適量。
5.根據(jù)權利要求1、2所述的復合絮凝劑的生產方法，其特征是原料和配料的配制方法(1)陳年煤渣粉或陳年粉煤灰，其中主要成份Al2O3＞25%，F(xiàn)e2O3＞5%;(2)鹽酸(HCl)濃度為28-31%(工業(yè)純);(3)硫酸(H2SO4)濃度為90-95%(工業(yè)純);(4)NaOH配制成濃度為50%的溶液;(5)廢鋁屑(Al)。
6.根據(jù)權利要求1、2所述的復合絮凝劑的生產方法，其特征是產品在使用時的化學反應過程為Al3+、Fe3+等陽離子水解形成Al(OH)3和Fe(OH)3等膠狀沉淀同機械雜質一起沉降得到清水。
全文摘要
本發(fā)明推出一種新型化工工藝，用被認為工業(yè)一大公害之煤渣作原料生產復合絮凝劑，化廢為寶。該工藝以特定的物理和化學方法將含于煤渣中的有效元素置換出來，再用添加劑和氫氧化鈉進行重聚合，使聚合度趨近于極限。溶液呈黃褐色或灰褐色，也可經干燥后制成固態(tài)產品。其絮能效果優(yōu)良，用于自來水和工業(yè)及生活廢污水處理方面具有用藥量少，成本低廉，凈化迅速，水質好而且有較強有脫色作用等優(yōu)點。
文檔編號C02F1/52GK1035623SQ8910587
公開日1989年9月20日 申請日期1989年3月2日 優(yōu)先權日1989年3月2日
發(fā)明者周天保 申請人:周天保