[发明专利]一种对赤泥和粉煤灰资源化综合利用的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业废弃物赤泥和粉煤灰的综合利用，具体涉及无机絮凝剂和白炭黑生产技术领域，特别是利用赤泥和粉煤灰制备聚合氯化铝铁和二氧化硅的方法。

背景技术

赤泥是铝土矿提炼氧化铝过程中产生的残渣，因含有大量的氧化铁呈红色故称为赤泥。属强碱性有害残渣，其存放不仅占用大量土地、耗费较多的维护费用，而且还造成严重的环境、大气和地下水源污染。我国仅山东每年排出的赤泥达50万吨，我国总排放量达500多万吨，累积赤泥堆存量已高达5000万吨。目前赤泥的利用率仅为15％左右，迄今为止尚未找到大量利用赤泥的有效途径。伴随铝土矿中无机组分向赤泥的转化，铝土矿中伴生元素在赤泥中得以富集，这些元素包括具有工业价值的铁、硅等元素。

粉煤灰是火力电厂排出的由煤粉、煤泥等燃料燃烧后形成的灰渣。我国是以煤为主要能源的国家，产生的粉煤灰是我国排量最大的工业废料。目前，我国粉煤灰的总堆存量已经超过10亿吨，而且正以每年8000万吨的速度增长。它不仅占用大量的土地，还常排放江河，使河道淤塞，河水变质，严重污染环境，是一个重要的污染源。粉煤灰中含有活性氧化硅、活性氧化铝、铁等成分，因此，对粉煤灰的资源化利用，既可以避免浪费以及对环境的污染，又可以对其中的金属及矿物的回收利用，这不仅使排放问题得到部分解决，而且为我国提供了金属和盐类的来源。

近年来，赤泥和粉煤灰的综合利用已经引起国内外的普遍重视，目前国外把赤泥和粉煤灰利用的应用和研究在技术上分基本分为低、中、高三个方面：低技术是指赤泥用于路坝修筑、工程回填、土壤改良等方面；中技术是指用作建筑材料，如生产硅酸盐水泥等型号水泥和免蒸烧砖、保温板材等多种墙体材料；高技术领域的应用研究是指矿物质的分选利用、金属的提取、环境保护等方面。从目前国内外的应用情况看，低、中技术的应用日臻完善，取得了大量研究成果，但赤泥和粉煤灰中各种金属如铝、铁等没有得到充分的利用。赤泥和粉煤灰资源产品化、产品系列化是解决赤泥和粉煤灰污染和利用的最佳途径，为了解决这个问题，就出现了如何高效、分级应用赤泥的高技术研究领域。

目前，我国使用的净水剂主要以无机絮凝剂为主，消耗量大，净水能力弱，聚合氯化铝铁是该领域重要的替代产品，该絮凝剂是一种新型高效铝铁复合絮凝剂，既有聚合铝盐基度高、对原水适应性强的特点，又有聚合铁密度大、絮体沉降快等优点，在水处理行业应用广泛。用赤泥和粉煤灰为原料生产的絮凝剂不做纯化处理，溶液中含有多种金属杂质构成高离子强度，使铝铁共聚形成高分子量的共聚复合物。这些离子的存在所产生的协同效应或催化作用使得药剂的应用性得到提高。国内工业上水、城市给水、污水处理需求絮凝剂达100万t/a，且在以20％的速度递增，具有较大的市场潜力。SiO₂又叫白炭黑，具有较高的表面活性，已经广泛应用于橡胶、国防、制纸和染料等领域，用赤泥和粉煤灰来作硅源，可大大降低其生产成本。

对赤泥的回收利用主要集中在单独回收氧化铁和氧化铝的方法。中国专利(CN 101153350A)报告了一种工业化开发利用赤泥的工艺方法，主要解决了从赤泥中提取氧化铁的问题。中国专利(CN 101077793A)介绍了一种利用赤泥制备氧化铁红的方法。中国专利(CN 101289211A)提供了一种拜耳法赤泥中氧化钠和氧化铝的回收方法。

对粉煤灰的回收利用主要集中低水平的生产建筑材料等方面，少数涉及综合利用。中国专利(CN1401606))报告了用粉煤灰制造高性能的水泥混合材方法，中国专利(CN1418838)介绍了一种粉煤灰转化处理制成建筑材料及其制备方法，中国专利(CN1403388)介绍了一种生产净水剂的方法。

以上专利主要主要集中在对赤泥和粉煤灰的低水平利用。对赤泥和粉煤灰的利用进行综合考虑，同时处理赤泥和粉煤灰，生产絮凝剂聚合氯化铝铁的专利未见报道。

赤泥和粉煤灰中含有铝、铁成分，利用其生产聚合氯化铝铁絮凝剂，可使赤泥和粉煤灰得到合理的利用。使用工业废盐酸、赤泥和粉煤灰制备聚合氯化铝铁净水剂不仅能解决工业废酸的处理难题，还可有效实现赤泥和粉煤灰的高效利用。

针对赤泥和粉煤灰利用中存在的问题，本发明提供了一种以赤泥和粉煤灰为原料的生产絮凝剂聚合氯化铝铁和白炭黑的方法。在对赤泥和粉煤灰深度开发利用的同时，也开发了具有高附加值的产品，达到了变废为宝的目的。基本达到了污染物的近零排放。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术制备方法中存在的问题，而提供一种以赤泥和粉煤灰为原料，制备絮凝剂聚合氯化铝铁和白炭黑的方法。