[发明专利]制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法和聚硅酸铝铁絮凝剂及其应用

说明书

本发明涉及煤化工行业中气流床气化工艺固废资源化利用的技术领域，具体涉及一种制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法和聚硅酸铝铁絮凝剂及其应用，该方法包括以下步骤：(1)将气化渣与酸溶液Ⅰ混合，进行第一酸溶反应，得到含铁滤液和滤渣Ⅰ；(2)将所述滤渣Ⅰ和碱性固体混合，进行焙烧活化，得到活化渣；(3)将所述活化渣与酸溶液Ⅱ混合，进行第二酸溶反应，得到含硅铝滤液和滤渣Ⅱ；(4)将所述含铁滤液与所述含硅铝滤液接触，进行聚合，然后进行陈化，得到聚硅酸铝铁絮凝剂。本发明的方法实现了气流床气化渣用于制备聚硅酸铝铁絮凝剂的领域，达到了以废治废的目的，该方法制得的聚硅酸铝铁絮凝剂能用于处理煤化工废水、矿井水或气化黑水。

技术领域

本发明涉及煤化工行业中气流床气化工艺固废资源化利用的技术领域，具体涉及一种制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法和聚硅酸铝铁絮凝剂及其应用。

背景技术

我国目前的资源状况决定了以煤炭为主体的一次能源消费结构，在相当长的一段时间内不会改变。随着我国经济发展模式逐渐向高质量发展阶段转变，煤炭清洁利用技术得到快速发展，煤气化技术是煤炭清洁利用的主要途径之一。

气流床气化技术是煤粉与气化介质同时进入气化炉，在高温条件下反应生成合成气或煤气的过程。在此过程中，气化渣在高温条件下呈现熔融态，经过激冷后排出气化炉。气化渣主要成分为玻璃态硅铝酸盐，具有较低化学活性，其中还含有少量未燃尽的炭。目前，气化渣作为一般工业固废，主要采用堆存、填埋的处置方法，不仅占用了大量土地资源，还造成了固废资源的浪费和对环境的污染。

聚硅酸铝铁絮凝剂是在铝盐、铁盐和聚硅酸絮凝剂基础上发展起来的一种新型无机高分子絮凝剂。聚硅酸铝铁絮凝剂集合了铝盐、铁盐絮凝剂的絮体大、沉降快的特点，以及聚硅酸絮凝剂的架桥吸附作用，同时具有较强稳定性和优异的混凝效果的特点。聚硅酸铝铁絮凝剂用于处理工业废水、矿井水的研究得到了广泛关注。

CN108314071A公开了一种利用气化渣制备聚合氯化铝的方法，所述方法包括如下步骤：(1)用盐酸循环浸出气化渣，得到含铝液和浸出渣；(2)将含铝液进行后处理，得到聚合氯化铝。

然而，气流床产生的气化渣的利用量有待进一步提高，利用渠道有待开拓。目前现有技术中，气流床气化渣用于聚硅酸铝铁絮凝剂制备的技术未见报道。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的气流床气化渣利用量低、应用渠道少的缺陷，提供一种制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法和聚硅酸铝铁絮凝剂及其应用，该方法实现了气流床气化渣用于制备聚硅酸铝铁絮凝剂的领域，开拓了气化渣的高值化和多元化利用途径，达到了以废治废的目的，该方法制得的聚硅酸铝铁絮凝剂能用于初步处理煤化工废水、矿井水或气化黑水。

本发明的发明人在研究过程中发现，通过将气化渣经第一酸溶反应后，得到含铁滤液和滤渣Ⅰ，所述滤渣Ⅰ经过碱性固体焙烧活化得到活化渣，将所述活化渣经第二酸溶反应后，得到含硅铝滤液和滤渣Ⅱ，将所述含铁滤液与所述含硅铝滤液混合，进行聚合，然后进行陈化，能够实现将气化渣用于制备得到聚硅酸铝铁絮凝剂，且通过分步提取能够使得气化渣中的有效元素得到最大化地利用，无需额外添加硅源、铝源或铁源，其中所述的碱性固体焙烧活化过程能使得气化渣中的硅铝酸盐活化，硅、铝元素更易于溶出；该制得的聚硅酸铝铁絮凝剂能够用于初步处理煤化工废水、矿井水或气化黑水。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种制备聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将气化渣与酸溶液Ⅰ混合，进行第一酸溶反应，得到含铁滤液和滤渣Ⅰ；

(2)将所述滤渣Ⅰ和碱性固体混合，进行焙烧活化，得到活化渣；

(3)将所述活化渣与酸溶液Ⅱ混合，进行第二酸溶反应，得到含硅铝滤液和滤渣Ⅱ；

(4)将所述含铁滤液与所述含硅铝滤液接触，进行聚合，然后进行陈化，得到聚硅酸铝铁絮凝剂；