[发明专利]一种煤矸石为原料用微波水热法制备聚合氯化铝及其方法

说明书

本发明涉及一种微波水热法用煤矸石制备聚合氯化铝的方法。原料由以下物料组成：煤矸石1‑5g；20％的盐酸3‑15ml；还公开了其制备方法：S1、煤矸石破碎；S2、煤矸石煅烧活化；S3、冷却；S4、混料；S5、微波酸浸；S6、过滤；S7、滤渣烘干称重；S8、滤液聚合熟化；S9、沉降液蒸发结晶。本发明的优点在于：利用煤矸石制备的聚合氯化铝，原料易得，工艺简单，将煤矸石适当加工就制备出了具有高附加值的无机高分子絮凝剂，与其他酸浸方法相比，微波法将酸浸时间从1‑3h降到了15min，固液比1：(3.5‑7)降到了1：3，节约了成本，降低了能耗，并且制备出的产品PAC能将浊度为24.740NTU的生活污水降到8.761NTU，净水效果显著。

技术领域

本发明属于煤矸石的应用技术领域，具体涉及一种煤矸石为原料用微波水热法制备聚合氯化铝及其方法。

背景技术

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，另外还含有数量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。

到目前为止，煤矸石的利用力度还不够大。技术不完善，地区发展不平衡，对环境的影响依然很严重，主要表现在下述几个方面：(1)影响土地资源的利用；(2)污染大气：煤矸石露天堆放会产生大量扬尘；(3)危害水土：煤矸石除含有粉尘、SiO₂，A1₂O₃以及Fe，Mn等常量元素外，还有其他微量重金属元素，如Pb，Sn，As，Cr等，这些元素为有毒重金属元素；(4)煤矸石应用不完全导致的二次污染等。

聚合氯化铝又名聚铝、聚合铝、碱式氯化铝和羟基氯化铝，为无机高分子化合物，是介于氯化铝和氢氧化铝之间的水解产物。

目前制备聚合氯化铝的方法有很多，包括一步法、凝胶法、电渗析法、原电池法以及含铝矿石生产法，为了实现对煤系固废的利用我们用的是含铝矿石生产法，而含铝矿石生产法又根据铝矿石性质的不同分为酸法、碱法和凝胶法。

中国专利文献中记录了有关煤矸石制备聚合氯化铝的制备技术，例如：中国专利CN106277008A利用凝胶法制备出了聚合氯化铝，煤矸石700℃活化8h，20％盐酸90℃酸浸2h，固液比为1:40，微滤之后加氢氧化钠调pH，30℃水解3h得到聚合氯化铝凝胶，真空冻干得到粉末，缺点是活化时间过长，盐酸消耗量太大，制备出的聚合氯化铝浊度去除率较低。

中国专利CN108408858A中使用煤矸石和硫酸渣为原料，105℃下酸浸3.5h，98℃聚合4h，常温熟化24h得到聚合氯化铝铁，得到的产物各项指标都符合国标，但产品制备周期长，过程较复杂。

中国专利CN107473353A使用氢氧化钠与煤矸石、硫铁矿烧渣1150℃一起活化1.5h，活化物与25％的盐酸以1:7的比例混合，在106℃下酸浸3h，然后在37℃下熟化36h得到聚合氯化铝铁，该方法使煤矸石中氧化铝的浸出率增大，但是活化温度过高，制备过程中对酸碱的消耗量也增加，并且盐酸浓度达到25％，熟化时间太长。

综上所述，目前以煤矸石制备聚合氯化铝的方法是酸浸法，但是酸浸时间、酸浓度及用量、反应与熟化时间等，导致制备周期在7小时到3天不等。此外，传统的水热、水浴等方法主要是通过增加反应时间来提升了煤矸石中铝的提取率，能耗等投入相对较大。本发明可以通过新方法的应用，在短时间内浸出煤矸石中的铝元素，提升效率，降低成本。

发明内容