[发明专利]一种以粉煤灰为原料研制固态高效絮凝剂的方法

摘要

本发明公开了一种以粉煤灰为原料研制固态高效絮凝剂的方法，本方法以粉煤灰为原料，通过中间产物AlO(OH)研制固态高效絮凝剂聚合氯化铝十三[Al13(OH)24(H2O)24Cl15·13H2O](简计为P‑Al13)结晶。本方法通过高温固相反应和酸浸反应使粉煤灰中的铝形态进入酸浸液。之后采用NaOH直接沉淀法或先制得偏铝酸钠再加盐酸调节pH值的方法制得AlO(OH)。再将AlO(OH)与盐酸在90℃以上和常压条件下发生水解‑聚合反应达到一定碱化度，在低温自然结晶析出P‑Al13产物，剩余母液与酸浸液合并循环再利用，实现零排放。本方法铝离子损失率低、P‑Al13转化率高，实现了粉煤灰高值化的综合利用。本发明所得固体产物P‑Al13絮凝效果明显优于Keggin‑Al13([AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+)，且符合国家标准(GB15892‑2009)优等品规格。

主权项

一种以粉煤灰为原料研制固态高效絮凝剂的方法，其特征在于：以粉煤灰为原料，通过中间产物AlO(OH)研制Al13(OH)24(H2O)24Cl15·13H2O，P‑Al13，包括以下五个步骤：①高温固相反应：将粉煤灰与碳酸钠按0.8～2.0∶1的质量比研细混匀，在马弗炉中750～950℃下焙烧反应30～150min，熟料冷却至室温后充分研磨备用；②酸浸反应：在上述熟料中，加入3～12mol/L的盐酸，每克熟料对应加4～20mL体积的盐酸，经充分搅拌后，室温静置5～30min后过滤得到酸浸液；③AlO(OH)的制备：(1)滴加浓度大于4mol/L的氢氧化钠溶液至酸浸液中使Al3+、Fe3+均以氢氧化物沉淀析出，过滤后，将氢氧化物沉淀加入氢氧化钠溶液中，并控制pH在11～13之间，温度在室温～80℃之间，过滤后得到纯化的NaAl(OH)4溶液；在室温条件下，向得到的偏铝酸钠溶液中滴加稀盐酸，调节pH值为8～10，即可得到AlO(OH)；过滤，洗涤，烘干后研细备用；(2)AlO(OH)的制备还可采用氢氧化钠直接沉淀法制备：取适量酸浸液，在室温～70℃，用浓度大于4mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至6.5～8.5时，得到含少量氢氧化铁的AlO(OH)沉淀，过滤后产物经洗涤，烘干后研细备用；④P‑Al13的制备：将AlO(OH)在回流条件下与8～12mol/L盐酸反应，反应温度在90～120℃，常压条件下发生水解‑聚合反应4～7小时，得到储备液，使其碱化度，即羟铝比为0.4～1.5，趁热过滤后滤液移入结晶设备，于室温～50℃下蒸发结晶，待析出Al13(OH)24(H2O)24Cl15·13H2O晶体或粉末后分离，固体产物经洗涤，室温～50℃下烘干产物，制得固态高效絮凝剂Al13(OH)24(H2O)24Cl15·13H2O，滤液可循环利用；⑤母液循环：将P‑Al13制备反应所得的母液全部并入酸浸反应所得的酸浸液中循环利用。