用煤矸石制取聚合氯化铝絮凝剂

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1、中国资源综合利用Vo1．28，NO．1。工艺研究ChinaResourcesComprehensiveUtilization2010年1月用煤矸石制取聚合氯化铝絮凝剂刘臻(唐山学院环境与化学工程系，河北唐山063000)摘要：利用煤矸石通过高温焙烧、酸浸、聚合制取聚合氯化铝絮凝剂产品，并以自制模拟水样为检验对象用聚合氯化铝对其进行絮凝试验，优化了聚合氯化铝的絮凝条件。结果表明，在焙烧温度700℃、盐酸用量40mL、浸出温度90、浸出时搅拌时间为90rain时，浊度去除率达到84．27％关键词：煤矸石；聚合氯化铝；浊度去除率中图分类号：X705文献标识码：A文章编号：1008

2、—950o(2O10)01—0O18—03煤矸石是工业废渣中排放量最大、占地最多、煤矸石污染环境较为严重的固体废物。我国煤矿现有矸石——厂山约1500余座，积存量约为3O亿t，占地面积约[]为5800万m。随着煤炭的继续开采，煤矸石产量每年还以约1．5亿～2．0亿t的速度增长，压占耕地面积每年以300万～400万m左右的速度递增。如何提高煤矸石的资源化利用率就成为一个十分重要的研究课题。已经到来的21世纪，全球面临着水资源紧缺的突出矛盾。为了更好地节约用水、合理用水和保护环境，各种水处理药剂的应用将发挥重要作用。近年来全球主要地区水处理药剂设计的类型、品种和范围极其广泛，在

3、污水处理系统中，絮凝剂的应用起到了相当大的作用。图1聚合氯化铝制取的工艺流程在无机絮凝剂当中，铝系絮凝剂和硅系絮凝剂(分析纯)、氢氧化钠(分析纯)。占有相当大的比重，而煤矸石的主要成分即是氧化1．3实验步骤铝和氧化硅，很适合制取絮凝剂。本研究通过实验1．3．1原料的选择和准备对煤矸石的焙烧、酸浸条件与所制絮凝剂的絮凝效煤矸石来自唐山市古冶区矸石山，原料粉碎到果的关系进行了探讨，考察了焙烧温度、酸液用量、60目以下。搅拌时间及温度对絮凝剂絮凝效果的影响。确定了1-3．2焙烧活化煤矸石制取絮凝剂的最佳焙烧温度、酸液用量、搅将煤矸石分别在600oC、700oC、800oC3个温拌

4、时间及温度的适宜量。同时将制得的絮凝剂用于度下进行焙烧，研究其焙烧活化的最佳温度。模拟废水的处理中，研究此絮凝剂的投加量对废水1．3．3酸浸的浊度的影响以确定最佳投加量。对煤矸石的资源酸浸是制取结晶氯化铝工艺的主要环节。焙烧化利用提供了理论依据。渣中除含活性A120外，尚含有SiO、Fe203、CaO等，酸浸的主要反应为n]：1实验部分Al203+6HC1+3H2O—+2AlCl3·6H20．706．260kJ1．1煤矸石制取絮凝剂的工艺流程如图l所示Fe2O3+6HCl+9H2O—÷2FeCl3·6H20+129．704kJ1．2实验仪器与试剂CaO+2HCI-*CaC1

5、2+H20箱式电阻炉、78—1型磁力加热搅拌器；盐酸由于氧化钙和氧化镁很容易和盐酸反应，增加收稿日期：2009—10—08作者简介：刘臻(1968一)，男，江苏句容人，讲师，研究方向：无机非金属材料。一18—第1期刘臻：用煤矸石制取聚合氯化铝絮凝剂。工艺研究了单位成品盐酸的消耗量，因此这些杂质含量要严格控制。从酸浸的主要反应看到，矸石和盐酸反应2聚合氯化铝絮凝剂絮凝效果的研究属于固一液多相反应，影响速度的因素较多，实验中2．1正交实验方案的确定控制的主要因素如下：根据煤矸石制取絮凝剂的试验步骤来看，实验(1)反应温度在其它条件相同时，每增加反过程中的影响因素有4个，即焙烧温

6、度、盐酸用量、应温度l0℃，则可提高浸出率0．2—0．5倍。但考虑浸出温度、浸出时间。到系统压力不宜太大，为保持良好的操作条件，反由于实验的目的是要得出最佳的制备方案和应温度_般控制在100～110℃之间。絮凝效果，所以将各影响因素的水平数确定为3。(2)溶剂浓度从理论上分析，用高浓度的盐根据正交实验的设计方法取得L9(3、4)式正酸浸出，化学反应激烈，浸出速度能提高一些，但酸交表。正交表数据见表1。的浓度过高，在反应中容易挥发造成单耗过高，污表1煤矸石制取絮凝剂的可变因素和水平染环境。因盐酸浓度在20％时沸点最高，浸出效果亦较理想．所以选用20％浓度的盐酸作溶剂。(3)搅

7、拌强度增加搅拌强度，有利于浸出反应进行，但增加到一定值后，对浸出速度影响不大。(4)反应时间浸出时间与原料的内部结构有很大关系。一般反应时间增长，浸出率增加；但时间2．2实验仪器与试剂过长反应速度逐渐下降，同时设备生产能力降低。VIS一7220型分光光度计、50mL比色管；水合因此反应时间一般控制在1～1．5hE。肼(80％)、硫酸(分析纯)、六次甲基四胺(分析纯)、1．3．4渣液分离硫酸肼溶液。酸浸后，氧化硅不与盐酸反应，在料浆中以硅2_3实验方法渣固相的形式存在，主要采用自然沉降法使三氯化2．3．1标准曲线的绘