一种利用工业废硫酸和赤泥生产聚硅酸硫酸铝钙铁絮凝剂的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用工业废硫酸和赤泥生产聚硅酸硫酸铝钙铁絮凝剂的方法，将工业过程中高浓度废硫酸与拜耳法生产氧化铝产生的废渣赤泥混合，利用拜耳法生产过程中强碱对铝矿石中Si-Al键的开键作用和对铝矿石的改性作用，直接用高浓度强酸浸取铝矿石残渣赤泥中的硅、铝、铁和钙，制成聚硅酸硫酸铝钙铁絮凝剂。与利用粉煤灰制取聚硅酸硫酸铝铁相比省去了加入碱金属助溶剂高温熔融粉煤灰的过程和碱浸提取粉煤灰中硅元素的过程；利用工业废硫酸取代硫酸和盐酸，具有明显的原料优势和环保价值，不但制备方法简单，成本低，而且制备得的产品是聚硅酸硫酸铝钙铁溶液，当用作絮凝剂时，具有絮体大、沉降速率快等优势，并经反复测试，均取得了良好的效果。

Method for producing polysilicate aluminum ferric sulfate calcium sulfate by using industrial waste sulfuric acid and red mud

The invention discloses a method for producing red mud waste sulfuric acid and calcium iron polysilicate aluminum sulfate flocculant by industry, the industrial process of high concentration of waste sulfuric acid and Bayer alumina production produced by mixing red mud, key role of alkali by Bayer in the production process of Si-Al bond in aluminum ore and aluminum ore the function of modification directly with a high concentration of acid leaching of aluminum ore residue in red mud silicon, aluminum, iron and calcium, made of poly aluminum silicate sulfate calcium ferrite flocculant. With the utilization of fly ash PSAFS compared eliminating process and alkali metal solvent melting by adding fly ash leaching extraction process of fly ash silicon; waste sulfuric acid instead of sulfuric acid and hydrochloric acid by using industrial raw materials has obvious advantages and environmental value, but not a simple preparation method, low cost, and the prepared product is polysilicate aluminum sulfate calcium iron solution, when used as a flocculant, with large flocs, subsidence rate and other advantages, and after repeated tests, have achieved good results.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及废弃能源回收再利用领域，具体为一种利用高浓度工业废硫酸和拜耳法氧化铝赤泥生产聚硅酸硫酸铝钙铁絮凝剂的方法。
技术介绍
采用拜耳法生产氧化铝时，生产1吨氧化铝会产生1.1-1.5吨赤泥，目前全球每年的赤泥排放量已超过1.5亿吨。大量赤泥的堆放一方面占用大量土地，同时大量的废碱液渗透到地下，造成土壤碱化、地下水污染等生态环境问题，另一方面赤泥中有用成分也白白浪费。长期以来，一些学者对赤泥的利用进行了大量研究，但是由于技术及经济性的原因，都未能实现工业化利用。因此赤泥的堆存管理难度及环境风险越来越大，同时赤泥的堆放会花费大量的输送费用、堆场建设和维护费用。许多工业过程都产生大量的高浓度废硫酸。如在电石水解制乙炔、天然气裂解制乙炔过程中硫酸用作乙炔气的清净剂，对电石产生的乙炔气进行处理和净化，以利于后续炔醛缩合工段的反应，1吨电石约消耗17千克硫酸，产生约20-22千克浓度在80-86%的废硫酸；在氯碱行业的氢氧化钾、氢氧化钠、聚氯乙烯生产过程中利用硫酸作为干燥剂干燥氯气和氯化氢气体，1吨电石约消耗25千克硫酸，产生约27-31千克浓度在80-95%的废硫酸。如果委托环保单位处理这些废酸，每吨处理费大约2700-3200元，远远高于目前硫酸（98%）售价。如果直接排放，或经中和处理排放，对环境将造成极大污染。因此，对废硫酸必须处理后再利用，是减轻环境污染的必要要求。中国专利公开号CN102557208A，公开日2012年07月11日，公开了一种用赤泥和硫酸亚铁制备聚硅酸铝铁复合絮凝剂的方法，包括以下步骤：将赤泥、硫酸亚铁、碱按重量比1∶0.6～1.3∶0.4～0.9充分混合,将混合物在700-1000℃温度条件下焙烧，冷却；冷却后的产物与体积比为1∶1的盐酸按重量比1∶4～25在40～95℃温度下酸浸；将酸浸产物进行离心分离，滤液陈化后得到聚硅酸铝铁复合絮凝剂。中国专利公开号CN103922448A，公开日2014年07月16日，公开了一种利用赤泥制备多元絮凝剂联产复合白炭黑的方法，采用的技术方案为：第一步,对赤泥进行酸浸；第二步,将酸浸液与调聚剂混合制备聚合铝铁无机絮凝剂；第三步,将聚合铝铁无机絮凝剂与矿物材料和高分子材料混合,制得赤泥基多元絮凝剂；第四步：将第一步得到的酸浸渣在150～600℃下干燥2～12h后,制得复合白炭黑。中国专利公开号CN103588235A，公开日2014年02月19日，公开了一种用赤泥炉渣生产聚合硫酸铝的方法，包括以下步骤：赤泥经过高温还原熔炼生产生铁的方法回收铁，把回收铁后炉渣与浓硫酸混合进行硫酸化焙烧，制取聚合硫酸铝。以上专利是涉及赤泥生产絮凝剂的，可以看出制备絮凝剂的原料除赤泥外还有硫酸亚铁、碱、矿物材料或高分子材料等，生产过程包含高温焙烧等，工艺过程复杂，效率较低，产品是聚硅酸铝铁、聚合硫酸铝。这与本专利技术用到的原料、工艺过程明显不一样。中国专利公开号CN1986390A，公开日2007年06月27日，该专利公布了一种用于有效净化回收1,4-丁二醇和钛白粉等生产过程中产生的废硫酸的工艺。中国专利公开号CN101200439A，公开日2008年06月18日，该专利公布了一种工业磺胺生产过程中二分废硫酸回收利用的方法，通过向废硫酸中加入氯化铵，得到了盐酸和硫酸氢铵。中国专利公开号CN101279752A,公开日2008年10月8日，专利技术创造的名称《利用废硫酸和秸秆生产硫酸钾新工艺》。中国专利公开号CN104760985A,公开日2015年07月8日，专利技术创造的名称《一种利用工业废硫酸生产电石渣化学石膏的系统和方法》。中国专利公开号CN104445441A，公开日2015年03月25日，专利技术创造的名称《一种利用净化乙炔气产生的工业废硫酸和赤泥生产聚合硫酸铝铁溶液的方法》。以上专利是涉及废硫酸利用的，可以看出，只有专利公开号为CN104445441A将废硫酸用于絮凝剂的生产，产品是聚合硫酸铝铁溶液。郭旭颖和白润才在“粉煤灰制备絮凝剂聚硅酸铝铁工艺条件研究”（应用化工,2009,38(3):369-371）中提出了一种制备絮凝剂聚硅酸铝铁的工艺，具体工艺如下，按照n(Na2CO3):n(SiO2)=0.5向煤灰中添加Na2CO3，在900℃条件下焙烧1小时，然后用质量分数为30%的盐酸在100℃下搅拌浸取1小时，过滤，再调节pH为1.1，控制n(Si):n(A1)为1:0.5，n(Si):n(Fe)=1:0.3，熟化温度为60℃，制得聚硅酸铝铁。于泊蕖和张波等在“粉煤灰基新型无机高分子复合絮凝剂的制备”(中国高新技术企业，2008,17;81-82)中也提出了类似的工艺。顾玲和马宇锋等在“聚硅酸铝铁絮凝剂的制备及其在印染废水处理中的应用”(化工环保,2010,30(3):254-257)中也提出了类似的工艺。续丽丽和李巧玲在“聚硅酸铝铁絮凝剂的制备及在处理生活废水中的应用”(化学工程与工业技术，2013(2):30-32)也提出了类似的工艺。李丽萍在“粉煤灰制备无机高分子絮凝剂聚合硅酸铝铁”(内蒙古石油化工,2006,32(9):7-8)中提出了一种制备聚硅酸铝铁絮凝剂的工艺，首先将粉煤灰焙烧活化，酸浸得A1,Fe混合液，在一定浓度的NaOH中聚合得聚合铝铁；然后用强碱浸焙烧活化的粉煤灰，得硅酸钠，调节PH使其在酸性条件下聚合，得聚合硅酸；最后聚合硅酸和聚合铝铁在特定的条件下按一定摩尔比共聚得到聚硅酸铝铁。景红霞和李巧玲等在“从粉煤灰中制各聚硅酸铝铁絮凝剂及应用研究”（化学工程师，2006,20(1):9-11）中提出以粉煤灰、废钢渣为原料制备聚硅酸铝铁。以上专利是涉及粉煤灰制取聚硅酸铝铁的，可以看出，为了打开粉煤灰中Si-Al键，制备过程需要添加助溶剂高温焙烧+酸溶，或者酸溶+碱溶，产品是聚合硫酸铝铁溶液，制备方法和工艺流程复杂，能耗高，成本高，不易工业化生产。这与本专利技术的原料、工艺过程、产品明显不一样。另外，也有利用化学品直接调配合成聚硅酸铝铁的。杨玉萍和马晓鸥在“混凝剂聚硅酸-聚合硫酸铁复合工艺的研究”(工业水处理,2006,26(5):32-34)中提出工业水玻璃、工业七水合硫酸亚铁、分析纯浓硫酸、分析纯双氧水制备聚硅酸-聚合硫酸铁絮凝剂。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术提供了一种利用高浓度工业废硫酸和拜耳法氧化铝赤泥生产聚硅酸硫酸铝钙铁絮凝剂的方法，有效解决高浓度工业废硫酸和拜耳法氧化铝赤泥的回收利用，实现两种工业废物资源化利用，并减轻对生态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用工业废硫酸和赤泥生产聚硅酸硫酸铝钙铁絮凝剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：将废硫酸与赤泥按照质量比0.33‑2.00混合，机械搅拌3‑10分钟，使其均匀混合，静置30‑120分钟，加入水，使混合物中含水重量为43.7‑55.8%，机械搅拌30‑90分钟，以上过程产生的废气经碱液吸收净化后放空；第二步：对第一步中制得的混合物进行过滤，得滤液A和滤饼A；向滤液A中加入调节剂A，调PH值为2.0‑3.5，过滤，得滤液B和滤饼B；当滤液B中二氧化硅质量分数小于等于2.8%，且铝+钙+铁与硅的摩尔比大于等于1.2，将滤液B在18‑30℃下熟化2‑24小时，得到聚硅酸硫酸铝钙铁溶液；当滤液B 中二氧化硅质量分数大于2.8%，则加水稀释，滤液B 中铝+钙+铁与硅的摩尔比小于1.2，则加入调节剂B进行调整。

【技术特征摘要】
1.一种利用工业废硫酸和赤泥生产聚硅酸硫酸铝钙铁絮凝剂的方法，其特征在于：包
括以下步骤：
第一步：将废硫酸与赤泥按照质量比0.33-2.00混合，机械搅拌3-10分钟，使其均匀混
合，静置30-120分钟，加入水，使混合物中含水重量为43.7-55.8%，机械搅拌30-90分钟，以
上过程产生的废气经碱液吸收净化后放空；
第二步：对第一步中制得的混合物进行过滤，得滤液A和滤饼A；
向滤液A中加入调节剂A，调PH值为2.0-3.5，过滤，得滤液B和滤饼B；
当滤液B中二氧化硅质量分数小于等于2.8%，且铝+钙+铁与硅的摩尔比大于等于1.2，
将滤液B在18-30℃下熟化2-24小时，得到聚硅酸硫酸铝钙铁溶液；
当滤液B中二氧化硅质量分数大于2.8%，则加水稀释，滤液B中铝+钙+铁与硅的摩尔
比小于1.2，则加入调节剂B进行调整。
2.根据权利要求1所述的一种利用工业废硫酸和赤泥生产聚硅酸硫酸铝钙铁絮凝剂的
方法，其特征在于：所述的赤泥是拜耳法工艺生产氧化铝产生的废渣，其含水重量不大于
70%，是沉降槽出口的稀赤泥，或是压滤风干后的干赤泥。
3.根据权利要求1所述的一种利用工业废硫酸和赤泥生产聚硅酸硫酸铝钙铁絮凝剂的
方法，其特征在于：所述的废硫酸是工业生产过程中硫酸作为吸收剂或催化剂而产生的高
浓度废硫酸，其中，硫酸的重量百分比大于等于80%。
4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：程相龙，曹敏，张敬东，江雯，赵小玲，马江涛，范彦民，杨勇，郭晋菊，耿新宇，董文博，侯萌萌，
申请(专利权)人：河南开祥精细化工有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41