一种利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法，包括：将高铝粉煤灰于浓盐酸中进行活化，液固分离，洗涤，得到洗涤后的第一固体和第一洗涤液；将洗涤后的第一固体于浓碱溶液中进行脱硅反应，液固分离，洗涤，得到洗涤后的第二固体和第二洗涤液；将洗涤后的第二固体于稀盐酸中洗涤，液固分离，得到第三固体和第三洗涤液，将第三固体水洗，得到第四固体和第四洗涤液；将第四固体进行后处理得到莫来石，将第一液体和/或第三洗涤液制备聚合氯化铝。所述方法制备的莫来石杂质含量低、体积密度高，并且吸水率低，还能够联产聚合氯化铝絮凝剂，原料来源广、工艺简单而且酸碱耗低，具有良好的经济、社会和环境效益。

Method for preparing mullite combined poly aluminium chloride by using high alumina powder

The invention provides a method for preparing mullite and polyaluminium chloride from high alumina fly ash system includes high alumina fly ash in concentrated hydrochloric acid activation, liquid-solid separation, washing, washing after the first solid and the first washing liquid; the first solid after washing in concentrated alkali solution to remove silicon reaction, solid-liquid separation, washing, washing after second solid and second washing liquid; washing after second solid in dilute hydrochloric acid washing, liquid-solid separation, third solid and third washing liquid, third solid water, fourth solid and fourth washing liquid; fourth solid postprocessing get mullite, first liquid and / or third washing liquid preparation of polyaluminium chloride. The preparation method of the mullite low impurity content, high bulk density, and low water absorption rate, and polyaluminum chloride can also, wide source of raw materials, simple process and low alkali consumption, with good economic, social and environmental benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法
本专利技术属于固废资源化利用
，涉及一种利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法。
技术介绍
高铝粉煤灰是内蒙古中部、山西北部地区高铝煤炭在火力发电厂经燃烧发电后产生的固体废弃物，含有大量的氧化铝和氧化硅等资源，目前利用率较低，大量未利用的高铝粉煤灰不仅污染环境还会造成巨大的资源浪费。莫来石(3Al2O3·2SiO2)是铝硅酸盐在高温下生成的矿物，是一种优质的耐火原料。自然界中莫来石矿物极其稀少，主要是人工合成莫来石。而人工合成莫来石主要分为烧结莫来石和电熔莫来石。通常以铝土矿为原料掺加一定量的辅料经烧结制备莫来石骨料。聚合氯化铝具有混凝能力强、用量少、净水效能高及适应力强等特点，是当前水处理领域最常用的无机高分子絮凝剂，被广泛应用于饮用水、工业用水和污水等的处理。现有制备聚合氯化铝的方法一般以低品位铝土矿物、含铝较低的矿物和固体废弃物作为铝源，以工业盐酸为氯源。CN1696075A采用磁选高铝粉煤灰掺加少量高铝铝矾土经混料、成型和烧结制备莫来石；CN10175940A公开了一种以磁选粉煤灰、铝矾土和氟化铝为原料经注模、干燥、焙烧制备莫来石的方法。但是，这些方法需要掺加铝矾土和其他物质，成本较高。CN104371703A、CN102583409A、CN102583411A和CN104671811A分别公开了一种以脱硅-稀酸溶液洗粉煤灰、球磨-脱硅-酸洗粉煤灰、预脱硅-酸洗-二次脱硅高铝粉煤灰、脱硅-稀酸溶液洗-浓酸活化高铝粉煤灰为原料，经干燥、焙烧制备莫来石产品。上述方法虽然以工业固废高铝粉煤灰作为单一原料，但整体工艺存在原料纯度低、碱耗酸耗大及经济性差等问题。CN106220190A公开了一种利用高铝粉煤灰制备莫来石的方法，以高铝粉煤灰为原料，经过球磨、稀酸溶液活化、脱硅、焙烧得到莫来石，包括以下步骤：(1)将高铝粉煤灰与氧化铝球进行混合球磨，处理后进行筛分得到粒径(d50)在12μm以下的细磨粉煤灰；(2)将步骤(1)得到的细磨粉煤灰用稀酸溶液进行活化处理，经过滤得到滤饼；(3)将步骤(2)产生的滤饼与稀碱溶液混合进行脱硅处理，经过过滤操作后得到滤饼；(4)对步骤(3)所产生的滤饼进行焙烧得到莫来石产品。但是，该方法使用的是稀酸溶液和稀碱，并且制得的莫来石中钠钾钙铁杂质含量较高，莫来石产品品质较低。CN104671811A公开了一种利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法，包括以下步骤：(1)将高铝粉煤灰与稀碱溶液混合进行预脱硅处理，处理后进行过滤操作得到滤饼和滤液；(2)将步骤(1)所生产的滤饼用稀酸溶液进行处理，经过滤得到滤饼；(3)将步骤(2)所生产的滤饼用浓酸进行处理，经过滤得到二次酸处理滤饼；(4)对步骤(3)所产生的二次酸处理滤饼进行水洗、过滤、焙烧，得到莫来石产品。所述方法中虽然使用了浓酸处理，但是其作用是：针对铁钙等杂质深度脱除的需要，采用稀酸溶液-浓酸二步工艺处理脱硅后粉煤灰，可在保证氧化铝含量提高的基础上实现杂质的大幅度降低。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法，所述方法制备的莫来石杂质含量低、体积密度高，吸水率低，并且所述制备莫来石的方法不仅原料来源广、工艺简单而且酸碱耗低，同时能够联产氧化铝含量高、盐基度高的聚合氯化铝，具有良好的经济、社会和环境效益。本专利技术如无特殊说明，所述高铝粉煤灰是指氧化铝的质量百分含量大于35％的粉煤灰，如36％、38％、40％、45％、55％、63％、75％或80％等。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将高铝粉煤灰于浓度为250-300g/L的浓盐酸中进行活化，之后进行液固分离，得到第一固体和第一液体，将所述第一固体洗涤，得到洗涤后的第一固体和第一洗涤液；(2)将所述洗涤后的第一固体于浓度为180-230g/L的浓碱溶液中进行脱硅反应，之后进行液固分离，得到第二固体和第二液体，将所述第二固体洗涤，得到洗涤后的第二固体和第二洗涤液；(3)将所述洗涤后的第二固体于稀盐酸中洗涤，之后进行液固分离，得到第三固体和第三洗涤液，将所述第三固体水洗，得到第四固体和第四洗涤液；(4)将所述第四固体进行后处理得到莫来石；(5)利用所述第一液体和/或所述第三洗涤液制备聚合氯化铝絮凝剂；其中，步骤(4)与步骤(5)无先后顺序。本专利技术提供的利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法，采用浓酸活化-浓碱脱硅-稀酸溶液除杂的工艺处理所述高铝粉煤灰，所述浓酸活化、浓碱脱硅及稀酸溶液洗涤相互协同，显著提高了所得莫来石的体积密度，降低了所得莫来石中的杂质含量和吸水率；本专利技术提供的利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法还能够联产聚合氯化铝絮凝剂，实现了废液的零排放，能够创造良好的环境效益。所述浓盐酸的浓度可为255g/L、260g/L、265g/L、270g/L或290g/L等；所述浓碱溶液的浓度可为190g/L、200g/L、210g/L、220g/L、225g/L或228g/L等。所述稀盐酸是指浓度小于30g/L的盐酸溶液，如28g/L、25g/L、22g/L、20g/L、18g/L、15g/L、12g/L、11g/L、10g/L、8g/L或5g/L等。步骤(1)所述活化的温度为70-90℃，如72℃、75℃、78℃、80℃、82℃、85℃、88℃或89℃等。优选地，步骤(1)所述活化的时间为1-3h，如1.2h、1.5h、1.8h、2.1h、2.3h、2.5h或2.8h等。优选地，步骤(1)所述活化时的液固比为3-6mL/g，如3.2mL/g、3.5mL/g、3.8mL/g、4.3mL/g、4.5mL/g、4.8mL/g、5.0mL/g、5.3mL/g、5.5mL/g或5.8mL/g等。步骤(1)中控制活化的温度、时间和活化时的液固比能够有效提高高铝粉煤灰中硅的活性，有利于下一步的有效脱硅步骤(1)所述洗涤的液固比为3-4mL/g，如3.1mL/g、3.3mL/g、3.5mL/g、3.7mL/g或3.8mL/g等。控制洗涤的液固比能够有效减少水耗，降低第一固体中的杂质含量。优选地，步骤(1)所述洗涤先使用第四洗涤液洗涤再使用清水洗涤，以节约水的使用量。步骤(2)所述脱硅反应的温度为85-100℃，如86℃、88℃、90℃、92℃、95℃、98℃或99℃等。优选地，步骤(2)所述脱硅反应的时间为60-100min，如62min、65min、68min、70min、72min、75min、78min、80min、85min、90min、95min或98min等。优选地，步骤(2)所述脱硅反应的液固比为4-7mL/g，如4.5mL/g、4.8mL/g、5.3mL/g、5.8mL/g、6.3mL/g、6.5mL/g或6.8mL/g等。控制所述脱硅反应的温度、时间和脱硅反应的液固比可有效的实现二氧化硅脱除，提高第二固体中氧化铝的含量。步骤(2)所述洗涤采用三级逆流洗涤。优选地，步骤(2)所述洗涤的液固比为3-4mL/g，如3.1mL/g、3.3mL/g、3.5mL/g、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将高铝粉煤灰于浓度为250‑300g/L的浓盐酸中进行活化，之后进行液固分离，得到第一固体和第一液体，将所述第一固体洗涤，得到洗涤后的第一固体和第一洗涤液；(2)将所述洗涤后的第一固体于浓度为180‑230g/L的浓碱溶液中进行脱硅反应，之后进行液固分离，得到第二固体和第二液体，将所述第二固体洗涤，得到洗涤后的第二固体和第二洗涤液；(3)将所述洗涤后的第二固体于稀盐酸中洗涤，之后进行液固分离，得到第三固体和第三洗涤液，将所述第三固体水洗，得到第四固体和第四洗涤液；(4)将所述第四固体进行后处理得到莫来石；(5)利用所述第一液体和/或所述第三洗涤液制备聚合氯化铝絮凝剂；其中，步骤(4)与步骤(5)无先后顺序。

【技术特征摘要】
1.一种利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将高铝粉煤灰于浓度为250-300g/L的浓盐酸中进行活化，之后进行液固分离，得到第一固体和第一液体，将所述第一固体洗涤，得到洗涤后的第一固体和第一洗涤液；(2)将所述洗涤后的第一固体于浓度为180-230g/L的浓碱溶液中进行脱硅反应，之后进行液固分离，得到第二固体和第二液体，将所述第二固体洗涤，得到洗涤后的第二固体和第二洗涤液；(3)将所述洗涤后的第二固体于稀盐酸中洗涤，之后进行液固分离，得到第三固体和第三洗涤液，将所述第三固体水洗，得到第四固体和第四洗涤液；(4)将所述第四固体进行后处理得到莫来石；(5)利用所述第一液体和/或所述第三洗涤液制备聚合氯化铝絮凝剂；其中，步骤(4)与步骤(5)无先后顺序。2.根据权利要求1所述的利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法，其特征在于，步骤(1)所述活化的温度为70-90℃；优选地，步骤(1)所述活化的时间为1-3h；优选地，步骤(1)所述活化时的液固比为3-6mL/g。3.根据权利要求1或2所述的利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法，其特征在于，步骤(1)所述洗涤的液固比为3-4mL/g；优选地，步骤(1)所述洗涤先使用第四洗涤液洗涤再使用清水洗涤。4.根据权利要求1-3之一所述的利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法，其特征在于，步骤(2)所述脱硅反应的温度为85-100℃；优选地，步骤(2)所述脱硅反应的时间为60-100min；优选地，步骤(2)所述脱硅反应的液固比为4-7mL/g；优选地，步骤(2)所述浓碱溶液选自氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。5.根据权利要求1-4之一所述的利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法，其特征在于，步骤(2)所述洗涤采用三级逆流洗涤；优选地，步骤(2)所述洗涤的液固比为3-4mL/g。6.根据权利要求1-5之一所述的利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法，其特征在于，步骤(3)所述洗涤的温度为60-80℃；优选地，步骤(3)所述洗涤的时间为30-60min；优选地，步骤(3)所述洗涤的液固比为3-4mL/g；优选地，步骤(3)所述稀酸溶液为所述第一洗涤液；优选地，步骤(3)所述洗涤的方式为槽洗；优选地，步骤(3)所述水洗的方式为淋洗；优选地，步骤(3)所述水洗的液固比为1-2mL/g。7.根据权利要求1-6之一所述的利用高铝粉煤灰制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李占兵，李会泉，李少鹏，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11