一种利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂和应用及使用方法技术

本发明专利技术涉及一种利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂，其特征在于：所述磁性絮凝剂的制备步骤如下：⑴将炼钢红尘与酸溶液均匀混合，放入20‑50℃的摇床上反应1‑8h后，即可得到初步固液混合磁性絮凝剂；⑵将步骤⑴中得到的固液混合磁性絮凝剂在105℃下烘干10h，直至液体消失，将剩余固体研磨粉碎，得到粉末状磁性絮凝剂。本磁性絮凝剂，不仅絮凝效果好，而且具有软磁性，通过外加磁场的介入，可以使产生的絮体快速沉降到液体底部，且由于主要成分为铁元素，所以不会有铝盐含有毒性的问题，同时原料为炼钢废料，这也大大地降低了该磁性絮凝剂制备成本，使得本发明专利技术具有环保和经济双重效益。

A magnetic flocculant using red dust of steel mill as material and its application and Application

【技术实现步骤摘要】
一种利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂和应用及使用方法
本专利技术属于利用工业废料处理废水
，涉及炼钢废料钢厂红尘的二次利用和污水浊度与总磷含量的降低，尤其是一种无机矿物磁性絮凝材料和应用及使用方法。
技术介绍
众所周知，随着中国日益强大，社会经济高速发展，人们对钢铁的需求量也大大增加，钢铁产业的高投资、高回报化及对上下游产业的广泛关联作用，也成为我国经济建设的中流祗柱。然而，每年巨大的钢铁产量带来的不仅仅是巨大的利益，同时也产生了大量的炼钢副产品。其中，平炉尘即钢厂红尘是一种平炉吹氧炼钢生产过程中烟气净化电除尘收集下来的粉末，它具有颗粒度细，含铁量高等特点。由于红尘产量的巨大，如何有效地去利用这种废物，变得尤为重要。现阶段的絮凝剂可分为无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂和生物絮凝剂，但在我国制备和使用生物絮凝剂的技术还不够成熟，所以生物絮凝剂的使用还不是十分普遍。而有机高分子絮凝剂虽然具有效果好、絮凝速度快、针对性强等优点，但是由于其合成条件苛刻、价格昂贵，部分絮凝剂具有毒性且不易溶解等缺点，使用情况依然不如无机絮凝剂。现阶段无机絮凝剂作为一种适用于多种情况，且效果良好的絮凝剂被人们广泛应用于各类行业。其中聚合氯化铝(PAC)以产量最大，适用范围广，用量少等诸多优点，在国内外得到了迅猛的发展。但即使是有如此多优点的PAC也具有很多致命的缺点，首当其冲的就是PAC的沉降速度慢，这就大大降低了污水处理时的效率；且铝盐的毒性也是不可忽视的一个重点问题。因此，制备一种絮凝效果好、沉降速度快且无污染的廉价絮凝剂是具有重要的理论意义和实用价值的。通过检索，尚未发现与本专利技术专利申请相关的专利公开文献。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服以上提到的不足之处，提供一种利用炼钢废料钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂和应用和使用方法，利用钢厂红尘制备的磁性絮凝剂，不仅絮凝效果好，而且具有软磁性，通过外加磁场的介入，可以使产生的絮体快速沉降到液体底部，且由于主要成分为铁元素，所以不会有铝盐含有毒性的问题，同时原料为炼钢废料，这也大大地降低了该磁性絮凝剂制备成本，使得本专利技术具有环保和经济双重效益。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂，所述磁性絮凝剂的制备步骤如下：⑴将炼钢红尘与酸溶液均匀混合，放入20-50℃的摇床上反应1-8h后，即可得到初步固液混合磁性絮凝剂；⑵将步骤⑴中得到的固液混合磁性絮凝剂在105℃下烘干10h，直至液体消失，将剩余固体研磨粉碎，得到粉末状磁性絮凝剂。而且，所述钢厂红尘中：主要成分是FeO、γ-Fe2O3、Fe3O4中的一种或几种的混合物。而且，所述钢厂红尘中，主要成分为几种金属氧化物的混合物，其中铁氧化物占87％～89％，铝氧化物占0.5％～1％，硅氧化物占2.5％～3.5％，钙氧化物占2％～2.5％，镁氧化物占0.5％～1.5％，锰氧化物占0.4％～0.8％，其余的为少量杂质。而且，所述步骤⑴中酸溶液的质量分数为6％-36％。而且，所述酸溶液为硫酸、盐酸、硝酸或草酸中的一种或几种混合。而且，所述步骤⑴中炼钢红尘与酸溶液的混合比例g：mL为1:1.5-6。如上所述的利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂在废水处理中的应用。如上所述的利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂的使用方法，步骤如下：使用带电磁铁的絮凝装置，将利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂以0.2-0.5/L的投加量，投加到浊度为200NTU，磷浓度为3.5mg/L，电导率大于350μs/cm的模拟废水中，由稀硫酸和氢氧化钠溶液调节pH值在5-12，并以300r/min的转速快速搅拌1-3分钟，然后以20r/min的转速慢速搅拌3-5分钟，停止搅拌，打开电磁铁开关，使放置在絮凝装置底部的电磁铁产生磁性，将絮体和磁性絮凝剂一起吸附到装置底部。而且，所述模拟废水为利用牛奶、自来水和磷酸二氢钾配制的模拟废水。而且，所述带电磁铁的絮凝装置包括抽水泵、进料装置、搅拌装置、反应器和磁铁，所述反应器的顶部外通过阀门相连接设置进料装置，该进料装置能够向反应器内加入磁性絮凝剂，所述反应器上相连接设置搅拌装置，该搅拌装置的中下部设置于反应器内且能够搅拌反应器内的液体；所述反应器的顶部上相对设置进水口与出水口，所述抽水泵通过进水口与反应器相连接设置，该抽水泵能够向反应器内泵入处理污水，该反应器内的底部倾斜设置磁铁，设置于磁铁上方一侧的反应器上相连通设置出泥口。本专利技术取得的优点和积极效果是：1、本专利技术磁性絮凝剂制备方法简单易操作，原料为工业废料，实现了资源的二次利用，为炼钢废料钢厂红尘找到了一条可行的出路。2、本专利技术磁性絮凝剂的絮凝效果与常用的PAC效果相似，矾花大，产生速度快，由于具有磁效应，在磁场的作用下，沉降速度大大提升，大大提高了污水处理的效率，且与铝盐类絮凝剂相比，毒性大大降低。附图说明图1为本专利技术磁性絮凝剂的原料——钢厂红尘示意图；图2为本专利技术磁性絮凝剂的成品图；图3为本专利技术磁性絮凝剂与PAC沉降效果对比图；图4为本专利技术磁性絮凝剂可适用的一种装置示意图；图5为本专利技术磁性絮凝剂与PAC沉淀速度与效果柱状示意图。具体实施方式下面结合通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。为了便于理解本专利技术，在此先对本专利技术的设计理念及试验研发过程进行详细的说明：本专利技术中所使用的原料除废弃物钢厂红尘外，如无特殊说明，均为常规的市售产品；本研究通过对钢厂红尘进行酸改性，并烘干成粉，制成的磁性絮凝剂，并通过模拟废水与市面上常用的PAC絮凝剂进行对比，探讨了磁性絮凝剂与PAC沉降效果的区别，同时对模拟废水絮凝后的上清液进行检测，并无超标重金属，这为今后的实际应用提供了数据支持。本专利技术中提到的钢厂红尘的图片可以如图1所示，本专利技术制得的磁性絮凝剂的成品图如图2所示。本专利技术制得的磁性絮凝剂的使用方法可以为现有技术中常规的使用方法，较优地，可以使用本专利技术中提到的带电磁铁的絮凝装置进行，效果更好。实施例1一种利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂，所述磁性絮凝剂的制备步骤如下：(1)将5g炼钢红尘与30ml质量浓度为6％的盐酸溶液均匀混合，放入30℃的摇床上反应8h后，即可得到初步固液混合磁性絮凝剂。(2)将步骤(1)中得到的固液混合磁性絮凝剂在105℃下烘干10h，直至液体消失，将剩余固体研磨粉碎，得到粉末状磁性絮凝剂。将本专利技术磁性絮凝剂以0.5/L的投加量，投加到浊度为200NTU，磷浓度为3.5mg/L，电导率大于350μs/cm，利用牛奶、自来水和磷酸二氢钾配制的模拟废水中，由稀硫酸和氢氧化钠溶液调节pH值至10，并以300r/min的转速快速搅拌1-3分钟，然后以20r/min的转速慢速搅拌3-5分钟，停止搅拌，打开电磁铁开关，使放置在絮凝装置底部的电磁铁产生磁性，将絮体和磁性絮凝剂一起吸附到装置底部。使用表明，通过此方法制备出的磁性絮凝剂在10分钟内，可在上述条件下将絮体完全沉降干净，且上清液浊度与总磷的去除率均可达到90％以上。实施例2一种利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂，所述磁性絮凝剂的制备步骤如下：(1)将5g炼钢红尘与20ml质量浓度为15％的硫酸溶液均匀混合，放入30℃的摇床上反应6h后，即可得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂，其特征在于：所述磁性絮凝剂的制备步骤如下：⑴将炼钢红尘与酸溶液均匀混合，放入20‑50℃的摇床上反应1‑8h后，即可得到初步固液混合磁性絮凝剂；⑵将步骤⑴中得到的固液混合磁性絮凝剂在105℃下烘干10h，直至液体消失，将剩余固体研磨粉碎，得到粉末状磁性絮凝剂。

【技术特征摘要】
1.一种利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂，其特征在于：所述磁性絮凝剂的制备步骤如下：⑴将炼钢红尘与酸溶液均匀混合，放入20-50℃的摇床上反应1-8h后，即可得到初步固液混合磁性絮凝剂；⑵将步骤⑴中得到的固液混合磁性絮凝剂在105℃下烘干10h，直至液体消失，将剩余固体研磨粉碎，得到粉末状磁性絮凝剂。2.根据权利要求1所述的利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂，其特征在于：所述钢厂红尘中：主要成分是FeO、γ-Fe2O3、Fe3O4中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂，其特征在于：所述钢厂红尘中，主要成分为几种金属氧化物的混合物，其中铁氧化物占87％～89％，铝氧化物占0.5％～1％，硅氧化物占2.5％～3.5％，钙氧化物占2％～2.5％，镁氧化物占0.5％～1.5％，锰氧化物占0.4％～0.8％，其余的为少量杂质。4.根据权利要求1所述的利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂，其特征在于：所述步骤⑴中酸溶液的质量分数为6％-36％。5.根据权利要求1所述的利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂，其特征在于：所述酸溶液为硫酸、盐酸、硝酸或草酸中的一种或几种混合。6.根据权利要求1至5任一项所述的利用钢厂红尘为材料的磁性絮凝剂，其特征在于：所述步骤⑴中炼钢红尘与酸溶液的混合比例g：mL为1:1.5-6。7.如权利要求1至6任一项所述的利用钢厂红尘为材料的磁性...

【专利技术属性】
技术研发人员：李桂菊，王思远，郝林林，何迎春，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津,12