本发明专利技术公开了一种制备稀土铈改性无机高分子絮凝剂的方法，是以含有铁盐和铝盐物料的高炉瓦斯灰和炼铝灰渣为主要原料，加入稀土化合物，加热合成获得。本发明专利技术合成的产品是稀土改性后的复合型铁铝聚合物，兼有铝盐类和铁盐类絮凝剂的特性，具有优良的净水性能和广泛的应用范围。本发明专利技术不仅对钢厂废物和铝厂废物的综合利用提供了一条可形途径，同时为絮凝剂生产提供了一条原料廉价的工艺路线，达到了以废治废的目的，取得了良好的经济效益、社会效益和环境效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合型无机高分子絮凝剂的生产工艺，具体涉及一种利用钢厂废物高炉 瓦斯灰和铝厂废物炼铝灰渣为主要原料，添加稀土铈的化合物，制备稀土改性无机高分 子絮凝剂的方法。
技术介绍
高炉瓦斯灰是炼铁高炉在炼铁过程中随高炉煤气(亦称瓦斯)带出的原燃料的粉尘 以及高温区激烈反应而产生的微粒，其主要成份为碳粒、单质铁及其氧化物，另外还有 Si02、 A1A等，是钢铁企业主要固体排放物之一。我国的钢铁产量近年来跃居世界首位， 炼铁高炉产生的高炉瓦斯灰总量相当大，以铁产量的1.7%计，全国年产瓦斯灰近200 万吨。由于高炉瓦斯灰是炼铁的废渣，数量又大，因此这必然给环境造成不利的影响。 现有技术对高炉瓦斯灰的利用方式国内各钢厂基本是直接将其作为生产水泥原料、粘土 改良或生产免烧砖等，这些方法的缺陷是不仅回收费用较大，程序复杂，而且经济效益 并不明显。利用高炉瓦斯灰合成絮凝剂，可以使瓦斯灰得以利用，无论从环境保护和创 造经济效益的角度出发都具有深远的意义。炼铝灰渣是在氧化铝经熔盐电解生产铝的过程中，由于操作和测定器具的携带、阳 极更换、出铝、铸锭以及电解槽大修等工序产生的。铝灰的主要成分是A1203，其次是 Si0:>、 Mg0、 CaO、 FeA等。 一般每生产1吨铝会产生30 50千克铝渣铝灰。目前，全 世界每年铝的产量和消费量都超过了 2700万吨，并且在以1% 3%的速度递增。近年来， 我国铝生产能力及产量大在以幅度增加，2003年生产能力达到834万吨，产量达到550 万吨；2004年生产能力增至900万吨，产在以量达到667万吨；2005年生产能力增长到 1000万吨，产量750万吨，每年将产生25 35万吨铝渣铝灰。资料报道截至2003年底， 我国废铝积蓄量已达5320万吨，2004 2010年，还将再积蓄约4300万吨。因此研究对 炼铝灰渣的再利用有一定的理论研究价值和实际应用价值。铝铁共聚复合型无机絮凝剂是从七十年代到九十年代研究和发展起来的新型化学 工业。由于该絮凝剂兼具聚合铝的优良絮凝效能和聚合铁的强吸附活性、快速沉淀及适 用范围宽的优点，欧美和日本已有相关专利报道，并将其作为一种新型高效絮凝剂推广 应用。而以高炉瓦斯灰和炼铝灰渣为主要原料，添加稀土铈的化合物，制备稀土铈改性 无机高分子絮凝剂(RE-PAFC),在国内外文献数据库中，目前尚未见相关文献报道。
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新型的絮凝剂生产工艺，即一种 。本工艺以高炉瓦斯灰和炼铝灰 渣为主要原料，有利于环境保护，且产品有优良的絮凝性能和广泛应用范围。本专利技术所述的制备稀土铈改性无机高分子絮凝剂(RE-PAFC)的方法，是以含有铁 盐和铝盐物料的高炉瓦斯灰和炼铝灰渣为主要原料，加入稀土化合物，加热合成获得； 其特征在于所述稀土铈改性无机高分子絮凝剂的具体合成方法是a)原料预处理将工业废物高炉瓦斯灰和炼铝灰渣分别自然风干后，过60目筛，备用；(2) 制备高炉瓦斯灰溶出液取筛后的高炉瓦斯灰于四口烧瓶中，加入NaF，并边搅 拌边加入质量浓度为49%的HN03及摩尔浓度为6. 2mol±0. 1/L的HC1，其中所述组分用 量的比例为高炉瓦斯灰NaF : HN03: HC1为25g : 2g :75ml : 3ml;然后在搅拌回流 下加热至沸，并控温在10(TC 105。C，搅拌反应3土0.2h，之后趁热抽滤，得到含A广 和Fe"的高炉瓦斯灰溶出液；(3) 制备炼铝灰渣溶出液取筛后的炼铝灰渣于四口烧瓶中，以炼铝灰渣与HC1用量 比为lg : 4ml lg : 15ml的比例加入摩尔浓度为6. 2,1 ±0. 1/L的HC1,在搅拌回流 下加热至沸，并控温在5(TC 105'C,搅拌反应20miri 120min,然后趁热抽滤，得到 含A1"的炼铝灰渣溶出液；(4) 制备A1(0H)3溶胶取A1C13 6H20晶体，以去离子水配成Al"浓度为2. 5mol/L 的溶液，并用质量浓度为10%的Na2C03溶液中和至pH值为6. 0 6. 5,即得到A1(0H)3溶 胶；(5) 配制硝酸铈溶液取硝酸铈(Ce(N03)3*6H20)以去离子水配成浓度为0. lmol/L 溶液，备用；(6) 稀土铈改性无机高分子絮凝剂的制备在测得高炉瓦斯灰溶出液中Fe"的摩尔浓 度为0. 5mol/L 0. 6 mol/L， Ar+的摩尔浓度为0. 06mol/L 0. 08 mol/L，炼铝灰渣溶出 液中Al"摩尔浓度为0. 55 mol/L 0. 65 mol/L的前提下，取炼铝灰渣溶出液于容器中， 加入上述硝酸铈溶液，充分搅拌混匀；加热至60 7(TC再逐滴加入上述A1(0H)3溶胶， 并保温搅拌反应l士O. lh;然后搅拌条件下，加入高炉瓦斯灰溶出液，继续保温搅拌反 应2土0. ih,再静止熟化24土lh，即得稀土铈改性无机高分子絮凝剂；其中上述硝酸铈 溶液:炼铝灰渣溶出液Al (0H)3溶胶高炉瓦斯灰溶出液用量的体积比为 1:20:20:20 9:10:10:10。上述制备稀土铈改性无机高分子絮凝剂的方法中步骤(3)所述炼铝灰渣与HC1用量 比优选lg:10ml;所述反应温度优选IO(TC，反应时间优选60min。上述制备稀土铈改性无机高分子絮凝剂的方法中步骤(6)所述硝酸铈溶液:炼铝灰 渣溶出液A1(0H):,溶胶高炉瓦斯灰溶出液用量的体积比优选3:10:10:10。应用本专利技术所述方法制得的稀土铈改性无机高分子絮凝剂(RE-PAFC)的特点产品外观为红棕色液体，密度为1.2g/mL， pH值3 3.5，盐基度57.0%， A1A质量 百分含量为约为10. 8%， FeA质量百分含量约为3. 6%,稀土含量0. 05% 0. 20%。本专利技术与现有技术相比所具备的优点在于a)利用高炉瓦斯灰和炼铝灰渣为主要原料，可大大降低絮凝剂的生产成本和废水处理成本，有利于该新型絮凝剂的推广应用；(2)聚铝铁絮凝剂中亚铁含量高会影响水处理时COD的去除，本方法由于采用了强氧化剂硝酸化为催化剂，RE-PAFC产品中几乎没有 Fe"，絮凝效果显著，用该絮凝剂处理酿造废水，其0)0&去除率达45%左右，SS去除率 达到90%以上；(3)对钢厂和铝厂固体废物进行综合利用，在降低无机高分子絮凝剂生产 成本的同时，又能提高其环境价值，达到以废治废的目的，实现固体实物的资源化，为 钢厂废物高炉瓦斯灰的回收利用探索出一条新途径；(4)产品稳定，用量省，pH值适用范 围宽，沉降性能好；(5)合成过程中不需加压、加氧，操作简单，投资省，见效快，有明 显的实用价值。附图说明图1为本专利技术的合成工艺流程图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明。如图1所示，利用高炉瓦斯灰和炼铝灰渣为主要原料制备稀土铈改性无机高分子絮 凝剂体产品包括以下步骤1、 一种制备稀土铈改性无机高分子絮凝剂(RE-PAFC)的方法，是以含有铁盐和铝 盐物料的高炉瓦斯灰和炼铝灰渣为主要原料，加入稀土化合物，加热合成获得；其特征 在于所述稀土铈改性无机高分子絮凝剂的具体合成方法是(1) 原料预处理将工业废物高炉瓦斯灰和炼铝灰渣分别自然风干后，过60目筛，备用；(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备稀土铈改性无机高分子絮凝剂的方法，是以含有铁盐和铝盐物料的高炉瓦斯灰和炼铝灰渣为主要原料，加入稀土化合物，加热合成获得；其特征在于：所述稀土铈改性无机高分子絮凝剂的具体合成方法是： （１）原料预处理：将工业废物高炉瓦斯灰和炼铝灰渣分别自然风干后，过６０目筛，备用； （２）制备高炉瓦斯灰溶出液：取筛后的高炉瓦斯灰于四口烧瓶中，加入ＮａＦ，并边搅拌边加入质量浓度为４９％的ＨＮＯ↓［３］及摩尔浓度为６．２ｍｏｌ±０．１／Ｌ的ＨＣｌ，其中所述组分用量的比例为高炉瓦斯灰∶ＮａＦ∶ＨＮＯ↓［３］∶ＨＣｌ为２５ｇ∶２ｇ∶７５ｍｌ∶３ｍｌ；然后在搅拌回流下加热至沸，并控温在１００℃～１０５℃，搅拌反应３±０．２ｈ，之后趁热抽滤，得到含Ａｌ↑［３＋］和Ｆｅ↑［３＋］的高炉瓦斯灰溶出液； （３）制备炼铝灰渣溶出液：取筛后的炼铝灰渣于四口烧瓶中，以炼铝灰渣与ＨＣｌ用量比为１ｇ∶４ｍｌ～１ｇ∶１５ｍｌ的比例加入摩尔浓度为６．２ｍｏｌ±０．１／Ｌ的ＨＣｌ，在搅拌回流下加热至沸，并控温在５０℃～１０５℃，搅拌反应２０ｍｉｎ～１２０ｍｉｎ，然后趁热抽滤，得到含Ａｌ↑［３＋］的炼铝灰渣溶出液； （４）制备Ａｌ（ＯＨ）↓［３］溶胶：取ＡｌＣｌ↓［３］.６Ｈ↓［２］Ｏ晶体，以去离子水配成Ａｌ↑［３＋］浓度为２．５ｍｏｌ／Ｌ的溶液，并用质量浓度为１０％的Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］溶液中和至ｐＨ值为６．０～６．５，即得到Ａｌ（ＯＨ）↓［３］溶胶； （５）配制硝酸铈溶液：取硝酸铈以去离子水配成浓度为０．１ｍｏｌ／Ｌ溶液，备用； （６）稀土铈改性无机高分子絮凝剂的制备：在测得高炉瓦斯灰溶出液中Ｆｅ↑［３＋］的摩尔浓度为０．５ｍｏｌ／Ｌ～０．６ｍｏｌ／Ｌ，Ａｌ↑［３＋］的摩尔浓度为０．０６ｍｏｌ／Ｌ～０．０８ｍｏｌ／Ｌ，炼铝灰渣溶出液中Ａｌ↑［３＋］摩尔浓度为０．５５ｍｏｌ／Ｌ～０．６５ｍｏｌ／Ｌ的前提下，取炼铝灰渣溶出液于容器中，加入上述硝酸铈溶液，充分搅拌混匀；加热至６０～７０℃再逐滴加入上述Ａｌ（ＯＨ）↓［３］溶胶，并保温搅拌反应１±０．１ｈ；然后搅拌条件下，加入高炉瓦斯灰溶出液，继续保温搅拌反应２±０．１ｈ，再静止熟化２４±１ｈ，即得稀土铈改性无机高分子絮凝剂；其中上述硝酸铈溶液∶炼铝灰渣溶出液∶Ａｌ（ＯＨ）↓［３］溶胶∶高炉瓦斯灰溶出液用量的体积比为：１∶２０∶２０∶２０～９∶１０∶１０∶１０。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李善评，付敬，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]
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