申请日2007.08.24
公开(公告)日2008.02.20
IPC分类号C02F1/52
摘要
本发明涉及一种用煤矸石生产水处理混凝剂的方法，主要包括以下步骤：粉碎加工;煅烧;酸化反应：煤矸石的酸性溶出过程;固液分离、水洗：将经过酸化反应的混合物，先进行固液分离，酸溶液留以待用，固体进行水洗;碱化反应：煤矸石的碱性溶出过程;固液分离、水洗;聚合反应：将待用酸溶液和待用碱溶液经稀释后进行常温聚合反应，经干燥后得到水处理用混凝剂。该方法利用化学方法将煤矸石提取物聚合生产水处理剂，实现煤矸石无二次污染利用，起到煤矸石资源化开发作用，同时减少对环境的污染。该方法还可广泛用于其它工业固体废物处理中，使得固体废弃物煤矸石的利用更充分、更有效。
权利要求书
1.一种用煤矸石生产水处理混凝剂的方法，其特征在于，包括以下 步骤：
(1)粉碎加工：分中碎及细碎两个步骤，最终将块状煤矸石粉碎加 工成过40～60目筛的细粉体;
(2)煅烧;
(3)酸化反应：煤矸石的酸性溶出过程;
(4)固液分离、水洗：将经过酸化反应的混合物，先进行固液分离， 酸溶液留以待用，固体进行水洗;
(5)碱化反应：煤矸石的碱性溶出过程;
(6)固液分离、水洗：将经过碱化反应的混合物，先进行固液分离， 碱溶液留以待用，固体进行水洗;
(7)聚合反应：将待用酸溶液和待用碱溶液经稀释后进行常温聚合 反应，制得聚硅酸铝铁溶液，经干燥后得到水处理用混凝剂。
2.按照权利要求1所述的一种用煤矸石生产水处理混凝剂的方法，其 特征在于：步骤(2)中的煅烧温度为650～800℃，煅烧活化时间为1～ 2.5小时。
3.按照权利要求1或2所述的一种用煤矸石生产水处理混凝剂的方 法，其特征在于：步骤(3)中，煤矸石固体和混合酸按体积比1∶4进料， 用作反应的混合酸浓度为25%，溶出中混合酸的当量数与煤矸石粉中有效 成分当量数之比在1.0以下，反应时间为1～2小时。
4.按照权利要求3所述的一种用煤矸石生产水处理混凝剂的方法，其 特征在于：所述酸化反应在搅拌的前提下进行，温度控制在100～120℃， 反应混合液的PH值为-0.01～0.6。
5.按照权利要求1或2所述的一种用煤矸石生产水处理混凝剂的方法， 其特征在于：步骤(4)中固体水洗出水的PH值达到6.5以上后，完成水 洗;步骤(6)中固体水洗出水的PH值达到7.5～8以后，完成水洗。
6.按照权利要求1或2所述的一种用煤矸石生产水处理混凝剂的方 法，其特征在于：步骤(5)中，煤矸石固体与碱液按体积比1∶5进料， 用作反应的碱溶液浓度为12%～15%，反应时间为1～2小时。
7.按照权利要求6所述的一种用煤矸石生产水处理混凝剂的方法，其 特征在于：所述的碱化反应在搅拌的前提下进行，反应温度为110～130 ℃，反应混合液的PH值为13.3～13.5。
8.按照权利要求1或2所述的一种用煤矸石生产水处理混凝剂的方 法，其特征在于：步骤(7)中，所述聚合反应是将经过氧化反应后的待 用酸溶液与经过稀释后的待用碱溶液进行反应。
9.按照权利要求8所述的一种用煤矸石生产水处理混凝剂的方法， 其特征在于：步骤(7)中聚合反应时间在1小时以内，反应过程中同时 要进行PH值调节，将混合溶液的PH值保持在1～2之间。
说明书
一种用煤矸石生产水处理混凝剂的方法
技术领域
本发明涉及煤矸石利用技术领域，尤其是涉及一种将煤矸石进行资源 化利用、经化工加工制取新材料的方法。
背景技术
煤矸石是煤矿采掘时，与煤同时采出的顶板、底板、夹矸等石片、矿 层、泥沙的混合物，是煤在开采和洗选过程中的固体废弃物。据有关资料 透露，在矿山采煤过程中煤矸石占总出煤量的30%，我国目前煤矸石的积 存量已达到近30亿吨，而且每年递增大约1.5亿吨。大量废弃的煤矸石， 构成了对生态和环境的双重破坏。
同时煤矸石是一种可供开发和利用的自然资源。煤矸石或多或少都含 有一定数量的碳或其它可燃物，因而可以当作燃料使用。煤矸石中所含的 元素种类较多，其中SiO2和Al2O3含量最高，其它还有一些Fe2O3、MgO、 CaO、SO3等。煤矸石的主要化工用途就是通过各种不同的方法提取煤矸石 中某一种元素或生产硅铝材料。对于含铝较高的煤矸石，其开发的化工产 品主要有结晶氯化铝，聚合氯化铝，硫酸铝，沸石等。目前对煤矸石对 综合利用，大多集中在发电、铺路、参合水泥、制砖等领域。
虽然在各个领域对煤矸石都进行了再利用，但是不同程度上都存在利 用不充分的问题。本发明的目的就在于提供一种煤矸石再利用的方法，力 求使得固体废弃物煤矸石的利用更充分、更有效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一 种用煤矸石生产水处理混凝剂的方法，该方法相对现有技术而言，主要是 利用化学方法将煤矸石中的提取物聚合成为水处理用的聚硅酸铝铁混凝 剂，做到煤矸石不产生二次污染的全面、有效利用，实现煤矸石资源化利 用。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用煤矸石生产水处理 混凝剂的方法，包括以下步骤：
(1)粉碎加工：分中碎及细碎两个步骤，最终将块状煤矸石粉碎加 工成过40～60目筛的细粉体;
(2)煅烧;
(3)酸化反应：煤矸石的酸性溶出过程;
(4)固液分离、水洗：将经过酸化反应的混合物，先进行固液分离， 酸溶液留以待用，固体进行水洗;
(5)碱化反应：煤矸石的碱性溶出过程;
(6)固液分离、水洗：将经过碱化反应的混合物，先进行固液分离， 碱溶液留以待用，固体进行水洗;
(7)聚合反应：将待用酸溶液和待用碱溶液经稀释后进行常温聚合 反应，制得聚硅酸铝铁溶液，经干燥后得到水处理用混凝剂。
在上述方案中的步骤(2)中的煅烧温度为650～800℃，煅烧活化时 间为1～2.5小时。
作为本发明的一种优选实施方式，步骤(3)中，煤矸石固体和混合 酸按体积比1∶4进料，用作反应的混合酸浓度为25%，溶出中混合酸的 当量数与煤矸石粉中有效成分当量数之比在1.0以下，反应时间为1～2小 时。
该酸化反应在搅拌的前提下进行，温度控制在100～120℃，反应混 合液的PH值为-0.01～0.6。
上述方案中，步骤(4)中固体水洗出水的PH值达到6.5以上后，完 成水洗;步骤(6)中固体水洗出水的PH值达到7.5～8以后，完成水洗。
作为本发明的又一种优选实施方式，步骤(5)中，煤矸石固体与碱 液按体积比1∶5进料，用作反应的碱溶液浓度为12%～15%，反应时间 为1～2小时。
其碱化反应在搅拌的前提下进行，反应温度为110～130℃，反应混 合液的PH值为13.3～13.5。
作为本发明的再一种优选实施方式，步骤(7)中所述聚合反应是将 经过氧化反应后的待用酸溶液与经过稀释后的待用碱溶液进行反应。
步骤(7)中聚合反应时间在1小时以内，反应过程中同时要进行PH 值调节，将混合溶液的PH值保持在1～2之间。
本发明所达到的有益效果是：1、利用化学方法提取煤矸石中的三氧 化二铝、三氧化二铁、二氧化硅，并将其聚合成为水处理用的聚硅酸铝铁 混凝剂，做到不产生二次污染的全面利用，实现煤矸石资源化利用。2、 将反应最终生成的固体残渣，利用常温胶联机械成型生产轻质建材、免烧 路面砖和防腐材料，将煤矸石固体渣质完全利用，变废为宝。3、该煤矸 石利用方法技术中的煤矸石生产水处理剂聚硅酸铝铁技术，在其它工业固 体废物处理中的也可应用。4、采用生产水处理剂聚硅酸铝铁技术、混合 酸溶反应技术、碱溶反应技术、两种溶液的聚合反应技术来实现，整套方 案合理，反应过程中产生的各项中间产物、释放的热量等等，或者最终转 换为可用产品，或者作为下次的反应物、加热源进行循环利用，作到对所 有资源的充分、有效、全面利用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
