申请日2018.07.03
公开(公告)日2018.11.13
IPC分类号C02F1/52; C02F1/56; C01B17/79; C02F103/30
摘要
本发明提供了一种制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，包括如下步骤：将磷石膏、赤泥、添加剂和改性剂混合并研磨制成生料，送入窑内焙烧，制得熟料;制得的熟料进行溶出，并进行固液分离;将分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物;将分离出的硫化物置于加工制得硫酸;将分离得到的溶液经蒸发，得到固体物质，将固定物质粉碎得到固体粉末;将得到的固体粉末中加入聚合硫酸铝、硅酸钠、聚丙烯酰胺、硼砂、醋酸钠，混合均匀制得纺织印染废水絮凝剂。本发明具有制酸和制备纺织印染废水絮凝剂成本低，磷石膏和赤泥废渣的利用率高，工艺简单，纺织印染废水絮凝剂品质高的特点。
权利要求书
1.一种制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
A、将磷石膏、赤泥、添加剂和改性剂混合并研磨制成生料，送入窑内焙烧，制得熟料;
B、将步骤A制得的熟料进行溶出，并进行固液分离;
C、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物;
D、将步骤C分离出的硫化物置于30-50%的富氧环境下，在800-1200℃下焙烧3-5小时，焙烧产生的烟气经五氧化二钒催化反应后，采用浓硫酸进行吸收，制得硫酸;
E、将步骤B分离得到的溶液经蒸发，得到固体物质，将固定物质粉碎得到固体粉末;
F、将步骤E得到的固体粉末中加入聚合硫酸铝、硅酸钠、聚丙烯酰胺、硼砂、醋酸钠，混合均匀制得纺织印染废水絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，其特征在于：步骤A中，所述的赤泥为拜耳法生产氧化铝产生的赤泥;所述添加剂为碳酸钠或烧碱;所述改性剂为无烟煤、碳或煤矸石。
3.根据权利要求1所述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，其特征在于：步骤A中，所述的生料中，磷石膏和拜耳赤泥按照1:0.8-1.6重量比的比例混合，添加剂添加比例按生料中所含Na2O和A12O3+Fe2O3总和的分子比为1:1添加，改性剂的混合比例为生料总重量的10-25%。
4.根据权利要求1所述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，其特征在于：步骤A中，所述窑为工业回转窑、工业隧道窑或工业立窑。
5.根据权利要求1所述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，其特征在于：步骤A中，是在温度1000-1350℃下焙烧时间1-2小时。
6.根据权利要求1所述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，其特征在于：步骤B中，所述熟料先水磨后溶出;溶出时的液固体积比为3-6:1。
7.根据权利要求6所述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，其特征在于：所述溶出时的液固体积比为4-6:1。
8.根据权利要求1所述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，其特征在于：步骤E中，所述蒸发温度为100-120℃。
9.根据权利要求1所述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，其特征在于：步骤F中,按重量份计，所述纺织印染废水絮凝剂包含固体粉末20-25份，聚合硫酸铝25-30份、硅酸钠5-10份、聚丙烯酰胺5-8份、硼砂5-10份、醋酸钠10-15份。
10.根据权利要求9所述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，其特征在于：按重量份计，所述纺织印染废水絮凝剂包含固体粉末22份，聚合硫酸铝28份、硅酸钠8份、聚丙烯酰胺7份、硼砂8份、醋酸钠12份。
说明书
一种制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺
技术领域
本发明涉及一种制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，属于冶金化工领域。
背景技术
赤泥是用铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物。因其富含铁，呈赤红色泥浆状而得名。每生产1吨氧化铝，大约产生赤泥1.0-2.0吨。我国赤泥的年产生量约为1.0亿吨，累计堆存量约为5亿吨。
磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣,其主要成分为硫酸钙(CaSO4)，其含量一般可达到70～90%左右。此外，磷石膏还含有多种杂质：未分解的磷矿，未洗涤干净的磷酸、氟化钙、铁、铝化合物、酸不溶物、有机质等。我国每年排放磷石膏约2000万吨，累计排量近亿吨。磷石膏在建材方面的利用率不到5%，大量磷石膏渣场占用土地，严重污染环境。
废中主要含有纺织纤维上的污物、油脂、盐类以及加工过程中附加的各种浆料、染料、表面活性剂、助剂、酸碱等，且纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、水质变化大等特点，属难处理的工业废水。现有的一种纺织印染废水絮凝剂，该絮凝剂包括聚合硫酸铝、铝酸钠、活化硅酸、聚丙烯酰胺、硼砂，其中的成分在相互协调作用之下用于处理纺织印染废水，凝聚作用效果快，脱色效果好，投药量小，适用于水质变化大的纺织废水，耐酸、耐热性能好，适应于水温变化较大的废水。但是该纺织印染废水絮凝剂中含有铝酸钠，而该铝酸钠一般采用铝矾土或氢氧化铝与氢氧化钠加工制备得到，铝酸钠的加工工艺复杂，生产成本高，导致铝酸钠价格贵，大大的增加了纺织印染废水絮凝剂的生产成本。
现目前，针对磷石膏和赤泥的综合利用的技术很少，基本上集中在建材和铺路等传统领域，这造成了磷石膏和赤泥中大量高价值成分的浪费，附加值非常低。而将磷石膏和赤泥综合利用来制酸，同时联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，未见报道。
发明目的
本发明的目的在于，提供一种制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺。本发明具有制酸和制备纺织印染废水絮凝剂成本低，磷石膏和赤泥废渣的利用率高，工艺简单，纺织印染废水絮凝剂品质高的特点。
本发明的技术方案
一种制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，包括如下步骤：
A、将磷石膏、赤泥、添加剂和改性剂混合并研磨制成生料，送入窑内焙烧，制得熟料;
B、将步骤A制得的熟料进行溶出，并进行固液分离;
C、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物;
D、将步骤C分离出的硫化物置于30-50%的富氧环境下，在800-1200℃下焙烧3-5小时，焙烧产生的烟气经五氧化二钒催化反应后，采用浓硫酸进行吸收，制得硫酸;
E、将步骤B分离得到的溶液经蒸发，得到固体物质，将固定物质粉碎得到固体粉末;
F、将步骤E得到的固体粉末中加入聚合硫酸铝、硅酸钠、聚丙烯酰胺、硼砂、醋酸钠，混合均匀制得纺织印染废水絮凝剂。
前述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺中，步骤A中，所述的赤泥为拜耳法生产氧化铝产生的赤泥;所述添加剂为碳酸钠或烧碱;所述改性剂为无烟煤、碳或煤矸石。
3、根据权利要求1所述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，其特征在于：步骤A中，所述的生料中，磷石膏和拜耳赤泥按照1:0.8-1.6重量比的比例混合，添加剂添加比例按生料中所含Na2O和A12O3+Fe2O3总和的分子比为1:1添加，改性剂的混合比例为生料总重量的10-25%。
前述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺中，步骤A中，所述窑为工业回转窑、工业隧道窑或工业立窑。
前述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺中，步骤A中，是在温度1000-1350℃下焙烧时间1-2小时。
前述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺中，步骤B中，所述熟料先水磨后溶出;溶出时的液固体积比为3-6:1。
前述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺中，所述溶出时的液固体积比为4-6:1。
前述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺中，步骤E中，所述蒸发温度为100-120℃。
前述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺中，步骤F中,按重量份计，所述纺织印染废水絮凝剂包含固体粉末20-25份，聚合硫酸铝25-30份、硅酸钠5-10份、聚丙烯酰胺5-8份、硼砂5-10份、醋酸钠10-15份。
前述的制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺中，按重量份计，所述纺织印染废水絮凝剂包含固体粉末22份，聚合硫酸铝28份、硅酸钠8份、聚丙烯酰胺7份、硼砂8份、醋酸钠12份。
本发明通过将磷石膏和赤泥反应、重组，使之成为有用物质。原理的总反应式为：
CaSO4(磷石膏)+ Na2O·SiO2·Al2O3(赤泥)→ Na2O·Al2O3 + CaO·SiO2↓ + [硫]
从该反应式可知，用磷石膏中的CaO与赤泥中的SiO2生成原硅酸钙( CaO·SiO2↓)后，得到可溶性极好的铝酸钠(Na2O·Al2O3)。反应式中的[硫]，是指通过生料加改性剂工艺，生成的金属硫化物，其主要成分为FeS;浸出熟料中的铝酸钠后，将得到的沉淀物浮选即可得到FeS。
有益效果
1、本发明通过利用磷石膏和赤泥作为原料，并加入添加剂和改性剂之后，在高温焙烧的工艺下得到主要含硅酸盐、铝酸盐和硫化物的熟料，而该铝酸盐的主要成分为铝酸钠，将铝酸钠水溶出后即可进行回收，而固体残渣浮选之后，得到硫化物，采用硫化物制备硫酸，
通过回收的铝酸钠与其它原料来制备纺织印染废水絮凝剂，由于整个工艺中主要以磷石膏和赤泥为原料，添加少量其他物质即可，因此，大大降低了制酸和纺织印染废水絮凝剂的成本投入。还大大增加了磷石膏和赤泥废渣的利用率，为缓解磷石膏和赤泥对环境的污染具有重要的贡献。
2、本发明将工艺中的固体残渣浮选之后，得到硫化物，采用硫化物制备硫酸，制酸的成本低，制酸工艺简单。
3、本发明通过的原料通过焙烧后，得到的成分分明，铝主要以铝酸钠形式存在，利用铝酸钠极易溶于水的特性，可简单快速的将其分离并用于制备纺织印染废水絮凝剂，纺织印染废水絮凝剂品质高，纺织印染废水絮凝剂成本低。
为进一步证明本发明的效果，发明人做了如下实验。
1、纺织印染废水絮凝剂品质检测
对以下五组实施例中的絮凝剂用于处理纺织印染废水，将纺织印染废水先经过格栅过滤后，进入沉淀池，将絮凝剂投入沉淀池中的纺织印染废水中进行处理。每1L污水投入400mg的絮凝剂，在投入25分钟时就出现明显凝聚反应，处理时间2-3h后，效果如表1所示:
从上表格可以看出，该纺织印染废水絮凝剂凝聚作用效果快，效果明显，脱色效果好，投药量小，纺织印染废水絮凝剂品质高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例
实施例1：一种制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、拜耳赤泥、碳酸钠和无烟煤混合并研磨制成生料，送入工业回转窑内在温度1000℃下焙烧时间2小时，制得熟料;其中，磷石膏和拜耳赤泥按照1:0.8重量比的比例混合，碳酸钠添加比例按生料中所含Na2O和A12O3+Fe2O3总和的分子比为1:1添加，无烟煤的混合比例为生料总重量的10%;
B、将步骤A制得的熟料以液固体积比为4:1进行水磨溶出，并进行固液分离;
C、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物;
D、将步骤C分离出的硫化物置于30%的富氧环境下，在800℃下焙烧5小时，焙烧产生的烟气经五氧化二钒催化反应后，采用浓硫酸进行吸收，制得硫酸;
E、将步骤B分离得到的溶液经在温度为100℃下蒸发，得到固体物质，将固定物质粉碎得到固体粉末;
F、将步骤E得到的固体粉末中加入聚合硫酸铝、硅酸钠、聚丙烯酰胺、硼砂、醋酸钠，混合均匀制得纺织印染废水絮凝剂，其中按重量份计，所述纺织印染废水絮凝剂包含固体粉末22份，聚合硫酸铝28份、硅酸钠8份、聚丙烯酰胺7份、硼砂8份、醋酸钠12份。
实施例2：一种制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、拜耳赤泥、烧碱和碳混合并研磨制成生料，送入工业回转窑内在温度1200℃下焙烧时间1.5小时，制得熟料;其中，磷石膏和拜耳赤泥按照1:1重量比的比例混合，烧碱添加比例按生料中所含Na2O和A12O3+Fe2O3总和的分子比为1:1添加，碳的混合比例为生料总重量的15%;
B、将步骤A制得的熟料以液固体积比为5:1进行水磨溶出，并进行固液分离;
C、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物;
D、将步骤C分离出的硫化物置于35%的富氧环境下，在900℃下焙烧4小时，焙烧产生的烟气经五氧化二钒催化反应后，采用浓硫酸进行吸收，制得硫酸;
E、将步骤B分离得到的溶液经在温度为110℃下蒸发，得到固体物质，将固定物质粉碎得到固体粉末;
F、将步骤E得到的固体粉末中加入聚合硫酸铝、硅酸钠、聚丙烯酰胺、硼砂、醋酸钠，混合均匀制得纺织印染废水絮凝剂，其中按重量份计，所述纺织印染废水絮凝剂包含固体粉末20份，聚合硫酸铝30份、硅酸钠5份、聚丙烯酰胺8份、硼砂5份、醋酸钠15份。实施例3：一种制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、拜耳赤泥、碳酸钠和煤矸石混合并研磨制成生料，送入工业回转窑内在温度1300℃下焙烧时间1.5小时，制得熟料;其中，磷石膏和拜耳赤泥按照1:1.2重量比的比例混合，碳酸钠添加比例按生料中所含Na2O和A12O3+Fe2O3总和的分子比为1:1添加，煤矸石的混合比例为生料总重量的20%;
B、将步骤A制得的熟料以液固体积比为6:1进行水磨溶出，并进行固液分离;
C、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物;
D、将步骤C分离出的硫化物置于45%的富氧环境下，在1000℃下焙烧3小时，焙烧产生的烟气经五氧化二钒催化反应后，采用浓硫酸进行吸收，制得硫酸;
E、将步骤B分离得到的溶液经在温度为120℃下蒸发，得到固体物质，将固定物质粉碎得到固体粉末;
F、将步骤E得到的固体粉末中加入聚合硫酸铝、硅酸钠、聚丙烯酰胺、硼砂、醋酸钠，混合均匀制得纺织印染废水絮凝剂，其中按重量份计，所述纺织印染废水絮凝剂包含固体粉末25份，聚合硫酸铝25份、硅酸钠10份、聚丙烯酰胺5份、硼砂10份、醋酸钠10份。
实施例4：一种制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、拜耳赤泥、烧碱和煤矸石混合并研磨制成生料，送入工业回转窑内在温度1350℃下焙烧时间1小时，制得熟料;其中，磷石膏和拜耳赤泥按照1:1.4重量比的比例混合，烧碱添加比例按生料中所含Na2O和A12O3+Fe2O3总和的分子比为1:1添加，煤矸石的混合比例为生料总重量的25%;
B、将步骤A制得的熟料以液固体积比为5:1进行水磨溶出，并进行固液分离;
C、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物;
D、将步骤C分离出的硫化物置于45%的富氧环境下，在1200℃下焙烧3小时，焙烧产生的烟气经五氧化二钒催化反应后，采用浓硫酸进行吸收，制得硫酸;
E、将步骤B分离得到的溶液经在温度为110℃下蒸发，得到固体物质，将固定物质粉碎得到固体粉末;
F、将步骤E得到的固体粉末中加入聚合硫酸铝、硅酸钠、聚丙烯酰胺、硼砂、醋酸钠，混合均匀制得纺织印染废水絮凝剂，其中按重量份计，所述纺织印染废水絮凝剂包含固体粉末23份，聚合硫酸铝27份、硅酸钠9份、聚丙烯酰胺6份、硼砂7份、醋酸钠14份。
实施例5：一种制酸联产纺织印染废水絮凝剂的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、拜耳赤泥、烧碱和无烟煤混合并研磨制成生料，送入工业回转窑内在温度1200℃下焙烧时间2小时，制得熟料;其中，磷石膏和拜耳赤泥按照1:1.6重量比的比例混合，烧碱添加比例按生料中所含Na2O和A12O3+Fe2O3总和的分子比为1:1添加，无烟煤的混合比例为生料总重量的20%;
B、将步骤A制得的熟料以液固体积比为4:1进行水磨溶出，并进行固液分离;
C、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物;
D、将步骤C分离出的硫化物置于50%的富氧环境下，在1100℃下焙烧4小时，焙烧产生的烟气经五氧化二钒催化反应后，采用浓硫酸进行吸收，制得硫酸;
E、将步骤B分离得到的溶液经在温度为120℃下蒸发，得到固体物质，将固定物质粉碎得到固体粉末;
F、将步骤E得到的固体粉末中加入聚合硫酸铝、硅酸钠、聚丙烯酰胺、硼砂、醋酸钠，混合均匀制得纺织印染废水絮凝剂，其中按重量份计，所述纺织印染废水絮凝剂包含固体粉末25份，聚合硫酸铝30份、硅酸钠10份、聚丙烯酰胺8份、硼砂10份、醋酸钠15份。
