用耐火水泥-硫铁矿烧渣制备絮凝剂的方法 【技术领域】
本发明涉及一种对固体废物，特别是对耐火水泥-硫铁矿烧渣再利用的方法。
背景技术
随着全球水资源的日益紧张，人们对水循环的再利用也提出了更高要求。在给水和废水处理过程中，絮凝技术的优越性显得尤为突出。絮凝剂是絮凝技术的关键环节之一，按其化学性质可以分为无机与有机絮凝剂两大类。有机絮凝剂如聚丙烯酰胺对工业废水具有很好的处理效果，但其价格昂贵，并且在饮用水中有一定残留，可能对人体产生影响。常用的无机絮凝剂有硫酸铝，氯化铝，氯化铁，硫酸亚铁及其各种聚合形式。就目前而言，传统无机絮凝剂的沉淀速度慢，絮凝效果差，成本较高；而高分子聚合絮凝剂虽然比传统的絮凝剂处理效果好，形成的絮体体积大而结实，但已有的制备方法大多原料紧张、成本较高。因此，寻求一种廉价易得地原料，是降低絮凝剂成本的关键。
对絮凝剂产品而言，产品中含有适当比例的硅、铝、铁、钙，是影响絮凝效果的重要因素。耐火水泥中含有一定量的Al2O3、CaO2和SiO2，但由于存在的比例不适当，使聚硅铝絮凝剂絮凝效果不理想。而作为工业废料的硫铁矿烧渣中只含有铁盐，在经过酸化或者碱化处理后，可以形成简单的铁盐或聚铁盐絮凝剂，其絮凝效果同样存在上述问题。因此，若将两种原料按一定比例混合后，经过一定的加工处理，使絮凝剂产品中的硅、铝、铁、钙的比例达到最佳，则可以最大限度地发挥聚硅铝铁钙盐多种金属协同絮凝的作用。因此要解决背景技术中存在的上述问题，首先是寻求一种廉价易得的原料，进而降低成本；在此基础上，通过研究一种制造絮凝剂的方法，制造出絮凝效果好、沉降速度快、生产工艺简单的新型聚合无机高分子絮凝剂。
发明内容：
本发明的目的是通过公开一种用耐火水泥-硫铁矿烧渣制备絮凝剂的方法，进而解决了上述背景技术中存在的问题
本发明所述的方法主要是：将含有铝、硅和铁的耐火水泥按1∶1-6∶1的比例与硫铁矿烧渣粉末混合，部分固体混合物料与一定浓度的稀盐酸在50℃-130℃下进行反应，反应进行5-20分钟后，加入剩余固体混合物料和一定浓度的浓盐酸再反应20-60分钟，之后加水活化20-60分钟，即得絮凝剂产品。
在上述固体混合物料与盐酸进行反应时，可以首先在浓度为5-10％的工业用稀盐酸75克中，快速加入50克所述的固体混合物料中的1/3，反应温度升高到70℃-80℃时，缓慢加入剩余固体混合物料，同时滴加浓度为20-35％的工业用浓盐酸80克。
在与所述的浓盐酸进行反应时，加入剩余固体混合物料的时间可以控制为20-60分钟，同时滴加浓度为20-35％的工业用浓盐酸。
在与所述的浓盐酸反应20-60分钟后，加水活化20-60分钟，即得絮凝剂产品。
在所述的固体混合物料中，耐火水泥中的Al2O3、CaO2和SiO2的总含量应大于70％(重量百分比)；硫铁矿烧渣中总Fe2O3的含量应大于70％(重量百分比)。
所述的絮凝剂中Al和Fe总含量为0.8-2.5mol/L，比重为1.20-1.5kg/L，pH值为3-5，产品呈土黄色，为粘稠状液体。
本发明方法的主要化学反应机理为：
原料中的活性二氧化硅在酸性条件下发生聚合反应，生成无机高分子聚硅酸，较好的絮凝剂要求其分子量达到一定程度后就应保持稳定，才会有好的絮凝效果。在本发明方法中，按上述要求反应后，不用调整溶液的pH值就可很好地控制聚合度，使聚硅酸达到稳定而具有很好的絮凝效果。
本发明方法具有制备工艺简单，无二次污染，成本低，产品的应用效果好，特别是可以充分利用工业废物制造所需的产品，适应环境保护的需要。本方法制备的絮凝剂对脱墨废水具有很好的处理效果。此外，该类絮凝剂对其它工业废水如造纸废水也有很好的处理效果。
实施方式
下面结合本发明的具体实施例作详细说明：
实施例1：
称取耐火水泥25克和硫铁矿烧渣粉末25克充分混合成固体混合物料。将浓度为7％的工业用稀盐酸75克加入到四口瓶中，常压加热到50℃后，快速加入1/3的上述固体混合物料16克。并搅拌5分钟，使反应温度快速升高到75℃后，缓慢加入剩余的固体混合物料34克，同时滴加工业用浓度为24％的浓盐酸80克，加料时间控制在20分钟。加完料后，当温度高于100℃时，则可加入90克去离子水进行活化反应，反应温度控制在常压下的80℃，当活化反应进行30分钟后，在70℃条件下出料，即得絮凝剂产品，其中Al3+、Fe3+总含量大于1.50mol/L，比重为1.35kg/L，pH值3，产品呈土黄色，为粘稠状液体。
实施例2：
称取耐火水泥40克和硫铁矿烧渣粉末10克充分混合成固体混合物料，取浓度为8％的工业用稀盐酸75克，加入到四口瓶中，常压加热到50℃后，快速加入1/3的上述固体混合物料16克，并搅拌10分钟，使反应温度快速升高到80℃，然后缓慢加入剩余固体混合物料34克，同时滴加浓度为33％的工业用浓盐酸80克，加料时间控制在50分钟。加完料后，当温度高于100℃时，则可加入90克去离子水进行活化反应，反应温度控制在常压下90℃，当活化反应进行40分钟后，在90℃条件下出料，即得絮凝剂产品，其中Al3+、Fe3+总含量大于1.45mol/L，比重为1.45kg/L，pH值4.5，产品呈土黄色，为粘稠状液体。
实施例3：
称取耐火水泥42克和硫铁矿烧渣粉末8克充分混合成固体混合物料。取浓度为6％的工业用稀盐酸75克加入到四口瓶中，常压加热到60℃后，快速加入1/3的上述固体混合物料16克，并搅拌8分钟，使反应温度快速升高到80℃，然后缓慢加入剩余固体混合物料34克，同时滴加浓度为30％的工业用浓盐酸80克，加料时间控制在60分钟。加完料后，当温度高于100℃时，则可加入90克去离子水进行活化反应，反应温度控制在常压下的90℃。当活化反应进行60分钟后，在70℃条件下出料，即得絮凝剂产品，其中Al3+、Fe3+总含量大于1.48mol/L，比重为1.55kg/L，pH值5，产品呈土黄色，为粘稠状液体。
应用例1：
将以上实施例1中制备的絮凝剂用于某化工厂废水的混凝除浊处理。原水浊度为30.6NTU，pH值为7.12，水温18℃，色度0.273(420nm吸光度)，COD为1526mg/L，处理结果列于表1。
表1絮凝剂的加入量对COD去除率的影响 投加量 mg(Al+Fe)/L 色度去除率/％ COD去除率/％ 浊度去除率/％ 10 83.2 49.39 33.09 20 88.6 71.73 45.03 30 94.5 68.61 64.21 40 99.28 76.51 79.72 50 97.3 67.79 75.56
应用例2：
将以上实例2中制备的絮凝剂用于脱墨废水的混凝除浊处理。原水浊度为550NTU，pH值为8.12，水温18℃，色度1.193(420nm吸光度)，处理结果列于表2。
表2絮凝剂的加入量对色度、浊度去除率的影响 投加量 mg(Al+Fe)/L 色度去除率/％ 浊度去除率/％ 10 85.2 73.0 20 87.6 85.0 30 92.5 86.2 40 98.8 95.7 50 97.3 89.5
应用例3：
将以上实施例3中制备的絮凝剂用于造纸黑液的混凝除浊处理。原水浊度为10.6NTU，pH值为10.7，水温18℃，色度1.573(420nm吸光度)，COD为1226mg/L，处理结果列于表1。
表3絮凝剂的加入量对色度、COD、浊度去除率的影响 投加量 mg(Al+Fe)/L 色度去除率/％ COD去除率/％ 浊度去除率/％ 10 84.2 59.3 33.1 20 85.6 77.7 40.0 30 94.5 78.6 54.2 40 99.8 86.5 69.7 50 98.3 77.0 65.5