申请日2016.01.05
公开(公告)日2016.06.08
IPC分类号C02F1/52
摘要
本发明公开了一种利用高铁三水铝土矿制备复合型水处理混凝剂及其制备方法,所述复合型水处理混凝剂为氯化铝铁水处理混凝剂、硫酸铝铁水处理混凝剂或聚氯化铝铁水处理混凝剂，分别由高铁三水铝土矿、工业盐酸、水或高铁三水铝土矿、工业盐酸、水、铝酸钙粉或高铁三水铝土矿、工业硫酸、水制备而成，本发明还提供利用高铁三水铝土矿制备复合型水处理混凝剂的制备方法。本发明原料来源广、产品铁含量高、稳定性好、水处理面宽、除浊效果好，制备方法简单、生产过程无需焙烧、无废水废气排放，对环境无污染。
权利要求书
1.一种利用高铁三水铝土矿制备复合型水处理混凝剂，所述复合型水处理混凝剂为氯化铝铁水处理混凝剂、硫酸铝铁水处理混凝剂或聚氯化铝铁水处理混凝剂，其特征在于：所述复合型水处理混凝剂由下列组分按重量份数计为
(1)氯化铝铁水处理混凝剂
高铁三水铝土矿100份;
工业盐酸330-350份;
水45-50份;
或
(2)聚氯化铝铁水处理混凝剂
或
(3)硫酸铝铁水处理混凝剂
高铁三水铝土矿100份;
工业硫酸130-150份;
水120-150份。
2.一种利用高铁三水铝土矿制备氯化铝铁水处理混凝剂的方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
a.将采出的高铁三水铝土矿经水洗或通过振动筛筛分方法分离掉红土，以得到较为纯净的高铁三水铝土矿，控制其主成份含量：Al2O3≥30%、Fe≥10%;
b.将上述高铁三水铝土矿粉碎至80～120目备用;
c.按重量份数计称取高铁三水铝土矿100份、工业盐酸330～350份、水45～50份，先往带有搅拌和加热装置的常压反应槽罐里加入水，然后加入工业盐酸，开启搅拌，加入高铁三水铝土矿，缓慢升温至75～85℃后开始反应自放热，停止外加热，待自放热温度升至105～110℃时开始外加热并持续保持反应温度100～105℃,持续反应150～200min后，保持搅拌停止外加热，待冷却至85～90℃时用厢式压滤机过滤，过滤所得溶液即为污泥脱水用氯化铝铁水处理混凝剂。
3.一种利用高铁三水铝土矿制备聚氯化铝铁水处理混凝剂的方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
a.将采出的高铁三水铝土矿经水洗或通过振动筛筛分方法分离掉红土，以得到较为纯净的高铁三水铝土矿，控制其主成份含量：Al2O3≥30%、Fe≥10%;
b.将上述高铁三水铝土矿粉碎至80～120目备用;
c.按重量份数计称取高铁三水铝土矿100份、工业盐酸300～350份，水420～450份，铝酸钙粉110～130份，先往带有搅拌和加热装置的常压反应槽罐里加入总需水量10%的水，然后加入工业盐酸，开启搅拌，加入高铁三水铝土矿，缓慢升温至75～85℃后开始反应自放热，停止外加热，待自放热温度升至105～110℃时开始外加热并持续保持反应温度100～105℃，持续反应150～200min后，保持搅拌停止外加热，待冷却至85～90℃时用厢式压滤机过滤，过滤所得滤液备用;
d.同时，在另一带有搅拌和加热装置的常压反应槽罐里加入总需水量90%的水,开启搅拌加入铝酸钙粉，外加热至40～60℃后，将步骤c所得备用滤液取一半量泵入，持续搅拌和外加热至100～105℃,并保温50～100min后,保持搅拌停止外加热，待冷却至85～90℃时用厢式压滤机过滤，过滤所得溶液即为高效除SS聚氯化铝铁水处理混凝剂。
4.一种利用高铁三水铝土矿制备硫酸铝铁水处理混凝剂的方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
a.将采出的高铁三水铝土矿经水洗或通过振动筛筛分方法分离掉红土，以得到较为纯净的高铁三水铝土矿，控制其主成份含量：Al2O3≥30%、Fe≥10%;
b.将上述高铁三水铝土矿粉碎至80～120目备用;
c.按重量份数计称取高铁三水铝土矿100份、工业硫酸130～150份、水120～150份，先往带有搅拌和加热装置的常压反应槽罐里加入水，然后开启搅拌，加入高铁三水铝土矿，再缓慢、持续加入工业硫酸，控制反应温度100～105℃直至所需硫酸加入完毕开始计时，外加热保温反应150～200min后，保持搅拌停止外加热，待冷却至85～90℃时用厢式压滤机过滤，过滤所得溶液即为高效除COD硫酸铝铁水处理混凝剂。
说明书
一种利用高铁三水铝土矿制备复合型水处理混凝剂及其制备方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体地讲是涉及一种利用高铁三水铝土矿制备复合型水处理混凝剂及其制备方法,应用于生活饮用水、生活污水及工业废水等的净化处理。
背景技术
目前，随着我国氧化铝工业的持续发展，对铝矿资源的需求越来越大，尤其是适用于拜尔法工艺的低铁、高铝硅比的三水型铝土矿，基本上全部依靠进口。我国铝矿以难溶的一水硬铝石型为主，已发现的三水型铝土矿主要分布于我国的广西、福建、海南等地，其全国储量超过亿吨，但由于单体矿藏规模小、分布范围广、共(伴)生组分多，尤其是伴生铁的高铁三水铝土矿是公认的难选难冶矿石，因现有工艺技术的限制，很多都不具备大规模工业开采利用价值。
海南三水铝土矿矿床是第三纪到第四纪的玄武岩风化红土型三水铝石铝土矿矿床，目前共累计探明铝土矿储量达2190.6万吨，平均氧化铝品位44.4%，铁含量一般在10%以上，属于典型的高铁三水铝土矿。矿体由玄武岩风化而成的红土及铝土矿石团块组成，其中红土约占70%～80%，矿石团块约占20%～30%(重量比)。该铝土矿矿石呈棕色，部分呈棕红、灰褐、灰黄及灰白等色。
海南高铁三水铝土矿其典型的化学成份含量(%)为：Al2O3含量30～50%、Fe含量：10～40%，由于高铁三水铝土矿中铁铝嵌布胶合、密切共生，铁铝分离极为困难，到目前为止，高铁三水铝土矿仍未得到有效的开发利用。国内外针对高铁三水铝土矿的综合利用研究已进行了多年，先后出现了铁铝分选法、先铝后铁法、先铁后铝法等，这些研究均是通过强磁选矿或强碱与Al2O3反应的特性进行的，即要么通过选矿将高铁三水铝土矿中的铁转化为铁矿石进入钢铁厂，要么是通过强碱与Al2O3反应回收利用高铁三水铝土矿中的铝元素，而铝矿中的铁则作为赤泥排放无法利用。传统的生产水处理剂工艺方案，因原料为粘土矿和一水软铝石矿的轻烧料，与酸反应活性差，使用前必须经700～900℃焙烧活化，因而能耗、粉尘和燃煤污染都大，另一缺点是粘土矿和一水软铝石矿等轻烧料只有约28%的成份可以提取，残渣约为68%，综合成本高。
发明内容
为了克服以上技术存在的不足，本发明提供一种即经济又环保、工艺流程、设备简单、铝铁综合回收利用率高、废弃物排放少的利用高铁三水铝土矿制备复合型水处理混凝剂。
本发明的另一目的是提供一种利用高铁三水铝土矿制备氯化铝铁、聚氯化铝铁或硫酸铝铁复合型水处理混凝剂的方法。
本发明解决问题采用的技术方案是一种利用高铁三水铝土矿制备复合型水处理混凝剂，所述复合型水处理混凝剂为氯化铝铁水处理混凝剂、硫酸铝铁水处理混凝剂或聚氯化铝铁水处理混凝剂，其特征在于：所述复合型水处理混凝剂由下列组分按重量份数计为
(1)氯化铝铁水处理混凝剂
高铁三水铝土矿100份;
工业盐酸330-350份;
水45-50份;
或
(2)聚氯化铝铁水处理混凝剂
或
(3)硫酸铝铁水处理混凝剂
高铁三水铝土矿100份;
工业硫酸130-150份;
水120-150份。
一种利用高铁三水铝土矿制备复合型水处理混凝剂的方法，其特征在于氯化铝铁水处理混凝剂制备包括以下工艺步骤：
a.将采出的高铁三水铝土矿经水洗或通过振动筛筛分方法分离掉红土，以得到较为纯净的高铁三水铝土矿，控制其主成份含量：Al2O3≥30%、Fe≥10%;
b.将上述高铁三水铝土矿粉碎至80～120目备用;
c.按重量份数计称取高铁三水铝土矿100份、工业盐酸330～350份、水45～50份，先往带有搅拌和加热装置的常压反应槽罐里加入水，然后加入工业盐酸，开启搅拌，加入高铁三水铝土矿，缓慢升温至75～85℃后开始反应自放热，停止外加热，待自放热温度升至105～110℃时开始外加热并持续保持反应温度100～105℃,持续反应150～200min后，保持搅拌停止外加热，待冷却至85～90℃时用厢式压滤机过滤，过滤所得溶液即为污泥脱水用氯化铝铁水处理混凝剂。
一种利用高铁三水铝土矿制备复合型水处理混凝剂的方法，其特征在于聚氯化铝铁水处理混凝剂制备包括以下工艺步骤：
a.将采出的高铁三水铝土矿经水洗或通过振动筛筛分方法分离掉红土，以得到较为纯净的高铁三水铝土矿，控制其主成份含量：Al2O3≥30%、Fe≥10%;
b.将上述高铁三水铝土矿粉碎至80～120目备用;
c.按重量份数计称取高铁三水铝土矿100份、工业盐酸300～350份，水420～450份，铝酸钙粉110～130份，先往带有搅拌和加热装置的常压反应槽罐里加入总需水量10%的水，然后加入工业盐酸，开启搅拌，加入高铁三水铝土矿，缓慢升温至75～85℃后开始反应自放热，停止外加热，待自放热温度升至105～110℃时开始外加热并持续保持反应温度100～105℃,持续反应150～200min后，保持搅拌停止外加热，待冷却至85～90℃时用厢式压滤机过滤，过滤所得滤液备用;
d.同时，在另一带有搅拌和加热装置的常压反应槽罐里加入总需水量90%的水,开启搅拌加入铝酸钙粉，外加热至40～60℃后，将步骤c所得备用滤液取一半量泵入，持续搅拌和外加热至100～105℃,并保温50～100min后,保持搅拌停止外加热，待冷却至85～90℃时用厢式压滤机过滤，过滤所得溶液即为高效除SS聚氯化铝铁水处理混凝剂。
一种利用高铁三水铝土矿制备复合型水处理混凝剂的方法，其特征在于硫酸铝铁水处理混凝剂制备包括以下工艺步骤：
a.将采出的高铁三水铝土矿经水洗或通过振动筛筛分方法分离掉红土，以得到较为纯净的高铁三水铝土矿，控制其主成份含量：Al2O3≥30%、Fe≥10%;
b.将上述高铁三水铝土矿粉碎至80～120目备用;
c.按重量份数计称取高铁三水铝土矿100份、工业硫酸130～150份、水120～150份，先往带有搅拌和加热装置的常压反应槽罐里加入水，然后开启搅拌，加入高铁三水铝土矿，再缓慢、持续加入工业硫酸，控制反应温度100～105℃直至所需硫酸加入完毕开始计时，外加热保温反应150～200min后，保持搅拌停止外加热，待冷却至85～90℃时用厢式压滤机过滤，过滤所得溶液即为高效除COD硫酸铝铁水处理混凝剂。
本发明的有益效果：
1.原料来源广、工艺流程、设备和操作步骤简单，确保生产过程中高铁三水铝土矿中的有用成份铝铁绝大部分被提取进入产品外，而且还确保了产品中高含量的铁不会水解;产品铁含量高(1.5%～6%)、稳定性好，可放置一年以上不变质。
2.本发明高铁三水铝土矿中高含量的铁均为天然的三价铁(Fe3+),通过本发明制备生产过程无需焙烧，不需加强氧化剂将二价铁(Fe2+)氧化成三价铁(Fe3+)，同时提取成份达55%以上，残渣仅为15%以下，生产和环保综合成本低，综合经济效益远远高于传统工艺，生产过程无废水废气排放，对环境无污染。
3.本发明所制备的污泥脱水用氯化铝铁、高效除SS聚氯化铝铁和高效除COD硫酸铝铁等铝铁复合型水处理混凝剂，是一种新型的无机高分子混凝剂，因铝铁复合的比例高，它具有铝盐混凝剂水处理面宽、除浊效果好、水处理pH变化小等特点，同时它克服了铝盐混凝剂处理后水中残余铝浓度高和铁盐混凝剂稳定性差的缺点，在水的混凝沉淀处理中表现出较高的性能，具有矾花大、密实、沉降速度快、同等条件下加药量少等特点，可广泛用于生活饮用水、工业用水、生活用水、生活污水和工业污水处理等，特别是处理高浊度水、低温低浊度水以及污水处理工业深度除磷、除COD和污泥脱水等有特效。