申请日2013.01.20
公开(公告)日2013.05.08
IPC分类号C02F1/52
摘要
一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法，其工艺步骤为：首先将铁尾矿与烧碱混合煅烧，再进行碱溶反应，得到硅酸钠溶液;以碱溶法去除镀锌污泥中的锌、铬等有毒重金属离子;将铁尾矿、电镀污泥与烧碱反应所得沉淀按一定比例配料，并溶于硫酸得到硫酸铝铁溶液;调节硅酸钠溶液的pH值至1～2，并活化，将硫酸铝铁溶液溶于硅酸钠溶液中，陈化、烘干后即得聚硅酸铝铁絮凝剂固体。该工艺具有成本低、产品附加值高、固体废弃物综合利用率高等特点，适于工业化生产。
权利要求书
1.一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法，其特征在于工艺步骤为：
1)硅酸钠溶液的制备：
将铁尾矿球磨至200目以下，按质量比铁尾矿∶烧碱=1∶1～2进行配料、混合，所得混合料置于马弗炉中600～700℃煅烧0.5～1h，混合料从煅烧温度下直接取出，并按质量比混合料∶水=15∶200～300迅速倒入水中，并在搅拌状态下反应0.5～2h，过滤后，所得滤液即为硅酸钠溶液;
2)镀锌污泥脱锌、铬：
按质量比镀锌污泥∶烧碱∶水=1∶0.1～0.2∶10～20，将镀锌污泥与烧碱同倒入水中，置于80℃水浴中，搅拌0.5～2h，使锌、铬与烧碱充分反应进入溶液，静置1h后过滤，沉淀用于配制硫酸铝铁溶液;
3)硫酸铝铁溶液的制备：
将上述铁尾矿、镀锌污泥分别与烧碱反应所得沉淀按质量比2～3∶1配料，并按液固质量比硫酸∶沉淀总量=4～5∶1，将上述两种沉淀溶于35wt%的硫酸，置于90℃水浴中，在搅拌状态下反应1～2h，得到硫酸铝铁溶液;
4)聚硅酸铝铁的制备：
用10wt%的硫酸调节硅酸钠溶液的pH值至2～3，并于室温活化0.5～1小时，按摩尔比铝、铁离子总量∶硅酸钠=1～2∶1，将硫酸铝铁溶液溶于硅酸钠溶液中，于室温陈化2～5小时，在于100～200℃烘干12～24h，即得聚硅酸铝铁絮凝剂固体。
2.如权利要求1所述一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法，其特征在于所用镀锌污泥的含水量为40～55wt%。
说明书
一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法
技术领域
本发明涉及一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法，属于无机非金属材 料领域。
背景技术
热镀锌污泥是热镀锌厂酸洗废水和镀锌废液经生石灰中和的产物，由于各热镀锌厂家的 生产工艺及处理工艺不同，污泥的化学组成复杂，主要含有铁、锌、钙、铬、镍、铜等金属 化合物及可溶性盐类。未经处理的热镀锌污泥，会造成土壤及水体的污染，其中的重金属离 子和化合物会直接或间接的危害人的健康。例如，铬化合物属国家一级危险废物，六价铬对 皮肤有刺激和过敏作用，会造成呼吸系统和内脏的损害。目前关于热镀锌污泥的处理主要借 鉴电镀污泥的处理技术，主要包括固化/稳定化技术、热化学处理技术、填海与堆放、微生物 处理技术、重金属的回收技术等。
铁尾矿是一种铁矿选矿后剩余的固体废弃物，随着钢铁工业的迅速房展，铁尾矿在工业 固体废弃物中所占的比例越来越大。铁尾矿的囤积占用了大量的土地资源，消耗了巨额的资 金，影响了企业的经济效益，给环境带来了巨大的危害。铁尾矿中主要成分为SiO2以及少量 的Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO等，其中SiO2的含量一般大于50wt%，具有很大的开发利用价 值。
申请号为200610047981.0的发明专利提出了一种用铁尾矿生产镁橄榄石耐火材料的方 法，该方法与轻烧镁粉混合成为混合料，再加入橄榄石熟料、可烧失物结合剂、外加水搅拌 均匀，经成型、干燥、保温、烧成镁橄榄石耐火材料。申请号为200910050342.3的发明专利 提出了一种电镀污泥与酸洗废液协同水热铁氧体化的处理方法，利用工业废物电镀污泥和酸 洗废液为原料，以水作溶剂，氨水作为pH值调节剂，使其pH值达到11±1：在一定温度和 压力下，得到相应的重金属氢氧化物作为前驱物，然后这些金属氢氧化物经历一个常温常压 下无法实现的特殊物理化学环境，充分溶解形成不同的生长基元，并按照一定的联结方式成 核生长，结晶成稳定的复合铁氧体。
本发明采用材料化技术处理镀锌污泥，但与上述报道不同，主要针对高铁镀锌污和铁尾 矿的成分特点(所采用镀锌污泥和铁尾矿的干基化学组成如表1所示)，提出了一种以镀锌污 泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法的新技术和新工艺。该工艺具有工艺简单、成本低、 产品附加值高、镀锌污泥综合利用率高等特点，适于工业化生产，对于电镀污泥的综合利用、 环境保护乃至全民经济的发展都具有十分重要的意义。
表1镀锌污泥和铁尾矿的化学组成
发明内容
本发明涉及一种以镀锌污泥和铁尾矿制备絮凝剂聚硅酸铝铁的方法，其工艺步骤为：
1)硅酸钠溶液的制备：
将铁尾矿球磨至200目以下，按质量比铁尾矿∶烧碱=1∶1～2进行配料、混合，所得混 合料置于马弗炉中600～700℃煅烧0.5～1h，混合料从煅烧温度下直接取出，并按质量比混合 料∶水=15∶200～300迅速倒入水中，并在搅拌状态下反应0.5～2h，过滤后，所得滤液即为硅 酸钠溶液;
2)镀锌污泥脱锌、铬：
按质量比含水量为40～55wt%的镀锌污泥∶烧碱∶水=1∶0.1～0.2∶10～20，将镀锌污泥与 烧碱同倒入水中，置于80℃水浴中，搅拌0.5～2h，使锌、铬、硅、铝与烧碱充分反应进入溶 液，静置1h后过滤，沉淀用于配制硫酸铝铁溶液;
3)硫酸铝铁溶液的制备：
将上述铁尾矿、镀锌污泥与烧碱分别反应所得沉淀按质量比2～3∶1配料，并按液固质量 比硫酸∶沉淀总量=4～5∶1，将上述两种沉淀溶于35wt%的硫酸，置于90℃水浴中，在搅拌 状态下反应1～2h，得到硫酸铝铁溶液;
4)聚硅酸铝铁的制备：
用10wt%的硫酸调节硅酸钠溶液的pH值至2～3并于室温活化0.5～1小时，按摩尔比铝、 铁离子总量∶硅酸钠=1～2∶1，将硫酸铝铁溶液溶于硅酸钠溶液中，于室温陈化2～5小时， 100～200℃烘干12～24h，即得聚硅酸铝铁絮凝剂固体。