煤矸石綜合利用制備聚合氯化鋁絮凝劑的研究.pdf

1、煤矸石是煤炭在開采、洗選過程中排出的質(zhì)地堅(jiān)硬的固體廢棄物，也是最多的工業(yè)固體廢棄物之一。煤矸石的大量堆積給礦區(qū)帶來的嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞;然而，煤矸石中含有二氧化硅、氧化鋁、碳等化學(xué)組分，占到矸石總量的90％以上，又是一種可以利用的資源;利用煤矸石的有效成分進(jìn)行煤矸石發(fā)電、生產(chǎn)建筑材料等成為國(guó)家支持的重點(diǎn)，以矸石為原料制取化工產(chǎn)品成為研究熱點(diǎn)。
　　本文以山西潞安煤礦的洗矸為原料，通過對(duì)不同煅燒溫度下煤矸石的分析，確定氧化鋁的

2、活化溫度區(qū)間;利用酸浸的方法對(duì)影響氧化鋁溶出的主要因素進(jìn)行研究，確定氧化鋁溶出的最佳條件;選擇適宜的添加劑，進(jìn)行提高氧化鋁溶出率和產(chǎn)品質(zhì)量的研究;利用制備的聚合氯化鋁絮凝劑進(jìn)行高礦化度礦井水的凈化研究等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　(1)通過掃描電鏡、紅外分析、x射線衍射等三種分析測(cè)試手段對(duì)煅燒前后的煤矸石進(jìn)行微觀形貌、化學(xué)鍵變化和礦物組成的分析研究，結(jié)果表明:600-850℃溫度段為煤矸石的活化溫度區(qū);實(shí)驗(yàn)煤矸石的主要礦物組成為高嶺石和

3、石英;煤矸石具有活性的主要原因是在煅燒過程中，其中的高嶺石脫水轉(zhuǎn)化為偏高嶺石，偏高嶺石分解成γ-Al2O3和σ-SiO2，γ-Al2O3具有溶出活性，可以被酸、堿等溶出;在活性溫度區(qū)煅燒，煤矸石結(jié)構(gòu)膨脹、微孔增多、比表面積增大，使煤矸石表現(xiàn)出良好的反應(yīng)活性。
　　(2)選取煅燒溫度、酸浸時(shí)間、酸量、固液比四個(gè)影響因素設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，確定的最優(yōu)工藝條件為:酸浸時(shí)間(3h)、煅燒溫度(650℃)、酸量（225ml，按照煤矸石中氧化鋁和鹽

4、酸反應(yīng)的摩爾比為1∶6計(jì)），固液比(1∶3);粒度對(duì)煤矸石活化效率的影響實(shí)驗(yàn)表明:煤矸石的粒徑在60-80目時(shí)，即粒徑在0.2-0.3mm時(shí)，煤矸石活性最大;采用動(dòng)態(tài)煅燒可以提高空氣與物料接觸機(jī)會(huì)，有效提高煤矸石活化效率。綜合上述條件浸取煤矸石，可使氧化鋁的提取率達(dá)到75％;
　　(3)添加氧化鈣、碳酸鈉、氟化鈉三種添加劑的實(shí)驗(yàn)研究表明:氧化鈣和碳酸鈉不能促進(jìn)酸浸過程中氧化鋁的提取，氟化鈉對(duì)促進(jìn)氧化鋁的溶出具有顯著的影響，當(dāng)氟化鈉

5、的添加量為投加煤矸石量的2％時(shí)，氧化鋁的溶出率達(dá)到90％以上;高錳酸鉀氧化法除鐵是一種可行的方法，除鐵的最佳工藝參數(shù)為溶液pH為3.0，氧化劑（高錳酸鉀）用量9 mL(濃度0.05mol/L)，料液中氯化鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)30％，反應(yīng)15分鐘，溫度(100±5)℃，在此條件下所得產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)標(biāo)要求。
　　(4)以煤矸石為原料制得的聚合氯化鋁和電滲析聯(lián)合法處理高礦化度的礦井水，可使其達(dá)到飲用水的水質(zhì)要求?；炷囼?yàn)及混凝劑性價(jià)比分析表明，聚