煤矸石、粉煤灰生产聚硅硫酸铝铁

无机高分子混凝剂是在传统的铝盐、铁盐类混凝剂的基础上发展起来的一类新型的水处理药剂。它的主要分类如表1-2所示。

　　  表_1-2无机高分子混凝剂的主要分类

 

　   聚铝类混凝剂是目前应用最为广泛、工艺路线最为成熟的一类无机高分子混凝剂，水解过程所生成的矾花大，混凝效果好，可用于各种工业给水的处理。不过，越来越多的研究发现铝盐并非最为理想的混凝剂，主要表现在：①易受其他盐类的影响，除磷效果不佳；②低温除浊效果很差；③水解范围小，操作条件不易控制；④铅含量过高，会抑制人体对磷的吸收，破坏人体正常营养比例，对人体健康危害较大。

 

　　聚合铁是一种多核多轻基络合物，是一定条件下铁基水解-聚合-沉淀过程中的中间产物。聚铁同传统的净水剂如硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铁等相比较，有以下优点：①混凝性能优良，絮体形成速度快，密实，沉降速度快，尤其对低温低浊废水有很好的混凝效果；②具有脱色、除臭、脱水等性能，有很强的去处水中BOD、COD及重金属离子的能力。此外，另有研究表明，聚铁对水的处理中，水中铁的含量非但不会增加，反而有所下降。聚铁是一种优良安全的混凝净水剂。因此，聚铁被广泛应用于给水净化、造纸、印染、皮革、冶金、食品及化工等行业的废水处理。它的缺点是对设备的腐蚀性强。

　　高分子复合型混凝剂是据协同增效原理将聚铁与聚铝之间相互复合或者与其他一种或几种化合物复合的新型高效混凝剂。主要有聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁铝和聚合硫酸氯化铝铁等。高分子复合型混凝剂克服了单一型混凝剂固有的缺点，兼具有聚合铁和聚合铝系混凝剂的优良性能，且在除臭、脱色等方面具有独到的效果，越来越受到重视。但是此类复合混凝剂存在着成本高，使用范围窄等缺点。

　　聚硅酸（活性硅酸）作为混凝助剂自30年代以来，以其成本低、聚合方法简单、来源广的优点受到人们的重视。其最大缺点是性能不够稳定，易生成硅酸凝胶而失去活性，贮存性能差，必须现配现用，使用不便。但聚硅酸具有较高的分子量和较长的分子链，在结构上类似有机高分子絮凝剂，具有较强的吸附、卷扫、聚集和架桥作用。因此将聚硅酸与无机铁铝盐混凝剂复配，制备性能稳定、新型无机高分子聚硅酸盐混凝剂，发挥聚硅酸的优势，弥补铁铝盐自身的缺点，应用于水处理领域是今后国内外无机混凝剂研究的新趋势。聚硅酸盐类高分子混凝剂主要包括聚硅酸铝、聚硅酸铁、聚硅酸铝铁等。

二、由煤矸石、粉煤灰生产聚硅硫酸铝铁混凝剂的可行性

　　煤矸石、粉煤灰的主要化学组成为二氧化硅，氧化铝和氧化铁等。从原素组成看，可以做为生产聚硅硫酸铝铁混凝剂所需要的硅、铝、铁的元素来源。

　　由煤矸石、粉煤灰生产氧化铝和白碳黑是各界关注较多的话题，虽然是煤矸石、粉煤灰很好的一个综合利用途径，但却存在着流程长、投资大、经济效益差及二次污染等不足。

　　由煤矸石、粉煤灰生产聚硅硫酸铝铁混凝剂，不仅产品性能优良，市场需求量大，生产流程短，工艺简单，经济效益好，而且基本无三废排放。

　　综上所述，由煤矸石、粉煤灰生产聚硅硫酸铝铁混凝剂较之其它综合利用方法，具有较高的实用性和可行性。

 

三、由煤矸石、粉煤灰生产聚硅硫酸铝铁混凝剂工艺简介

　　1、产品名称：聚硅硫酸铝铁（PSASS）

 

　　2、产品主要化学组成：聚硅酸、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝

　　3、工艺梗概：

　　用硫酸直接浸溶煤矸石/粉煤灰粉末，得含有硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝的混合溶液。将所得硫酸溶液经催化、氧化、水解聚合得聚合硫酸铝铁。

　　用强碱处理煤矸石/粉煤灰酸浸残渣得硅酸钠，将所得硅酸钠酸化得聚硅酸。将所得聚合硫酸铝铁与聚硅酸在特定条件下混合，制得液态聚硅硫酸铝铁混凝剂。将所得液态聚硅硫酸铝铁混凝剂干燥得固体聚硅硫酸铝铁产品。

　　生产过程所产生的碱溶残渣为可燃性物质，与电煤混合后用做燃料，其它无废气、废水排放。

　　4、主要经济技术指标

　　（1）元素溶出率：硅90%、铝96%、铁93%

　　（2）元素收得率：硅99%、铝99.2%、铁98.7%（以溶出率为基数）

　　（3）主要物质能源消耗量：（按每处理1吨粉煤灰计）

　　以黑龙江某电厂所产粉煤灰为例，主要化学组成：Al2O3 23.6%，SiO2 62.96%，Fe2O3 3.32%。

 

　　（4）产品产量及销售收入：

　　聚硅硫酸铁铝：3460kg，单价1.9元/kg，金额6567元。