專利名稱：一種用油頁(yè)巖廢渣聯(lián)產(chǎn)制備聚合硅酸鋁鐵絮凝劑、硫酸鋁及五水偏硅酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用油頁(yè)巖廢渣聯(lián)產(chǎn)制備聚合硅酸鋁鐵絮凝劑、硫酸鋁及五水偏硅酸鈉的方法。背景技術(shù)：
油頁(yè)巖廢渣是油頁(yè)巖經(jīng)干餾或燃燒后剩下的物質(zhì)。每年僅提煉油頁(yè)巖油產(chǎn)生的廢渣就高達(dá)1000多萬噸，能利用的僅有幾十萬噸，主要用來生產(chǎn)水泥和制磚。其它廢渣只能自然堆放，堆積的油頁(yè)巖灰渣一方面造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，另一方面也造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此如何更好地的綜合利用油頁(yè)巖廢渣，提高油頁(yè)巖資源的附加值，是亟待解決的技術(shù)問題。我國(guó)油頁(yè)巖廢渣中富含高嶺石(Al2O3 · SiO2 · 2H20)，即粘土硅鋁酸鹽，其中含有 5(T70%Si02，1(Γ25%Α1203等金屬氧化物。若能有效的提取SiO2,將其制備成化工產(chǎn)品，如聚合硅酸鋁鐵絮凝劑、水玻璃、偏硅酸鈉等，使油頁(yè)巖廢渣變廢為寶，是一種行之有效的辦法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用油頁(yè)巖廢渣聯(lián)產(chǎn)制備聚合硅酸鋁鐵絮凝劑、硫酸鋁及五水偏硅酸鈉的方法，采用該方法可使油頁(yè)巖廢渣變廢為寶，從而解決占用土地及環(huán)境污染問題，同時(shí)更好的達(dá)到了油頁(yè)巖綜合利用的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
①取200-300目的油頁(yè)巖廢渣在550-650°C下活化2_3小時(shí)；
②在活化后的油頁(yè)巖廢渣中按照1:1-4的質(zhì)量比加入質(zhì)量濃度為30-60%的硫酸溶液，密閉條件下酸浸4-6小時(shí)后，加水，密閉反應(yīng)0. 5-1小時(shí)，保持溶液的密度為 1. 25-1. 3X 103kg/m3，熱過濾分別得油頁(yè)巖廢渣及溶液；
③將過濾后的油頁(yè)巖廢渣水洗，洗至水洗液PH值=3-5，得到二氧化硅含量為70-80%的硅渣備用，水洗液的密度達(dá)到1. 20-1. 25XlOWm3時(shí)，提取備用；
④將步驟②所得溶液和步驟③所提取水洗液分別加熱蒸發(fā)至溶液密度為 1. 38X 103kg/m3，冷卻結(jié)晶，過濾分別得到硫酸鋁晶體產(chǎn)品及鋁鐵溶液；
⑤將步驟③所得硅渣與質(zhì)量濃度為50-60%的NaOH溶液按照SiO2:Na2O摩爾比為 0. 5-1的配比混合，在130°C下密閉反應(yīng)3-5小時(shí)，過濾分別得到模數(shù)為0. 5-0. 7、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-40%的水玻璃溶液及含堿硅渣；
⑥將步驟④所得鋁鐵溶液加熱至30-50°C，在攪拌的條件下，按照狗+々1/51=8-151的摩爾比向溶液中噴入步驟⑤所得水玻璃溶液，控制噴射時(shí)間為0. 5-2小時(shí)，然后加入鋁鐵溶液質(zhì)量10%的4mol/L的NaOH溶液，在50°C下保溫熟化3_6小時(shí)，出料，所得溶液為聚合硅酸鋁鐵絮凝劑產(chǎn)品；
⑦將步驟⑤所得模數(shù)為0.4-0. 5的水玻璃溶液加熱蒸發(fā)至溶液濃度為40-55%，迅速冷卻到60°C，慢速攪拌，并以1°C /分鐘的速度降溫至55°C，加入溶液質(zhì)量1%的五水偏硅酸鈉作為晶種，慢速攪拌4小時(shí)，使得溶液的溫度降低到40°C，出料前1小時(shí)加入溶液質(zhì)量的 0. 001%的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，出料后抽濾得到五水偏硅酸鈉晶體產(chǎn)品。
上述步驟⑤中所得水玻璃溶液的模數(shù)可加入NaOH溶液調(diào)節(jié)至0. 4-0. 5。上述步驟⑥中所噴射的水玻璃溶液為霧狀。本發(fā)明是利用油頁(yè)廢渣中的二氧化硅、氧化鋁及氧化鐵等成分，采用酸堿浸的方法將它們充分利用，不僅可以得到硫酸鋁和五水偏硅酸鈉等產(chǎn)品，還可以制備水處理用聚合硅酸鋁鐵絮凝劑。由于采用聯(lián)產(chǎn)的方式，使得各工藝中產(chǎn)生的廢渣或廢液均得到了合理使用，不但節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且還減少了廢棄物的排放，避免了環(huán)境的污染。同時(shí)，該方法還可使油頁(yè)巖廢渣得到充分利用，提高了利用率，增加了經(jīng)濟(jì)效益，變廢為寶的同時(shí)避免了廢渣的大量堆積，減少了土地的占用量，降低了環(huán)境污染。本方法工藝過程簡(jiǎn)單，投資小，成本低，是一種極具前景的油頁(yè)巖廢渣精細(xì)化工、綜合利用產(chǎn)業(yè)化方法。四具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
①取200目油頁(yè)巖廢渣300g在650°C下活化2小時(shí)；
②在活化后的油頁(yè)巖廢渣中加入350g質(zhì)量濃度為60%的硫酸溶液，在130°C下密閉酸浸5小時(shí)后，加入570g水，密閉反應(yīng)1小時(shí)，保持溶液的密度為1. 25-1. 3 X 103kg/m3，熱過濾分別得油頁(yè)巖廢渣及溶液；
③將過濾后的油頁(yè)巖廢渣水洗，洗至水洗液PH值=3-5，得到二氧化硅含量為70-80%的硅渣備用，水洗液的密度達(dá)到1. 25X 103kg/m3時(shí)，提取備用；
④將步驟②所得溶液和步驟③所提取水洗液分別加熱蒸發(fā)至溶液密度為 1.38X103kg/m3，冷卻結(jié)晶，過濾分別得到硫酸鋁晶體產(chǎn)品及鋁鐵溶液，將硫酸鋁晶體進(jìn)行干燥即得成品；
⑤將步驟③所得硅渣與900g質(zhì)量濃度為60%的NaOH溶液混合，在130°C下密閉反應(yīng)5 小時(shí)，過濾分別得到模數(shù)為0. 7、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23%的水玻璃溶液及含堿硅渣；
⑥將步驟④所得鋁鐵溶液加熱至50°C，在攪拌的條件下，向溶液中霧狀噴入步驟⑤所得水玻璃溶液40ml，控制噴射時(shí)間為1小時(shí)，然后加入40g4mol/L的NaOH溶液，在50°C下保溫熟化5小時(shí)，出料，所得溶液為聚合硅酸鋁鐵絮凝劑產(chǎn)品；
⑦向步驟⑤所得水玻璃溶液中加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)水玻璃溶液的模數(shù)為0.5，然后將水玻璃溶液加熱蒸發(fā)至溶液濃度為55%，迅速冷卻到60°C，慢速攪拌，并以1°C /分鐘的速度降溫至55°C，加入5g五水偏硅酸鈉作為晶種，慢速攪拌4小時(shí)，使得溶液的溫度降低到 40°C，出料前1小時(shí)加入0. 007g的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，出料后抽濾得到五水偏硅酸鈉晶體產(chǎn)品。實(shí)施例2
①取300目油頁(yè)巖廢渣300kg在600°C下活化3小時(shí)；
②在活化后的油頁(yè)巖廢渣中加入980kg質(zhì)量濃度為50%的硫酸溶液，在130°C溫度下密閉酸浸6小時(shí)后，加入300kg水，密閉反應(yīng)1小時(shí)，保持溶液的密度為1. 25-1. 3 X 103kg/ m3，熱過濾分別得油頁(yè)巖廢渣及溶液；
③向過濾后的油頁(yè)巖廢渣中加入400kg的水，進(jìn)行三級(jí)水洗，洗至水洗液PH值=3-5，得到二氧化硅含量為70-80%的硅渣備用，水洗液的密度達(dá)到1. 20X 103kg/m3時(shí)，提取備用；
④將步驟②所得溶液和步驟③所得水洗液分別加熱蒸發(fā)至溶液密度為1.38 X 103kg/ m3，冷卻結(jié)晶，過濾分別得到硫酸鋁晶體產(chǎn)品及鋁鐵溶液，將硫酸鋁晶體進(jìn)行干燥即得成品；
⑤將步驟③所得硅渣與900kg質(zhì)量濃度為50%的NaOH溶液混合，在130°C下密閉反應(yīng) 5小時(shí)，過濾分別得到模數(shù)為0. 5、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的水玻璃溶液及含堿硅渣；
⑥將步驟④所得鋁鐵溶液加熱至50°C，在攪拌的條件下，向溶液中霧狀噴入步驟⑤所得水玻璃溶液90kg，控制噴射時(shí)間為1小時(shí)，然后加入45g4mol/L的NaOH溶液，在50°C下保溫熟化6小時(shí)，出料，所得溶液為聚合硅酸鋁鐵絮凝劑產(chǎn)品；
⑦將步驟⑤所得水玻璃溶液加熱蒸發(fā)至溶液濃度為45%，迅速冷卻到60°C，慢速攪拌， 并以1°C /分鐘的速度降溫至55°C，加入5kg五水偏硅酸鈉作為晶種，慢速攪拌4小時(shí)，使得溶液的溫度降低到40°C，出料前1小時(shí)加入溶液質(zhì)量的0. 005kg的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，出料后抽濾得到五水偏硅酸鈉晶體產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種用油頁(yè)巖廢渣聯(lián)產(chǎn)制備聚合硅酸鋁鐵絮凝劑、硫酸鋁及五水偏硅酸鈉的方法， 包括如下步驟①取200-300目的油頁(yè)巖廢渣在550-650°C下活化2_3小時(shí)；②在活化后的油頁(yè)巖廢渣中按照1:1-4的質(zhì)量比加入質(zhì)量濃度為30-60%的硫酸溶液，密閉條件下酸浸4-6小時(shí)后，加水，密閉反應(yīng)0. 5-1小時(shí)，保持溶液的密度為 1. 25-1. 3X 103kg/m3，熱過濾分別得油頁(yè)巖廢渣及溶液；③將過濾后的油頁(yè)巖廢渣水洗，洗至水洗液PH值=3-5，得到硅渣備用，水洗液的密度達(dá)到1. 20-1. 25X 103kg/m3時(shí)，提取備用；④將步驟②所得溶液和步驟③所提取水洗液分別加熱蒸發(fā)至溶液密度為 1. 38X 103kg/m3，冷卻結(jié)晶，過濾分別得到硫酸鋁晶體產(chǎn)品及鋁鐵溶液；⑤將步驟③所得硅渣與質(zhì)量濃度為50-60%的NaOH溶液按照SiO2:Na2O摩爾比為 0. 5-1的配比混合，在130°C下密閉反應(yīng)3-5小時(shí)，過濾分別得到模數(shù)為0. 5-0. 7、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-40%的水玻璃溶液及含堿硅渣；⑥將步驟④所得鋁鐵溶液加熱至30-50°C，在攪拌的條件下，按照狗+々1/51=8-151的摩爾比向溶液中噴入步驟⑤所得水玻璃溶液，控制噴射時(shí)間為0. 5-2小時(shí)，然后加入鋁鐵溶液質(zhì)量10%的4mol/L的NaOH溶液，在50°C下保溫熟化3_6小時(shí)，出料，所得溶液為聚合硅酸鋁鐵絮凝劑產(chǎn)品；⑦將步驟⑤所得模數(shù)為0.4-0. 5的水玻璃溶液加熱蒸發(fā)至溶液濃度為40-55%，迅速冷卻到60°C，慢速攪拌，并以1°C /分鐘的速度降溫至55°C，加入溶液質(zhì)量1%的五水偏硅酸鈉作為晶種，慢速攪拌4小時(shí)，使得溶液的溫度降低到40°C，出料前1小時(shí)加入溶液質(zhì)量的 0. 001%的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，出料后抽濾得到五水偏硅酸鈉晶體產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用油頁(yè)巖廢渣聯(lián)產(chǎn)制備聚合硅酸鋁鐵絮凝劑、硫酸鋁及五水偏硅酸鈉的方法，其特征是所述步驟⑤中所得水玻璃溶液的模數(shù)可加入NaOH溶液調(diào)節(jié)至 0. 4-0. 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用油頁(yè)巖廢渣聯(lián)產(chǎn)制備聚合硅酸鋁鐵絮凝劑、硫酸鋁及五水偏硅酸鈉的方法，其特征是所述步驟⑥中所噴射的水玻璃溶液為霧狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用油頁(yè)巖廢渣聯(lián)產(chǎn)制備聚合硅酸鋁鐵絮凝劑、硫酸鋁及五水偏硅酸鈉的方法，該方法是通過①活化；②酸浸；③水洗；④堿洗；⑤蒸發(fā)等步驟聯(lián)產(chǎn)制備聚合硅酸鋁鐵絮凝劑、硫酸鋁及五水偏硅酸鈉。由于采用聯(lián)產(chǎn)的方式，使得各工藝中產(chǎn)生的廢渣或廢液均得到了合理使用，不反節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且還減少了廢棄物的排放，避免了環(huán)境的污染。同時(shí)，該方法還可使油頁(yè)巖廢渣得到充分利用，提高了利用率，增加了經(jīng)濟(jì)效益，變廢為寶的同時(shí)避免了廢渣的大量堆積，減少了土地的占用量，降低了環(huán)境污染。本方法工藝過程簡(jiǎn)單，投資小，成本低，是一種極具前景的油頁(yè)巖廢渣精細(xì)化工、綜合利用產(chǎn)業(yè)化方法。
文檔編號(hào)C02F1/52GK102153097SQ20111004499
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者張振庭, 趙鑫, 韓放, 高健, 鮑明福 申請(qǐng)人:撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司