本发明属于二氧化硅和聚合氯化铝的制备，涉及一种盐酸浸提石英加工泥渣制备硅微粉联产聚氯化铝的方法，本发明制备的硅微粉适用于塑料、涂料、高级油漆、橡胶、化工等领域，制得的聚氯化铝广泛应用于生活用水、工业用水、城市污水处理等。
背景技术：
：石英加工泥渣是玻璃等用石英粉加工产生的一种洗涤泥砂，我国每年排量约1000万吨，目前多数厂家直接排入河道，使河水浑浊，影响环境美观，需要可行的综合利用方法技术，目前没有相关的综合处理及利用方法的报道。环境保护与资源综合利用对各个行业提出了严厉的要求，石英加工行业也是如此。现有技术中，有采用盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸、草酸、醋酸、混合酸等提纯石英，但针对处理后的废酸处理利用及水的回用鲜有报道。石英加工泥渣富含石英粉和粘土，二氧化硅含量一般在80％以上，而且是细粉，粉磨石英需要付出较大的能耗，对其综合利用势在必行。清洁生产技术提出从“末端处理”为主的污染处理转向污染预防、从工艺路线的设计、控制污染物的产生、实现循环使用，尽量减少污染物的产生，而污染物质的综合利用能变废为宝，是解决污染的最佳方法。技术实现要素：本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种盐酸浸提石英加工泥渣制备硅微粉联产聚氯化铝的方法。本发明采用盐酸浸提、铝酸钙和铝屑处理含盐酸废液制备聚氯化铝、循环使用洗涤水，合理安排原料用量和工艺条件，制得硅微粉体和聚氯化铝产品；本发明提供了一种综合清洁生产工艺和技术，没有废物排放、工艺简单、成本低廉、清洁环保，具有良好的应用前景。本发明的内容是：一种盐酸浸提石英加工泥渣制备硅微粉联产聚氯化铝的方法，其特征是包括下列步骤：a、盐酸浸提石英加工泥渣：(a)配料：取原料盐酸、石英加工泥渣和水；其中：石英加工泥渣中铁、铝分别以fe2o3、al2o3的量计算，根据盐酸与石英加工泥渣中fe2o3、al2o3发生化学反应的计量比，盐酸的用量为盐酸理论用量的101％～120％，按石英加工泥渣的质量:盐酸用量的质量＝1:1.1～1.3、并按下列公式计算水的用量：本
发明内容中的化学反应方程式如下：fe2o3+6hcl→2fecl3+3h2o………(1)al2o3+6hcl→2alcl3+3h2o………(2)根据盐酸和石英加工泥渣中fe2o3、al2o3的化学反应式(1)、(2)，则chclvhcl理论＝6[(m样·fe2o3％)/mfe2o3+(m样·al2o3％)/mal2o3]式中：vhcl理论为盐酸理论用量、单位为升；chcl为盐酸的浓度、单位是摩尔/升(mol/l)；m样为石英加工泥渣的质量、单位为克(g)；fe2o3％、al2o3％分别为石英加工泥渣中fe2o3、al2o3的质量百分比含量；mfe2o3、mal2o3：分别为fe2o3、al2o3的相对分子质量[mal2o3＝101.96克/摩尔(g/mol)、mfe2o3＝159.6882克/摩尔(g/mol)]；盐酸理论用量：vhcl理论＝6[(m样·fe2o3％)/mfe2o3+(m样·al2o3％)/mal2o3]/chcl；盐酸的用量：vhcl＝vhcl理论·bhcl；式中：bhcl表示101％～120％，vhcl表示盐酸的用量；水的质量用量：m水＝m样/b固/液-vhcl·ρ盐酸；式中：m样为石英加工泥渣的质量、单位是克(g)，b固/液为石英加工泥渣的质量:盐酸用量的质量＝1:1.1～1.3的比值，m水为水的质量用量、单位是克，ρ盐酸为盐酸的密度、单位是克/升；(b)反应：将原料盐酸、石英加工泥渣和水混合，在加热至微沸的条件下，搅拌反应0.5h～3.0h，得反应后物料；b、硅微粉的洗涤、过滤及制备：(a)将反应后物料经第一次过滤，得到硅微粉粗品，收集滤出液；(b)第二次洗涤过滤：按硅微粉粗品：水＝1：0.2～1的质量比例取水，洗涤硅微粉粗品、过滤，收集滤出液；(c)第三次洗涤过滤：按步骤(b)所述第二次洗涤过滤方法进行洗涤过滤，收集滤出液；(d)第四次及以上洗涤过滤：重复步骤(b)所述第二次洗涤过滤方法进行洗涤过滤，直到滤出液ph值大于6时(可以是ph值大于6小于7)即完成洗涤，收集合并第四次及以上洗涤过滤获得的滤出液；(e)将洗涤完成后的固体物(硅微粉)干燥(采用烘干等现有技术方式)，即制得硅微粉产品；c、由废液制备聚氯化铝：(a)第一步：取步骤b所述第一次过滤、第二次洗涤过滤和第三次洗涤过滤收集的滤出液，合并得到废液；测定废液中铁、铝的含量和剩余盐酸的浓度，废液中铁、铝的含量分别以fe2o3、al2o3的量计算；(b)第二步：根据剩余盐酸的质量含量，计算反应需要的铝屑量，按下面公式计算需要的铝屑理论用量；m铝屑理论＝(v废液×c废液hcl×27)/3式中：m铝屑理论为铝屑理论用量、单位为克，v废液为废液的体积、单位为升，c废液hcl为剩余盐酸的浓度、单位为摩尔/升；计算铝屑的用量：铝屑用量为铝屑理论用量的101％～105％，则：m铝屑＝m铝屑理论·b铝屑式中：m铝屑为铝屑用量、单位为克，b铝屑表示101％～105％；(c)第三步：铝屑与剩余盐酸的反应：将铝屑投入到废液中，反应至无气泡为止，得到铝屑反应后液体；铝屑与盐酸反应的化学反应方程式如下：2al+6hcl→3h2+2alcl3(d)第四步：聚氯化铝的制备：按下列公式计算反应需要的铝酸钙质量用量和盐酸(用hcl表示)质量用量：m净水剂×10％＝m铝酸钙×al2o3％(铝酸钙)+m铝屑×(102/54)+m废液×al2o3％(废液)，m净水剂＝m废液+m铝屑×(48/54)+mhcl+m铝酸钙，mhcl＝2m铝酸钙～2.3m铝酸钙，则：m铝酸钙＝[m废液×(10％-al2o3％(废液))-m铝屑×(9/5)]/[(al2o3％(铝酸钙)-3×10％)～(al2o3％(铝酸钙)-3.3×10％)]，m净水剂＝m废液+m铝屑×(48/54)+(3m铝酸钙～3.3m铝酸钙)，式中：m净水剂为制得的聚氯化铝总质量(或称为净水剂总质量)、单位为克，m铝酸钙为需要的铝酸钙质量用量、单位为克，m废液为废液的质量、单位为克，fe2o3％(废液)、al2o3％(废液)分别为废液中fe2o3、al2o3的质量百分比含量，mhcl为需要的盐酸质量用量、单位为克，al2o3％(铝酸钙)为铝酸钙中铝的质量百分比含量，按上述计算的铝酸钙质量用量和盐酸质量用量，取铝酸钙(粉)和浓盐酸(根据氯化氢质量用量和浓盐酸的浓度，按现有技术方法计算并取浓盐酸)，备用；反应：在搅拌条件下，将铝酸钙(粉)加入到步骤c(c)第三步得到的铝屑反应后液体中，搅拌(至分散均匀，没有块状物料时)，加入浓盐酸，反应[至聚合完全，三氧化二铝和盐基度含量达到gb15892-2009(聚氯化铝)要求为止]后，放入产品池，放置熟化澄清7天(一个星期)，即制得聚氯化铝成品。本发明的内容中：步骤b中所述过滤可以是离心过滤、板框过滤或抽滤(的方式进行洗涤过滤)。本发明的内容中：还可以包括步骤d、水的循环使用：将步骤b中(d)所述第四次及以上洗涤过滤获得的滤出液合并收集回收使用，用作步骤a中的反应用水和/或步骤b中的洗涤用水，从而实现水的全循环综合利用。与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：(1)采用本发明，盐酸是一种常见的工业用酸，相对于氢氟酸、磷酸等成本低、环境危害小，是石英提纯行业常用的酸，产生的废液含有过量的盐酸以及溶出的铁、铝；聚合氯化铝(或称聚氯化铝)是常用的生活水、工业水及污水处理絮凝剂(即净水剂)，用途广泛，含有少量的铁会因为复合絮凝作用提高净水效能，因此以盐酸浸提石英加工泥渣废液为基础，制备复合聚氯化铝是非常好的综合清洁生产技术；聚氯化铝的生产采用铝屑、铝酸钙等与盐酸反应来制备，其中铝屑、铝酸钙和盐酸反应剧烈，放出大量的热量能维持聚合反应的进行，不需要锅炉等加热设备就能制备聚氯化铝，gb15892-2009(聚氯化铝)规定液体聚氯化铝al2o3含量大于或等于10％，盐基度为40％-90％；(2)采用本发明，盐酸酸浸提纯、利用浸提废液回收制备聚氯化铝、洗涤水循环使用等环节没有废物排放、工艺简单、清洁环保；(3)本发明充分利用石英加工泥渣中的已经微细化的硅微粉，节省了粉磨石英制备硅微粉所需的高能耗，获得的硅微粉粒径小于10微米，可广泛用于外墙涂料、防腐涂料、地坪涂料、塑料等行业，工艺简单、成本低廉、具有较好的技术经济优势；(4)采用本发明，利用酸废液制备聚氯化铝，变废为宝，获得的产品可广泛用于生活用水、工业用水、城市污水处理等，综合技术经济和环保意义显著；(5)本发明产品制备工艺简单，工序简便，容易操作，能实现石英加工泥渣的综合利用，没有废物排放，安全清洁环保，成本低，技术经济优势突出，具有广阔的应用前景，实用性强。具体实施方式下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。实施例1：一种盐酸浸提石英加工泥渣制备硅微粉联产聚氯化铝的方法，包括下列步骤：a、盐酸浸提石英加工泥渣：(a)配料：取原料盐酸、石英加工泥渣和水；其中：石英加工泥渣中铁、铝分别以fe2o3、al2o3的量计算，根据盐酸与石英加工泥渣中fe2o3、al2o3发生化学反应的计量比，盐酸的用量为盐酸理论用量的110％，按石英加工泥渣的质量:盐酸用量的质量＝1:1.1、并按下列公式计算水的用量：本
发明内容中的化学反应方程式如下：fe2o3+6hcl→2fecl3+3h2o………(1)al2o3+6hcl→2alcl3+3h2o………(2)根据盐酸和石英加工泥渣中fe2o3、al2o3的化学反应式(1)、(2)，则chclvhcl理论＝6[(m样·fe2o3％)/mfe2o3+(m样·al2o3％)/mal2o3]式中：vhcl理论为盐酸理论用量、单位为升；chcl为盐酸的浓度、单位是摩尔/升(mol/l)；m样为石英加工泥渣的质量、单位为克(g)；fe2o3％、al2o3％分别为石英加工泥渣中fe2o3、al2o3的质量百分比含量；mfe2o3、mal2o3分别为fe2o3、al2o3的相对分子质量[mal2o3＝101.96克/摩尔、mfe2o3＝159.6882克/摩尔]；盐酸理论用量：vhcl理论＝6[(m样·fe2o3％)/mfe2o3+(m样·al2o3％)/mal2o3]/chcl；盐酸的用量：vhcl＝vhcl理论·bhcl；式中：bhcl表示110％，vhcl表示盐酸的用量；水的质量用量：m水＝m样/b固/液-vhcl·ρ盐酸；式中：m样为石英加工泥渣的质量、单位是克(g)，b固/液为石英加工泥渣的质量:盐酸用量的质量＝1:1.1的比值，m水为水的质量用量、单位是克，ρ盐酸为盐酸的密度、单位是克/升；取石英加工泥渣、质量m样＝150克，已知其fe2o3％、al2o3％的质量百分比含量分别为1.63％、13.6％，chcl＝12摩尔/升，ρ盐酸＝1180克/升，则：vhcl理论＝6[(m样·fe2o3％)/mfe2o3+(m样·al2o3％)/mal2o3]/chcl＝0.10769升，vhcl＝vhcl理论·bhcl＝0.01186升，m水＝m样/b固/液-vhcl·ρ盐酸＝25.21克，(b)反应：将原料盐酸、石英加工泥渣和水混合，在加热至微沸的条件下，搅拌反应1.5hh，得反应后物料；b、硅微粉的洗涤、过滤及制备：(a)将反应后物料经第一次过滤，得到硅微粉粗品，收集滤出液；(b)第二次洗涤过滤：按硅微粉粗品：水＝1：0.5的质量比例取水，洗涤硅微粉粗品、过滤，收集滤出液；(c)第三次洗涤过滤：按步骤(b)所述第二次洗涤过滤方法进行洗涤过滤，收集滤出液；(d)第四次及以上洗涤过滤：重复步骤(b)所述第二次洗涤过滤方法进行洗涤过滤，直到滤出液ph值大于6时(可以是ph值大于6小于7)即完成洗涤，收集合并第四次及以上洗涤过滤获得的滤出液；(e)将洗涤完成后的固体物(硅微粉)干燥(采用烘干等现有技术方式)，即制得硅微粉产品；c、由废液制备聚氯化铝：(a)第一步：取步骤b所述第一次过滤、第二次洗涤过滤和第三次洗涤过滤收集的滤出液，合并得到废液；测定废液中铁、铝的含量和剩余盐酸的浓度，废液中铁、铝的含量分别以fe2o3、al2o3的量计算；测得fe2o3％(废液)＝1.29％、al2o3％(废液)＝2.93％、c废液hcl＝0.96摩尔/升、v废液＝135毫升和m废液＝141.33克；(b)第二步：根据剩余盐酸的质量含量，计算反应需要的铝屑量，按下面公式计算需要的铝屑理论用量；m铝屑理论＝(v废液×c废液hcl×27)/3＝1.17克，式中：m铝屑理论为铝屑理论用量、单位为克，v废液为废液的体积、单位为升，c废液hcl为剩余盐酸的浓度、单位为摩尔/升；计算铝屑的用量：铝屑用量为铝屑理论用量的103％，则：m铝屑＝m铝屑理论·b铝屑＝1.21克，式中：m铝屑为铝屑用量、单位为克，b铝屑表示103％；(c)第三步：铝屑与剩余盐酸的反应：将铝屑投入到废液中，反应至无气泡为止，得到铝屑反应后液体；(d)第四步：聚氯化铝的制备：按下列公式计算反应需要的铝酸钙质量用量和盐酸(用hcl表示)质量用量：m净水剂×10％＝m铝酸钙×al2o3％(铝酸钙)+m铝屑×(102/54)+m废液×al2o3％(废液)，m净水剂＝m废液+m铝屑×(48/54)+mhcl+m铝酸钙，mhcl＝2.15m铝酸钙，则：m铝酸钙＝[m废液×(10％-al2o3％(废液))-m铝屑×(9/5)]/[(al2o3％(铝酸钙)-3×10％)～(al2o3％(铝酸钙)-3.3×10％)]，m净水剂＝m废液+m铝屑×(48/54)+(3m铝酸钙～3.3m铝酸钙)，式中：m净水剂为制得的聚氯化铝总质量(或称为净水剂总质量)、单位为克，m铝酸钙为需要的铝酸钙质量用量、单位为克，m废液为废液的质量、单位为克，fe2o3％(废液)、al2o3％(废液)分别为废液中fe2o3、al2o3的质量百分比含量，mhcl为需要的盐酸质量用量、单位为克，al2o3％(铝酸钙)为铝酸钙中铝的质量百分比含量，其中：al2o3％(铝酸钙)＝55％，则：m铝酸钙＝[m废液×(10％-al2o3％(废液))-m铝屑×(9/5)]/[(al2o3％(铝酸钙)-3.15×10％)]＝49.11克，m净水剂＝m废液+m铝屑×(48/54)+3.15m铝酸钙＝297.10克，mhcl＝2.15m铝酸钙＝105.59克，按上述计算的铝酸钙质量用量和盐酸质量用量，取铝酸钙(粉)和浓盐酸(根据盐酸质量用量和浓盐酸的浓度，按现有技术方法计算并取浓盐酸)，备用；反应：在搅拌条件下，将铝酸钙(粉)加入到步骤c(c)第三步得到的铝屑反应后液体中，搅拌(至分散均匀，没有块状物料时)，加入浓盐酸，反应[至聚合完全，三氧化二铝和盐基度含量达到gb15892-2009(聚氯化铝)要求为止]后，放入产品池，放置熟化澄清7天(一个星期)，即制得聚氯化铝成品。d、水的循环使用：将步骤b中(d)所述第四次及以上洗涤过滤获得的滤出液合并收集回收使用，用作步骤a中的反应用水和/或步骤b中的洗涤用水，实现水的全循环综合利用。实施例2～4：针对实施例1中步骤a的bhcl进行改变，相应地fe2o3％(废液)、al2o3％(废液)、c废液hcl、v废液和m废液通过测量获得，vhcl、m水、m铝屑、m铝酸钙、m净水剂和mhcl的改变按照a和c
发明内容方法计算，其余参数与实施例1一致：表1：实施例2～4中bhcl、fe2o3％(废液)、al2o3％(废液)、c废液hcl、vhcl、m水、v废液、m废液、m铝屑、m净水剂、m铝酸钙和mhcl的参数表：实施例2～4的制备方法与实施例1相同，皆可制得硅微粉及聚氯化铝。实施例5～6：针对实施例1中步骤a的b固/液进行改变，相应地c废液hcl、v废液和m废液通过测量获得，m水、m铝屑、m铝酸钙、m净水剂和mhcl的改变按照a和c
发明内容方法计算，其余参数与实施例1一致：表2：实施例5～6中b固/液、c废液hcl、v废液、m废液、m净水剂、m水、m铝屑、m铝酸钙和mhcl的参数表：实施例5～6的制备方法与实例1相同，皆可制得硅微粉及聚氯化铝。实施例7～11：针对实施例1中步骤a的反应时间进行改变，其余参数与实施例1一致：表3：实施例7～11中反应时间的参数表：实施例编号7891011反应时间(小时)0.51.02.02.53.0实施例7～11的制备方法与实例1相同，皆可制得硅微粉及聚氯化铝。实施例12～16：主要针对实施例1中步骤b的硅微粉:水的比例进行改变，其余参数与实施例1一致：表4：实施例12～16中硅微粉:水的比例的参数表：实施例编号1213141516硅微粉：水1:0.201:0.351:0.651:801:0.95实施例12～16的制备方法与实例1相同，皆可制得硅微粉及聚氯化铝。实施例17～20：主要针对实施例1中步骤c的b铝屑进行改变，m铝屑、m净水剂、m铝酸钙和mhcl的改变按照步骤c
发明内容方法计算，其余参数与实施例1一致：表5：实施例17～20中b铝屑、m铝屑、m净水剂、m铝酸钙和mhcl的参数表：实施例17～20的制备方法与实例1相同，皆可制得硅微粉及聚氯化铝。上述实施例中：步骤b中所述过滤可以是离心过滤、板框过滤或抽滤(的方式进行洗涤过滤)。上述实施例中：所采用的各原料均为市售产品。上述实施例中：所采用的百分比例中，未特别注明的，均为质量(重量)百分比例或本领域技术人员公知的百分比例；所述质量(重量)份可以均是克或千克。上述实施例中：各步骤中的工艺参数(温度、时间、浓度等)和各组分用量数值等为范围的，任一点均可适用。本
发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。本发明不限于上述实施例，本
发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。当前第1页12