专利名称：用水淬渣或飞灰生产硅酸系絮凝剂的方法
技术领域：
本发明涉及一种生产硅酸系絮凝剂的方法，特别是一种利用发电厂立式旋风炉排出的水淬渣或飞灰生产硅酸系絮凝剂的方法。
现有水处理使用的絮凝剂主要有铝系絮凝剂和铁系絮凝剂以及高分子絮凝剂等。其中铝系絮凝剂如硫酸铝、聚合氯化铝主要利用铝的氢氧化物生成的凝集效果，当处理水的PH值在中性附近时有效，但当处理酸性水或强碱水时，需先调处水的PH值，比较麻烦且处理后污泥的脱水性也不好。另外，铁系絮凝剂是同铝系絮凝剂一样，只能利用铁的氢氧化物的凝集效果，且处理后的水中残留Fe+2、Fe+3不容易去除。
近年来，人们又开发利用了有机高分子絮凝剂，水处理的效果有了明显改进，但由于该絮凝剂的亲水性好，对人体有害并造成了二次污染环境，且造价较高，使用受到了限制。上述的絮凝剂只有凝集主剂的机能，没有凝集助剂的效果。日本水道机工公司的长谷川孝雄等人用水玻璃和硫酸制造聚合硅酸，然后在硅酸中添加铝盐和铁盐制造聚硅酸铝或聚硅酸铁。该絮凝剂制造方法复杂，难于控制硅酸的聚合度，且成本也比较高。
为了解决上述技术的不足，本发明的目的是要提供一种原料来源广泛，制造工艺简单，价格低廉，即有絮凝剂主剂的机能，又有絮凝剂助剂作用的生产絮凝剂的方法。
本发明技术方案是这样的1.把掺入一定量的石灰石或白云石的燃料煤在发电厂立式旋风炉中燃烧，其溶融排出的水淬渣及飞灰或它们的混合物与盐酸、硫酸或它们的混酸进行溶解反应，反应液PH值达到1.5～3.5时，停止反应，进行过滤制得含铝离子等多价金属离子和钙、镁离子等碱土金属离子，以及活性硅酸的絮凝剂溶液;或者反应进行一定时间后用水稀释，过滤也可以同样制得絮凝剂。
2.把掺入一定量的石灰石和含镁矿石，如蛇纹石等的燃料煤在发电厂立式旋风炉中燃烧，其溶融排出的水淬渣及飞灰或它们的混合物，用1的方法制得的液态絮凝剂。
3.把掺入一定量的石灰石和含钾的矿石，如钾长石或明矾石等的燃料煤在发电厂立式旋风炉中燃烧，溶融排出的水淬渣及飞灰或它们的混合物，用1的方法制得的液态絮凝剂。
4.将用1，2，3方法制得的水淬渣及飞灰或它们的混合物掺入一定量高炉矿渣或在700℃下燃烧的煤矸石灰用1的方法制得液态絮凝剂。
具体配比如下
4.将用1、2、3方法制得的水淬渣或飞灰50%～90%掺入10%～50%的高炉矿渣或在700℃下燃烧的煤矸石灰用1的方法制得液态絮凝剂。
电厂立式旋风炉排出的水淬渣的矿物组成推定为2CaO·Al2O3·SiO2，2CaO·MgO，2SiO2，2CaO·SiO2，CaO·SiO2等复合结晶体。为了加快溶解速度，首先，将水淬渣粉碎成100目以上的微粉末状态，把水淬渣或飞灰用0.5当量～6当量的盐酸、硫酸或它们的混酸1∶1中溶解，当酸的浓度低于0.5当量时溶解量少，所需时间长，当酸的浓度高于6当量时溶解过程中很快生成胶体沉淀，不易控制。水淬渣或飞灰同酸浓度的混合比例是当酸的浓度为1当量时，水淬渣飞灰粉末为10重量，酸溶液100重量以上，300重量以下。当酸的浓度6当量时，水淬渣飞灰粉末10重量，酸溶液50重量以上，200重量以下，当用硫酸，盐酸混酸时比例相同。把水淬渣飞灰用酸溶解时，因水淬渣飞灰中所含的CaO和MgO等引起中和反应，使酸溶液的PH值逐渐上升，同时，可溶性硅酸在酸性溶液中进行溶解时OH-结合生成(SiOH)，溶解的硅酸超过100PPM时变成单体硅酸或活性硅酸Si(OH)4，该活性硅酸在酸性水中进行硅烷醇化，并且逐渐进行聚合凝胶，它具有双电荷，即两极性，故具有正、负各电荷的物质都可以被吸附，在聚合，凝胶时水中所含的Zn、Pb、As等金属离子，P-3等阴离子，阴离子表面活性剂等溶解物同硅酸结合整体地聚合凝胶，还有蛋白质，脂肪等微粒子或悬浮物，悬浊物也在活性硅酸中被吸附后整体地进行聚合凝胶。凝胶后的硅酸稳定性好，自然状态下没有逆反应生成。在含活性硅酸的溶液中存在Al+3、Ca+2、Mg+2等阳离子时，急速进行聚合凝胶反应，Al+3是可以单独聚合→凝胶，可是Ca+2、Mg+2共存时它的效果更好，这是Al+3在硅酸聚合体内同硅酸分子形式换取，即所谓的相互作用结果，生成的硅酸变性的缘故。(-SiOH)m+Al+3＝(-SiOH)m-n·(SiO)nAl+3+nH+，另外Ca+2或Mg+2是同HCO-3、SO-24化学结合生成难溶性沉淀物以提高凝聚沉淀效果。
用本发明生产的絮凝剂的特点是适合于提取、凝聚、去除上水及下水中含有的各种混杂物，如各种溶解物、微粒子、悬浮物等。水中混杂物去除的机理是絮凝剂中的Al+3、Ca+2、Mg+2等离子和水中溶解物发生化学反应，而产生沉淀物吸附水中的混杂物以及在水中溶解的活性硅酸，即单体硅酸的聚合、胶凝等三重作用的结果。除此之外还具有提取水中磷酸的功能。净化效果好，工艺简单，成本低，易于推广。
下面将结合具体实施例及应用例对本发明作进一步的描述实施例1用3N的HCL300ml放入到烧杯中，然后投入粉碎成100目以上的用技术方案中1、2、3方法制得的水淬渣或飞灰50克，搅拌进行反应，反应液PH值达到1.5～3.5时，停止反应，进行过滤得到硅酸系絮凝剂。
实施例2用4N的硫酸300ml放入到烧杯中，然后投入粉碎成100目以上的用技术方案中1、2、3方法制得的水淬渣或飞灰50克搅拌，进行反应30分钟，反应液PH值达到30分钟，然后用4倍硫酸的水稀释，过滤得到硅酸系絮凝剂。
应用例1济南黄河的水源浊度为500，添加实施例1或2制得的絮凝剂，比例为1，000∶1后搅拌2分钟，静止10分钟后测得浊度降到1～0。
应用例2冬天吉林的松花江水，水温10℃，浊度5，在1，000ml的水中添加实施例1或2制得的絮凝剂1ml后搅拌2分钟，静止2分钟，测得的浊度为0。
权利要求
1.一种用水淬渣或飞灰生产硅酸系絮凝剂的方法，其特征是(1)把含5%～15%石灰石或白云石掺入85%～95%的燃料煤在发电厂立式旋风炉中燃烧，其溶融排出的水淬渣及飞灰或它们的混合物与盐酸，硫酸或它们的混酸进行溶解反应，反应液PH值达到1.5～3.5时，停止反应，进行过滤制得含铝离子等多价金属离子和钙、镁离子等碱土金属离子，以及活性硅酸的絮凝剂溶液；或者反应进行一定时间后用水稀释，过滤也可以同样制得絮凝剂。(2)把含5%～15%石灰石或白云石、2%～5%的蛇纹石掺入80%～93%的燃料煤在发电厂立式旋风炉中燃烧，其溶融排出的水淬渣及飞灰或它们的混合物，用(1)的方法制得的液态絮凝剂。(3)把含5%～15%石灰石或白云石，2%～5%钾长石掺入80%～93%的燃料煤在发电厂立式旋炉中燃烧，溶融排出的水淬渣及飞灰或它们的混合物，用1的方法制得的液态絮凝剂。(4)将用(1)、(2)、(3)方法制得的水淬渣或飞灰50%～90%掺入10%～50%的高炉矿渣或在700℃下燃烧的煤矸石灰用(1)的方法制得液态絮凝剂。
全文摘要
一种利用发电厂立式旋风炉排出的水淬渣或飞灰生产硅酸系絮凝剂的方法。其特征是把掺入一定量的石灰石、白云石、含镁矿石及含钾矿石的燃料煤在发电厂立式旋风炉中燃烧，其熔融排出的水淬渣及飞灰或它们的混合物与盐酸、硫酸或它们的混酸进行溶解反应，过滤制得液态絮凝剂。用于上下水的处理，可有效地凝聚去除水中含有的各种混杂物，具有提取、聚合、胶凝的三重作用，工艺简单，成本低，净化效果好，易于推广。
文档编号B09B3/00GK1091393SQ94110019
公开日1994年8月31日 申请日期1994年1月13日 优先权日1994年1月13日
发明者金革, 修国华, 吴玉华 申请人:沈阳化工学院