专利名称：一种用油页岩废渣联产制备聚合硅酸铝铁絮凝剂、硫酸铝及五水偏硅酸钠的方法
技术领域：
本发明涉及一种用油页岩废渣联产制备聚合硅酸铝铁絮凝剂、硫酸铝及五水偏硅酸钠的方法。背景技术：
油页岩废渣是油页岩经干馏或燃烧后剩下的物质。每年仅提炼油页岩油产生的废渣就高达1000多万吨，能利用的仅有几十万吨，主要用来生产水泥和制砖。其它废渣只能自然堆放，堆积的油页岩灰渣一方面造成了严重的环境污染，另一方面也造成了资源的严重浪费。因此如何更好地的综合利用油页岩废渣，提高油页岩资源的附加值，是亟待解决的技术问题。我国油页岩废渣中富含高岭石(Al2O3 · SiO2 · 2H20)，即粘土硅铝酸盐，其中含有 5(T70%Si02，1(Γ25%Α1203等金属氧化物。若能有效的提取SiO2,将其制备成化工产品，如聚合硅酸铝铁絮凝剂、水玻璃、偏硅酸钠等，使油页岩废渣变废为宝，是一种行之有效的办法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用油页岩废渣联产制备聚合硅酸铝铁絮凝剂、硫酸铝及五水偏硅酸钠的方法，采用该方法可使油页岩废渣变废为宝，从而解决占用土地及环境污染问题，同时更好的达到了油页岩综合利用的目的。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为
①取200-300目的油页岩废渣在550-650°C下活化2_3小时；
②在活化后的油页岩废渣中按照1:1-4的质量比加入质量浓度为30-60%的硫酸溶液，密闭条件下酸浸4-6小时后，加水，密闭反应0. 5-1小时，保持溶液的密度为 1. 25-1. 3X 103kg/m3，热过滤分别得油页岩废渣及溶液；
③将过滤后的油页岩废渣水洗，洗至水洗液PH值=3-5，得到二氧化硅含量为70-80%的硅渣备用，水洗液的密度达到1. 20-1. 25XlOWm3时，提取备用；
④将步骤②所得溶液和步骤③所提取水洗液分别加热蒸发至溶液密度为 1. 38X 103kg/m3，冷却结晶，过滤分别得到硫酸铝晶体产品及铝铁溶液；
⑤将步骤③所得硅渣与质量浓度为50-60%的NaOH溶液按照SiO2:Na2O摩尔比为 0. 5-1的配比混合，在130°C下密闭反应3-5小时，过滤分别得到模数为0. 5-0. 7、质量分数为20-40%的水玻璃溶液及含碱硅渣；
⑥将步骤④所得铝铁溶液加热至30-50°C，在搅拌的条件下，按照狗+々1/51=8-151的摩尔比向溶液中喷入步骤⑤所得水玻璃溶液，控制喷射时间为0. 5-2小时，然后加入铝铁溶液质量10%的4mol/L的NaOH溶液，在50°C下保温熟化3_6小时，出料，所得溶液为聚合硅酸铝铁絮凝剂产品；
⑦将步骤⑤所得模数为0.4-0. 5的水玻璃溶液加热蒸发至溶液浓度为40-55%，迅速冷却到60°C，慢速搅拌，并以1°C /分钟的速度降温至55°C，加入溶液质量1%的五水偏硅酸钠作为晶种，慢速搅拌4小时，使得溶液的温度降低到40°C，出料前1小时加入溶液质量的 0. 001%的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，出料后抽滤得到五水偏硅酸钠晶体产品。
上述步骤⑤中所得水玻璃溶液的模数可加入NaOH溶液调节至0. 4-0. 5。上述步骤⑥中所喷射的水玻璃溶液为雾状。本发明是利用油页废渣中的二氧化硅、氧化铝及氧化铁等成分，采用酸碱浸的方法将它们充分利用，不仅可以得到硫酸铝和五水偏硅酸钠等产品，还可以制备水处理用聚合硅酸铝铁絮凝剂。由于采用联产的方式，使得各工艺中产生的废渣或废液均得到了合理使用，不但节约了生产成本，而且还减少了废弃物的排放，避免了环境的污染。同时，该方法还可使油页岩废渣得到充分利用，提高了利用率，增加了经济效益，变废为宝的同时避免了废渣的大量堆积，减少了土地的占用量，降低了环境污染。本方法工艺过程简单，投资小，成本低，是一种极具前景的油页岩废渣精细化工、综合利用产业化方法。四具体实施方式
实施例1
①取200目油页岩废渣300g在650°C下活化2小时；
②在活化后的油页岩废渣中加入350g质量浓度为60%的硫酸溶液，在130°C下密闭酸浸5小时后，加入570g水，密闭反应1小时，保持溶液的密度为1. 25-1. 3 X 103kg/m3，热过滤分别得油页岩废渣及溶液；
③将过滤后的油页岩废渣水洗，洗至水洗液PH值=3-5，得到二氧化硅含量为70-80%的硅渣备用，水洗液的密度达到1. 25X 103kg/m3时，提取备用；
④将步骤②所得溶液和步骤③所提取水洗液分别加热蒸发至溶液密度为 1.38X103kg/m3，冷却结晶，过滤分别得到硫酸铝晶体产品及铝铁溶液，将硫酸铝晶体进行干燥即得成品；
⑤将步骤③所得硅渣与900g质量浓度为60%的NaOH溶液混合，在130°C下密闭反应5 小时，过滤分别得到模数为0. 7、质量分数为23%的水玻璃溶液及含碱硅渣；
⑥将步骤④所得铝铁溶液加热至50°C，在搅拌的条件下，向溶液中雾状喷入步骤⑤所得水玻璃溶液40ml，控制喷射时间为1小时，然后加入40g4mol/L的NaOH溶液，在50°C下保温熟化5小时，出料，所得溶液为聚合硅酸铝铁絮凝剂产品；
⑦向步骤⑤所得水玻璃溶液中加入NaOH溶液，调节水玻璃溶液的模数为0.5，然后将水玻璃溶液加热蒸发至溶液浓度为55%，迅速冷却到60°C，慢速搅拌，并以1°C /分钟的速度降温至55°C，加入5g五水偏硅酸钠作为晶种，慢速搅拌4小时，使得溶液的温度降低到 40°C，出料前1小时加入0. 007g的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，出料后抽滤得到五水偏硅酸钠晶体产品。实施例2
①取300目油页岩废渣300kg在600°C下活化3小时；
②在活化后的油页岩废渣中加入980kg质量浓度为50%的硫酸溶液，在130°C温度下密闭酸浸6小时后，加入300kg水，密闭反应1小时，保持溶液的密度为1. 25-1. 3 X 103kg/ m3，热过滤分别得油页岩废渣及溶液；
③向过滤后的油页岩废渣中加入400kg的水，进行三级水洗，洗至水洗液PH值=3-5，得到二氧化硅含量为70-80%的硅渣备用，水洗液的密度达到1. 20X 103kg/m3时，提取备用；
④将步骤②所得溶液和步骤③所得水洗液分别加热蒸发至溶液密度为1.38 X 103kg/ m3，冷却结晶，过滤分别得到硫酸铝晶体产品及铝铁溶液，将硫酸铝晶体进行干燥即得成品；
⑤将步骤③所得硅渣与900kg质量浓度为50%的NaOH溶液混合，在130°C下密闭反应 5小时，过滤分别得到模数为0. 5、质量分数为35%的水玻璃溶液及含碱硅渣；
⑥将步骤④所得铝铁溶液加热至50°C，在搅拌的条件下，向溶液中雾状喷入步骤⑤所得水玻璃溶液90kg，控制喷射时间为1小时，然后加入45g4mol/L的NaOH溶液，在50°C下保温熟化6小时，出料，所得溶液为聚合硅酸铝铁絮凝剂产品；
⑦将步骤⑤所得水玻璃溶液加热蒸发至溶液浓度为45%，迅速冷却到60°C，慢速搅拌， 并以1°C /分钟的速度降温至55°C，加入5kg五水偏硅酸钠作为晶种，慢速搅拌4小时，使得溶液的温度降低到40°C，出料前1小时加入溶液质量的0. 005kg的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，出料后抽滤得到五水偏硅酸钠晶体产品。
权利要求
1.一种用油页岩废渣联产制备聚合硅酸铝铁絮凝剂、硫酸铝及五水偏硅酸钠的方法， 包括如下步骤①取200-300目的油页岩废渣在550-650°C下活化2_3小时；②在活化后的油页岩废渣中按照1:1-4的质量比加入质量浓度为30-60%的硫酸溶液，密闭条件下酸浸4-6小时后，加水，密闭反应0. 5-1小时，保持溶液的密度为 1. 25-1. 3X 103kg/m3，热过滤分别得油页岩废渣及溶液；③将过滤后的油页岩废渣水洗，洗至水洗液PH值=3-5，得到硅渣备用，水洗液的密度达到1. 20-1. 25X 103kg/m3时，提取备用；④将步骤②所得溶液和步骤③所提取水洗液分别加热蒸发至溶液密度为 1. 38X 103kg/m3，冷却结晶，过滤分别得到硫酸铝晶体产品及铝铁溶液；⑤将步骤③所得硅渣与质量浓度为50-60%的NaOH溶液按照SiO2:Na2O摩尔比为 0. 5-1的配比混合，在130°C下密闭反应3-5小时，过滤分别得到模数为0. 5-0. 7、质量分数为20-40%的水玻璃溶液及含碱硅渣；⑥将步骤④所得铝铁溶液加热至30-50°C，在搅拌的条件下，按照狗+々1/51=8-151的摩尔比向溶液中喷入步骤⑤所得水玻璃溶液，控制喷射时间为0. 5-2小时，然后加入铝铁溶液质量10%的4mol/L的NaOH溶液，在50°C下保温熟化3_6小时，出料，所得溶液为聚合硅酸铝铁絮凝剂产品；⑦将步骤⑤所得模数为0.4-0. 5的水玻璃溶液加热蒸发至溶液浓度为40-55%，迅速冷却到60°C，慢速搅拌，并以1°C /分钟的速度降温至55°C，加入溶液质量1%的五水偏硅酸钠作为晶种，慢速搅拌4小时，使得溶液的温度降低到40°C，出料前1小时加入溶液质量的 0. 001%的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，出料后抽滤得到五水偏硅酸钠晶体产品。
2.根据权利要求1所述的一种用油页岩废渣联产制备聚合硅酸铝铁絮凝剂、硫酸铝及五水偏硅酸钠的方法，其特征是所述步骤⑤中所得水玻璃溶液的模数可加入NaOH溶液调节至 0. 4-0. 5。
3.根据权利要求1或2所述的一种用油页岩废渣联产制备聚合硅酸铝铁絮凝剂、硫酸铝及五水偏硅酸钠的方法，其特征是所述步骤⑥中所喷射的水玻璃溶液为雾状。
全文摘要
本发明公开了一种用油页岩废渣联产制备聚合硅酸铝铁絮凝剂、硫酸铝及五水偏硅酸钠的方法，该方法是通过①活化；②酸浸；③水洗；④碱洗；⑤蒸发等步骤联产制备聚合硅酸铝铁絮凝剂、硫酸铝及五水偏硅酸钠。由于采用联产的方式，使得各工艺中产生的废渣或废液均得到了合理使用，不反节约了生产成本，而且还减少了废弃物的排放，避免了环境的污染。同时，该方法还可使油页岩废渣得到充分利用，提高了利用率，增加了经济效益，变废为宝的同时避免了废渣的大量堆积，减少了土地的占用量，降低了环境污染。本方法工艺过程简单，投资小，成本低，是一种极具前景的油页岩废渣精细化工、综合利用产业化方法。
文档编号C02F1/52GK102153097SQ20111004499
公开日2011年8月17日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者张振庭, 赵鑫, 韩放, 高健, 鲍明福 申请人:抚顺矿业集团有限责任公司