一种煤催化气化灰渣的回收利用方法及其活性残渣的制作方法_2

文档序号:8438823阅读:来源:国知局
1] 其中,为了对所述硅铝酸钙晶体进行活化,使得其吸附性能大大提高,所述活化剂 的种类在此不做限定,优选的,所述活化剂包含碱金属的氧化物和/或氢氧化物与氧化剂。 所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物与氧化剂的复合,使得溶液对所述硅铝酸钙的氧化刻 蚀作用增强,进而使得所述硅铝酸钙表面的微孔、中孔结构增多,能够大大增强所述硅铝酸 钙的吸附性能。
[0042] 需要说明的是,在消解反应中,所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物的加入,能够 增大所述消解反应体系的碱性,碱性环境能够进一步促进所述消解反应的进行,使得消解 反应更为彻底。
[0043] 其中,对所述氧化剂与碱金属的氧化物和/或氢氧化物的添加比例不做限定,为 了提高所述氧化剂与碱金属的氧化物和/或氢氧化物的活化能力,并且减少不必要的浪 费,优选的,所述氧化剂与所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物的质量比为〇. 1:1-0. 8:1, 进一步优选的,所述次氯酸钠与所述氢氧化钠的质量比为〇. 2-0. 5。
[0044] 在此,对所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物的种类不做限定,为了避免引入其 他干扰离子,优选的,所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物为氢氧化钠。
[0045] 需要说明的是,对所述氧化剂的种类也不做限定,为了减少消解反应中可能发生 的副反应,避免引入其他干扰离子,优选的,所述氧化剂包含次氯酸盐和/或高氯酸盐。
[0046] 需要说明的是,在对所述固体滤渣加入活化剂进行活化时,为了提高对所述固体 滤渣的活化效果,所述活化剂的添加量可以根据所述煤催化气化灰渣的成分进行适当调 整。
[0047] 其中,由于所述煤催化气化灰渣除了含有可溶性钾,不可溶性钾,Si02、A1 203、 Fe304、FeO、CaO、MgO以外,还含有未充分气化的碳,通常碳的含量小于8%,这时,可以根据 所述煤催化气化灰渣的量适当添加所述活化剂;但是,有时未充分气化的碳的含量会大于 8%,这时,在添加所述活性剂时,可以根据除去碳之外的灰渣的量调整所述活化剂的添加 量。
[0048] 另外,所述煤催化气化灰渣中酸性氧化物与碱性氧化物的含量并不相同,含有酸 性氧化物较多的煤催化气化灰渣需要较多的活化剂进行氧化刻蚀,才能达到所需要的活化 刻蚀效果,反之,则需要的活化剂的添加量相对较少。而在所述消解活化反应中,同量的煤 催化气化灰渣不论酸性氧化物与碱性氧化物的含量多少,所需要的消解剂添加量均相同。
[0049] 优选的,所述煤催化气化灰渣中酸性氧化物与碱性氧化物含量比小于1时,所述 消解剂与所述活化剂中碱金属的氧化物和/或氢氧化物的质量比为5:1-7:1 ;反之,所述煤 催化气化灰渣中酸性氧化物与碱性氧化物含量比大于1时,所述消解剂与活化剂中碱金属 的氧化物和/或氢氧化物的质量比为3:1-5:1。
[0050] 需要说明的是,在对所述固体滤渣加入活化剂进行活化时,由于所述固体滤渣中 通常含有510 2、41203、?6304、?60、0 &0、1%0等氧化物,因此,所述活化剂还可以与其中的5102、 Al2O3发生反应,将SiO 2、Al2O3中的Si 4+、Al3+释放出来,所述Si 4+、Al3+离子具有絮凝作用, 可以作为絮凝沉淀剂用于工业废水的处理。
[0051] 其中,需要说明的是,所述在步骤2)中加入消解剂与活化剂可以有多种实现方 式,在此不做限定,只要使得所述活化剂能够在所述消解反应中发挥作用,提高所述不可溶 性钾的回收率,并且提高所述固体滤渣的吸附性能即可,本发明实施例采用的一种优选的 实现方式为:
[0052] 在所述固体滤渣中同时加入所述消解剂与所述活化剂进行消解活化反应;能够提 高所述硅铝酸钙的吸附能力,碱性环境能够促进所述消解反应的进行,但是,在碱性环境中 会抑制所述硅铝酸钙的生成,进而对所得的硅铝酸钙的刻蚀得到的微孔、中孔比重减少,使 得反应过程所需的能耗较大。
[0053] 上述所述实现方式中消解活化时间为1.3_6h;优选的,所述消解活化时间为 2. 2-4. 8h〇
[0054] 本发明实施例采用的另一种优选的实现方式为:
[0055] 在所述第一滤渣中加入所述消解剂进行消解反应,在消解反应完成后加入所述活 化剂对所述第一滤渣继续进行活化,通过消解反应得到硅铝酸钙残渣,所述硅铝酸钙残渣 通过所述活化剂的氧化刻蚀得到吸附性能良好的活性残渣,先进行消解反应而后再对所生 成的硅铝酸钙残渣进行刻蚀活化,减少所述消解反应中碱性环境对所述硅铝酸钙生成的抑 制,增大对生成的所述硅铝酸钙的刻蚀,能够在减小能耗的同时,提高所述硅铝酸钙的吸附 性能。
[0056] 上述所述实现方式中消解反应时间为l_2h,活化时间为l_2h,优选的,所述消解 反应时间为1-1. 5h,活化时间为I. 5-1. 8h。
[0057] 另一方面,本发明实施例提供通过上述所述的煤催化气化灰渣的回收利用方法获 得的活性残渣,所述活性残渣作为活性吸附剂、絮凝沉淀剂应用于废水、污水处理中。
[0058] 本发明实施例提供的通过上述所述的煤催化气化灰渣的回收利用方法获得的活 性残渣,所述活性残渣为所述固体滤渣在消解活化过程中通过活化剂的氧化刻蚀而得到, 使得所述活性残渣的表面更加粗糙,孔径结构更加丰富,所述活性残渣颗粒的比表面积增 大,吸附性能大大增强,能够作为活性吸附剂、絮凝沉淀剂应用于废水、污水处理中,提高所 述煤催化气化灰渣的回收利用率,在提高总钾回收率的同时将废弃灰渣变废为利。克服了 现有技术中煤催化气化灰渣得不到充分的回收利用,大量灰渣被废弃堆放,造成环境污染 与资源浪费的综合缺陷。
[0059] 优选的,所述活性残渣颗粒的比表面积为1800-2200/m2/g,且所述活性残渣吸附 有Si 4+、A13+。在将所述活性残渣用于废水处理时,所述活性残渣吸附性能极好,能够极大地 降低所述废水的色度、重金属离子及需氧量;所述活性残渣中的Si 4+、Al3+具有絮凝沉淀作 用,能够与废水中的大量金属离子发生聚沉,也能够与有机废水中的有机大分子化合物发 生络合反应,得到络合沉淀物,将所述有机大分子化合物去除。
[0060] 需要说明的是,由于获得的活性残渣具有极大的比表面积,可以直接用于废水处 理,对所处理废水中的污染物具有极强的吸附净化能力,因此,用于废水处理时,所述活性 残渣的添加量较少即能实现净化废水的目的。优选的,所述活性残渣应用于废水处理时,所 述活性残渣的加入量为废水处理量的0. 5-20%,进一步优选的,所述活性残渣的加入量为 废水处理量的2-8%。
[0061] 还需要说明的是,所述活性残渣的添加量可根据所述活性残渣中Si4+、A1 3+离子发 生絮凝沉淀的pH要求与所处理废水的pH值进行合理调整,例如,Si4+发生絮凝沉淀的pH 值通常为6左右,在pH = 6时,Si4+生成原硅酸沉淀,而Al 3+离子发生絮凝沉淀的pH值通 常为8左右,在Ph = 8时,Al3+离子生成Al (OH) 3而发生聚沉。通过合理调整所述活性残 渣的添加量,使得所处理废水能够达到最佳的处理效果。
【具体实施方式】
[0062]
[0063] 以下,本发明实施例分别通过对照例和实施例对本发明的技术效果进行说明。这 些实施例仅是为了具体说明本发明而提出的示例,本领域技术人员可以知道的是本发明的 范围不受这些实施例、对照例以及试验例的限制。
[0064] 为了客观地评价本发明实施例的技术效果,所述对照例与实施例均对次烟煤灰渣 进行回收处理,并将所述次烟煤灰渣的处理得出的残渣用于气化废水处理,对所述对照例 与实施例的技术效果进行对比。
[0065] 对照例:
[0066] 参见图1,向水洗釜a中以3:1的液固比加入水1与次烟煤灰渣2,在80°C搅拌水 洗30min,固液分离后得到固体滤渣3与第一滤液4,所述第一滤液4为可溶性钾溶液。
[0067] 将所述固体滤渣3加入蒸压釜b中,并向所述蒸压釜b中加入消解原液5 (以新鲜 水为例)与消解剂6,所述消解剂6为氢氧化钙,所述消解剂与所述次烟煤灰渣的质量比为 0. 15: 1,所述消解原液5与所述次烟煤灰渣2的液固比为4,在温度为180°C、压力为I. 8MPa 的条件下搅拌消解I. 5h,固液分离,得到残渣7与第二滤液8,所述第二滤液8为不可溶性 钾的溶出液。具体消解反应方程式如下所示:
[0068] 2KAlSi04+4Ca (OH) 2+2H20 - Ca3Al2SiO4 (OH) 8+2K0H+CaSi03 · H2O
[0069] 其中,所述次烟煤灰渣中的催化剂的回收率达到95. 7 % ;
[0070] 将所获得的残渣7加入一定量的气化废水中,其中,所述残渣7的加入量为气化废 水处理量的8 %,对所述气化废水进行吸附净化处理,获得净化后的气化废水A。
[0071] 实施例1
[0072] 参见图2,向水洗釜a中以3:1的液固比加入水1与次烟煤灰渣2,在70°C搅拌水 洗30min,固液分离后得到固体滤渣3与第一滤液4,所述第一滤液4为可溶性钾溶液。
[0073] 将所述固体滤渣3加入蒸压釜b中,并向所述蒸压釜b中加入消解原液5 (以新鲜 水为例)与消解剂6,所述消解剂6为氢氧化钙,所述消解剂6与所述次烟煤灰渣2的质量 比为0. 15:1,所述消解原液5与所述次烟煤灰渣2的液固比为3. 7,在所述蒸压釜b中加入 活化剂9,所述氢氧化钙与氢氧化钠和次氯酸钠的质量比为40:1
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