利用煤矸石制备结晶氯化铝_聚合氯化铝
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行内又称聚氯化铝又称碱式氯化铝,简称介于H)3之间的水解产物,其化学通式为[H)m,其中m≤一1~5。
聚氯化铝具有净化效率高、用药量少、易过滤、生产工艺简单等特点,是优良的絮凝剂,广泛用于工业废水和生活废水的净化处理。
另外在铸造、医药、制革、造纸等方面也有广泛用途。
聚氯化铝分为固体和液体两种产品。
固体通常为黄色或无色的树脂状产品,氧化铝含量为40%~50%;液体呈无色、黄褐色或黑色,氧化铝含量为10%以上。
聚氯化铝的生产方法按原料不同分为三氧化二铝法(包括铝土矿、高岭土、煤矸石等)、氢氧化铝法和铝法(包括铝渣、铝灰等)。
其中以铝灰为原料生产聚氯化铝具有成本低、原料来源广、流程简单等特点。
该法又可细分为中和法和酸溶法。
中和法是将烧碱和盐酸分别与铝灰反应产出铝酸钠和三氯化铝,然后以合适的配比合成聚氯化铝。
溶法是将铝灰和盐酸反应一次直接产出液体聚氯化铝,它具有反应速度快、工艺简单等特点。
我们以铝灰为原料,对酸溶法制备聚氯化铝工艺进行了研究,得出了制备聚氯化铝的适宜工艺条件。
l 实验部分主要设备:水浴锅、搅拌器、真空泵、电炉、分析天平、酸度计和实验室常用仪器。
1.2 实验方法首先对铝灰进行预处理。
用水洗的方法除去水溶性的盐类,以降低盐酸耗量,处理后的铝灰含氧化铝为30%左右。
然后将工业盐酸与一定量的水放入反应器内,搅拌,并用水浴加热。
称取100 步加人盐酸溶液中,由于反应剧烈,放热量大,应不断搅拌并随时补加水,反应时间控制在6 h~12 h,反应温度96℃,反应结束后加入一定量的水稀释物料,调节~4.5,陈化15 h~24 酸与铝灰的反应为:2 (6 H) 3H2& (6 3 3H) 应中铝的溶出、产物的水解和水解产物的聚合是交叉进行的。
液体聚氯化铝制备流程见图1。
2实验结果与讨论2.1投料比[铝灰量(g)/的影响投料比对产品质量有很大影响。
判断聚氯化铝质量的一个指标是盐基度,盐基度为聚氯化铝中氢氧根与铝的当量百分比,即,盐基度=[[× 100%。
聚合氯化铝(简称聚铝)也称碱式氯化铝代号PAC。
通常也称作净水剂或混凝剂,它是介于ALCL3 和AL(OH)3 之间的一种水溶性无机高分子聚合物,化学通式为[Al2(OH)nCl6-n]m其中m代表聚合程度,n表示PAC产品的中性程度。
聚合氯化铝简称:聚铝,英文名称PAC。
聚合氯化铝系列产品有:滚筒干燥型聚合氯化铝,板框过滤型聚合氯化铝,喷雾干燥型聚合氯化铝,新型高效白色聚合氯化铝等。
广泛适用于城镇给水、排水以及化工、冶金、电力、油田、印染、造纸、制药、工业污水处理等领域,是最理想的水质净化絮凝剂及过滤填料。
颜色呈黄色或淡黄色、深褐色、深灰色树脂状固体。
该产品有较强的架桥吸附性能,在水解过程中,伴随发生凝聚,吸附和沉淀等物理化学过程。
聚合氯化铝与传统无机混凝剂的根本区别在于传统无机混凝剂为低分子结晶盐,而聚合氯化铝的结构由形态多变的多元羧基络合物组成,絮凝沉淀速度快,适用PH值范围宽,对管道设备无腐蚀性,净水效果明显,能有效支除水中色质SS、COD、BOD及砷、汞等重金属离子,该产品广泛用于饮用水、工业用水和污水处理领域。
乐邦产品质量符合国家GB15892-2003标准。
[1][英文名称]Polyaluminium Chloride,缩写为PAC[1][分子式][Al2(OH)nCl6-n]m[1][技术标准]产品质量符合国家GB15892-2003标准[1]主要特点该产品是一种无机高分子混凝剂。
主要通过压缩双层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用,使水中细微悬浮粒子和胶体离子脱稳,聚集、絮凝、混凝、沉淀,达到净化处理效果。
物化性质液体产品为无色、淡黄色、淡灰色或棕褐色透明或半透明液体,无沉淀。
固体产品是白色、淡灰色、淡黄色或棕褐色晶粒或粉末。
产品中氧化铝含量:液体产品>8%,固体产品为20%-40%,碱化度70%-75%。
使用方法将该产品(固体)与常温水按1/3的重量比边搅拌边投加,至完全溶解后,再加水稀释到所需要浓度,原水浓度100~500mg/时投加量为3~6mg/I。
N q .4Aug. 0012第2 "矿"保护与利用2012 年 7 月CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES煤x 石综合利用研究进展”贾敏(神华准能资源综合开发有限公司,内蒙古鄂尔多斯010300)摘要:煤砰石是我国排放量最大的工业废渣之一,对于大量堆放的煤砰石,处理不当会造成严重的环境危害,同时也浪费资源。
因此,实现煤砰石的资源化利用对保护环境、利用废弃资源、实现社会的可持续发展具 有重要意义。
总结了传统煤砰石制备氧化铝、氯化铝和聚合氯化铝等化工产品、制备砖、水泥原料、陶瓷材料、分子筛、超细高岭土等新型材料,还可以用来筑路、复土造田、发电等综合利用途径基础上,分析了典型矿区一准格尔矿区煤砰石高值化利用情况,采用一步酸溶法提取氧化铝,并协同提取了/、5、锂等有价元素, 给出了典型矿区煤砰石高值化利用途径,不仅可制备出高附加值产品带来经济效益,而且使得煤砰石变废为 宝、化害为利。
关键词:煤砰石;综合利用;准格尔矿区;高值化利用中图分类号:X772 文献标识码:A 文章编号:1049 -0477(2412)44 -0442 -47D0): 14. O779/j. cnki. issxlOOI -0477.0412. 24. 208The Current Situation Research on Comprehensive Utilization of Coal GangueJIA Min(She nhua Zhunneng Resources Comprehe n sive Developme n t Co., Ltd., Erdos 010300, China )Abstreci : Coat ganguo is tho larpest amount of indusWiX solid waste i n China. T caused sePonsdamayo ta tho ecological exvimnmext and waste resources. Therefora , i t is of great signi/canca tapgizo tho msonna uti/za/on of coat ganguo , protecting tho environment and realizing tho sustaib- abte Pi/pmodt of sacOty. This paper summanzes tho utilization of coat ganguo in tho preparationof chemical umducts such as alumina , aluminum chloPdo and polyaluminum ch/Pdo ; New mates -als such as hPchs : cement raw matePals : ceramse matePals : molecslar sieves : ultra - U po kaolin , etc. , can alsu ho used far comprePexsive utilization of roabs , reclaimed fields , power genera/on , etc. Tho high - value utilization of coat ganguo in tho typical mining area - Jungeor mining area is analyzed. Tho alumina is extracted hy ono - step acid dissolution method , and tho valuabto eto-mexts such as gallium , gennanium and lithium gy extracted sypergisUcal-a. Tho high - value util-- zation of coal ganguo in typical mining areas is given. I p this way , nat only can tho high value -aPded pmducts ho proPuced ta hPng econom-e henefits : hut alsu tho coal ganguo can ho tumed intowaste and hamed.Key WOrCt : coal ganguo ; comprehensive utilization ; ZUnngeor mining area; high value utilization亠 国排放量最大的固体废弃物之一° 200年我国煤"肝石排放量达7.4亿W2015年排放量接近7亿W煤肝石是夹杂在煤系地层中的岩石,是目前我 形成的煤肝石山近2 600多座,占地约0 3万Um 2 ,*收稿日期:2414 -45 -12基金项目:国家科技部“十二五”科技支撑计划项目(24nBAA44B45)作者简介:贾敏(085—),女,硕士,工程师,主要研究方向为粉煤灰综合利用第4期贾敏:煤砰石综合利用研究进展•47•煤肝石排放量仍在逐年不断增长。
聚合氯化铝生产工艺过程聚合氯化铝是一种广泛应用于化工、污水处理等领域的无机聚合物,具有极强的混凝沉淀作用,可以有效地去除水中的浑浊、悬浮物和有机物等杂质。
其生产工艺复杂,需要经过多道化学反应步骤才能得到高纯度、高效的产品。
本文将介绍聚合氯化铝生产工艺中的主要步骤和关键参数,希望对读者了解其生产原理有所帮助。
一、原料准备聚合氯化铝的主要原料是铝和盐酸,其中铝一般采用金属铝或铁铝合金的形式,盐酸则需要经过工艺处理后纯度达到要求。
在实际生产中,还需添加一些辅料和助剂,以控制反应的速率和产品质量。
这些原料需要在进入反应器前进行准确的称量和混合,以确保反应的精度和效果。
二、氢氧化铝反应首先,在反应器中加入适量的盐酸,使其与铝发生反应生成氢气和氯化铝:2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2反应过程中需要控制温度和酸浓度,以避免反应过热或过慢。
此外,还需要对反应器进行密封控制,以避免氢气外泄引发事故。
三、混合反应接着,将生成的氯化铝溶液和一定比例的氢氧化铝溶液混合,并加入一定量的助剂,根据需要控制溶液的pH值和温度,使其达到最佳混合效果和反应速率。
在混合反应过程中,还需要进行搅拌和加热等操作,以促进混合和均匀反应。
四、离子交换反应混合反应后得到的混合液需要进行初步精制,去除其中的杂质和离子,提高产品的纯度和效率。
这一步通常采用药剂法或离子交换法等技术,将溶液中的阳离子和阴离子分离或置换,并进行再结晶或过滤等操作,得到成品聚合氯化铝。
五、包装和贮存最后,将聚合氯化铝产品进行包装和贮存,以保证产品质量和安全。
通常采用塑料桶或铁桶进行包装,密封保存。
在贮存过程中,需要注意防潮、防晒、防震、防火等措施,以避免产品发生质量问题或意外情况。
综上所述,聚合氯化铝生产工艺过程中需要掌握多种技术和参数,包括原料准备、反应控制、反应速率、杂质去除、包装贮存等环节。
只有在精准控制这些环节的同时,才能保证产品的稳定性、高效性和可靠性,确保它在实际应用中发挥最大的作用。
摘要煤矸石是在煤炭生产和加工过程中产生的一种固体废弃物,同时也是现阶段我国排放量最大的工业废弃物之一。
煤矸石的大量堆存不仅占用土地,也对周边环境造成污染,同时在一定程度上造成了资源的浪费。
因此,煤矸石资源化综合利用问题将成为我国可持续发展中必须解决的重大资源和环境问题。
本文主要介绍了煤矸石的化学组成及分类,以及其危害和在我国目前利用的现状。
主要探究了目前比较成熟的处理工艺和详细介绍了煤矸石综合利用的几个主要途径。
关键词:煤矸石,工艺过程,综合利用,产业化目录1 绪论 (3)1.1煤矸石的简介 (3)1.1.1煤矸石的产生 (3)1.1.2 煤矸石的分类 (3)1.1.3 煤矸石的化学组成 (4)2 煤矸石对环境的影响 (4)2.1煤矸石对大气环境的影响 (4)2.2煤矸石对水体环境的影响 (5)2.3煤矸石对土壤环境的影响 (5)2.4煤矸石对地面环境的影响 (5)3 煤矸石资源化利用现状 (6)4煤矸石的能源化利用及工艺 (6)4.1回收煤炭 (6)4.2煤矸石制4A分子筛 (7)4.3煤矸石制含铝产品 (7)5煤矸石的综合利用途径 (8)5.1固体废弃物的处理原则 (8)5.2煤矸石的综合利用途径 (8)5.2.1用煤矸石发电和造气 (9)5.2.2利用煤矸石制砖 (9)5.2.3用煤矸石制取碱式氯化铝和水玻璃 (10)5.2.4煤矸石制取聚合氯化铝 (10)5.2.5用煤矸石制取硫酸铝 (10)5.2.6用煤矸石配制水泥 (11)5.2.7用煤矸石生产肥料 (11)5.2.8煤矸石的其它用途 (11)6结语 (11)参考文献 (13)1 绪论1.1煤矸石的简介1.1.1煤矸石的产生煤矸石是一种在煤形成过程中与煤伴生、共生的岩石,是煤炭生产和加工过程中产生的固体废弃物,排放量相当于煤炭产量的10%左右。
目前,我国煤矸石已累计堆存约45亿吨,占用土地约115万公顷,每年还新产生3.0亿~3.5亿吨煤矸石[1]。
结晶聚合氯化铝聚合氯化铝(Polyaluminum Chloride,简称PAC)是一种常用的水处理药剂,它以铝为主要成分,通过聚合反应形成的高分子聚合物。
在水处理领域,聚合氯化铝被广泛应用于净化和澄清水源,去除悬浮物、胶体物质和有机物等。
聚合氯化铝的制备过程中,首先将氢氧化铝和盐酸按一定比例混合制成氯化铝溶液,然后通过加热和搅拌的方式,将氯化铝溶液进行聚合反应,生成聚合氯化铝。
聚合氯化铝的结晶过程是制备过程中的一个重要环节,而且结晶后的产品具有更高的稳定性和效果。
结晶是指在溶液中物质由无序状态转变为有序状态的过程。
聚合氯化铝在结晶过程中,通过控制温度和浓度等条件,使溶液中的聚合氯化铝分子逐渐聚集形成晶体。
在结晶过程中,溶液中的杂质会逐渐被排除,从而提高了聚合氯化铝的纯度和稳定性。
结晶聚合氯化铝的晶体形态多样,常见的有片状、颗粒状和块状等。
不同形态的结晶聚合氯化铝在应用时具有不同的优势。
片状结晶聚合氯化铝具有较大的比表面积,易于溶解和混合,适用于水处理工艺中的快速反应。
颗粒状结晶聚合氯化铝具有较高的密度和耐冲击性,适用于水处理工艺中的搅拌和沉淀过程。
块状结晶聚合氯化铝具有较高的稳定性和持久性,适用于长时间储存和运输。
结晶聚合氯化铝的应用范围广泛,主要包括水处理、污水处理、工业废水处理、饮用水净化等领域。
在水处理中,聚合氯化铝可以有效去除水中的悬浮物和胶体物质,净化水源。
在污水处理中,聚合氯化铝可以加速固液分离过程,提高污泥的沉淀效率。
在工业废水处理中,聚合氯化铝可以去除有机物和重金属等有害物质,达到环保排放的要求。
在饮用水净化中,聚合氯化铝可以去除水中的异味和杂质,提高水质。
结晶聚合氯化铝是一种重要的水处理药剂,通过结晶过程可以得到高纯度和稳定性的产品。
在水处理领域的应用中,聚合氯化铝具有良好的净化和澄清效果,可以提高水源的质量和安全性。
随着水污染问题的日益严重,聚合氯化铝的应用前景将更加广阔。
煤矸石的用途1、用煤矸石发电和造气一般利用热值大于3768.12J/kg的中碳至高碳煤矸石作燃料,通过沸炉带动背压式汽发电机发电。
我国已有一批煤矸石电站在运转之中。
如我国自行设计施工的第一座大型煤炭矿井--山东省协庄煤矿便是一例。
该矿于1993年开始兴建一座设计能力为24MW的煤矸石热电厂,装机容量为12MW的一期工程于1995年底竣工投产。
截止1998年,已发电1.2亿,消耗煤矸石1.13hm2。
不仅有效地降低了环境污染,而且取得了显著的经济效益。
该厂12MW的二期工程热电厂采用先进的煤矸石的煤泥混烧技术,已被列为1998年度国家开发银行环保专项计划。
造气用的煤矸石一般要求灰为70%~80%,发热量为4186.80~5024.16J/kg。
煤矸石煤气炉造气原理与一般煤气发生炉基本相同。
所得煤气的热值可达2930.76~4605.48J/m3。
2、用煤矸石制取碱式氯化铝和水玻璃据研究,可用煤矸石在同一工艺过程中,制取碱式氯化铝(Al2(OH)nCl6-n))和水玻璃(Na2SiO3)。
将煤矸石破碎、熔烧、酸溶和过滤,滤液中的氯化铝经加碱调整盐基度就可得到合格的液态碱式氯化铝。
滤渣中的SiO2与加入NaOH的反应,在120.C至150 C的温度下,在反应釜中反应2~3h ,然后在贮存池中沉淀,滤去不溶物,滤液浓缩后便得到水玻璃。
该工艺产生的残渣含有大量活性物质,可用作建筑材料,如作为水泥配料,对于有些煤矸石原料,还可从残渣中提取金属元素。
3、煤矸石制取聚合物氯化铝据报道,以煤矸石为原料,用酸溶法制取聚合氯化铝技术已成熟,其工艺流程可分为破碎、焙烧、连续酸溶、浓缩结晶、沸腾分解和配水聚合等工序。
用该方法生产lt聚合氧化铝的总公司成本为741.45元,税金为135元,而市场售价可达1350元,即每吨产品利润可达473.55元。
生产过程中,酸溶产生的残渣可用作水泥配料,或制成水玻璃和白炭黑等产品。
4、用煤矸石制取硫酸铝用煤矸石制取硫酸铝的工艺比较简单,主要工序是破碎、酸解、过滤提纯、蒸发结晶和脱水烘干。
瑟塑一登.凰.煤矿矸石山灾害预防与煤矸石利用实践纪之友刘胜利(山东新矿集团华源矿业有限公司,山东新泰271219)£}商要]近年来全国矸石山灾害事故频发。
引起了国家有关部门和广大人民群众的广泛关注,本文从矸石山灾害处理和女防实践中提出了相应的灾害预防策略,并探讨了综合利用燥矸石的方法和途径。
傍搠]矸石山;灾害预防;煤矸石利用煤矸石是煤矿生产过程中产生的固体废弃物,近年来由矸石山引发的事故时有发生,2005年5月15日平顶山煤业集团四矿矸石山发生自燃崩塌,造成附近18间居民房不同程度受损,123人受伤;6月5日重庆市一煤矸石山因下雨造成滑坡,一次夺去5条生命。
矸石山灾害已成为矿区一种主要的地面地质灾害。
我们新汶矿区在治理矸石山方面有过教训,也取得了一些经验,本文将重点辆习预防措施。
1矸石山灾害预防煤矸石的岩石种类是与煤层相联系的,因此矸石中出现的岩石主要有泥岩、粉砂岩、页岩和砂岩、及部分碎煤和低热值碳质页岩。
其成分是由无机物和有饥物两部分组成,无机物以氧化态出现,其中二氧化硅(Si02)和铝土(A1203)大约占其组分50%一80%,赤铁(F e203)约占1%一10%,氧化钛(T i02)09%一40%,此外还有无机硫和其它一些微量元素有初物以碳氢链化合物存在有腐植酸等。
煤矸石化学成分不同造成的危害也不—样,矸石山的主要危害及预防措施:1.1矸石山爆炸、崩塌1.”主要原因矸石山的爆炸、崩塌主要是由于煤矸石的自燃导致矸石山内部温度极高,外面雨水浸入、冷热相遇,再加上矸石堆积角过大,山体不稳,就会发生类似爆炸的崩塌。
矸石山自燃有三个主要条件,一是矸石平均含碳量大于1O%,含硫量大于1%,以确保火源的产生及足够的燃烧物质。
二是排矸石借重力作用将粒度不等的矸石块自动分级,蓬架出大量孔隙,以确保供氧畅通。
三是未经压实的矸石山极易受到侵蚀和风化,有较高的透水性,确保了水分的存储。
12.1预防措施自燃是矸石山爆炸、崩塌的主要原因,要从根本上避免矸石山自燃,必须从以上所述的三个条件人手。
聚合氯化铝生产和应用技术研究进展摘要:聚合氯化铝简称为聚铝,英文简称 PAC,相对于传统无机混凝剂,其特点是:絮凝沉降速度更快,pH值更高,不会对管线和设施产生更大的影响,其净化作用更是显著,可高效地除去水中的色质、固体悬浮物、化学需氧量、生物需氧量和砷和汞等重金属元素。
PAC的应用范围广泛,包括生活用水、工业用水、城市污水处理以及工业废水、污水、污泥的处理及污水中某些渣质的回收等。
笔者综述了聚合氯化铝在国内的制备和使用技术,并对聚苯胺未来的发展进行了展望。
关键词:聚合氯化铝;生产;应用技术前言絮凝法净化水作为一种传统的水处理技术,因其适用范围广、工艺简单、成本低廉等优点,在饮用水、生活污水及工业污水处理中得到了广泛的应用。
聚合氯化铝(PAC)是一种性能优异的无机高分子絮凝剂,是日本最先开发出来的,并于二十世纪六十年代进入了工业生产阶段,是目前技术最成熟、市场最大的一种絮凝剂。
它的絮体形成速度快,沉淀性能好,对水的碱性消耗量小,尤其是对水温、 pH值、浊度和有机物含量的变化有很好的适应能力。
国内早在70年代就开展了聚合氯化铝研制和开发工作,近几年在室内试验的基础上,在工业化方面取得了很大的进展。
从聚合氯化铝生产中所使用的各种原材料出发,对国内现有聚合氯化铝生产工艺进行了讨论。
一、生产技术研究进展(一)生产工艺中国化工七局集团股份有限公司黄光强等人研究了利用回收的铝质树脂废水生产聚合氯化铝的工艺。
将含铝树脂的废液放入脱钙池中,经混合,在常温下添加10~15%的硫酸铝,混合混合后,使其在室温下变凉,经过滤后得到滤液;将过滤后的水送入聚合槽,加入盐酸,并调节其质量含量在5%-6%之间。
通过水蒸气进行加温,当升温到55-60℃时,切断水蒸气,然后慢慢地添加10%-12%的铝酸钙粉末或铝酸镁粉末,添加的过程不要超过40分钟,并且将反应的温度调节到95℃以下;加入完毕的铝酸钙粉末,80℃下加热30-40分钟,然后趁热进行过滤;经过滤后,经干燥后,得到了所需要的 PAC产物。
聚合氯化铝聚合氯化铝是一种净水材料,无机高分子混凝剂,又被简称为聚铝,英文缩写为PAC,由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂。
在形态上又可以分为固体和液体两种。
固体按颜色不同又分为棕褐色、米黄色、金黄色和白色,液体可以呈现为无色透明、微黄色、浅黄色至黄褐色。
不同颜色的聚合氯化铝在应用及生产技术上也有较大的区别。
浓度配比方法:根据日常使用中固体聚合氯化铝PAC,稀释成液体时,总结分享常用的几种聚合氯化铝PAC浓度配比方法,希望对大家有所帮助!第一步,根据原水情况,使用前先做小试求得最佳药量。
小试溶液配置按重量比(W/W),一般以2~5%配为好。
如配3%溶液:称聚合氯化铝PAC固体3g,盛入的200ml量筒中,加清水约50ml,待溶解后再加水稀释至100ml刻度,摇匀即可。
第二步,生产用聚合氯化铝PAC时,按聚合氯化铝PAC固体:清水=1:9到1:15重量比混合溶解即可。
氧化铝含量低于1%的溶液易水解,会降低使用效果,浓度太高不易投加均匀。
第三步,加药按小试求得的最佳投加量投加。
如见沉淀池矾花少,余浊大,则投加量过少;如见沉淀池矾大且上翻,余浊高,则加药量过大,应适当调整。
有吸附、凝聚、沉淀等性能,聚合氯化铝稳定性差。
毒性及防护有腐蚀性,如不慎溅到皮肤上要立即用水冲洗干净。
生产人员要穿工作服,戴口罩、手套,穿长筒胶靴。
生产设备要密闭,车间通风应良好。
聚合氯化铝都有哪几种颜色,市场上销售的聚氯化铝比较杂,因为每一个厂家的生产工艺和原材料不同,生产出来的聚合氯化铝颜色也有些差别,一般有白色、黄色、黄褐色这三种颜色的聚氯化铝,下面来说明下三种不同颜色用途的区别。
国标范围内的二氧化铝含量27-30之间的聚合氯化铝多为土黄色到黄色淡黄色的固体粉状。
这些类型的聚合氯化铝水溶性比较好,在溶解的过程中伴随电化学、凝聚、吸附和沉淀等物理化学变化最终生成[Al2(OH)3(OH)3]∝↓,从而达到净化目的。
煤矸石综合利用研究进展贾敏【期刊名称】《《矿产保护与利用》》【年(卷),期】2019(039)004【总页数】7页(P46-52)【关键词】煤矸石; 综合利用; 准格尔矿区; 高值化利用【作者】贾敏【作者单位】神华准能资源综合开发有限公司内蒙古鄂尔多斯010300【正文语种】中文【中图分类】X752引言煤矸石是夹杂在煤系地层中的岩石,是目前我国排放量最大的固体废弃物之一。
2013年我国煤矸石排放量达7.5亿t,2015年排放量接近8亿t,形成的煤矸石山近2 600多座,占地约1.3万 hm2,煤矸石排放量仍在逐年不断增长。
2015年1月15日,国家发改委等10个部门联合发布了《煤矸石综合利用管理办法(2014年修订版)》(以下简称《办法》),《办法》中明确了相应的鼓励和处罚措施,进一步完善了煤矸石排放和利用情况的统计体系,强化了煤矸石利用相关技术指标及环境保护的要求。
煤矸石综合利用是一项关系生态保护、煤炭开采、延伸煤炭产业链和建设资源环保型社会及经济发展方式转变的重大课题。
长期以来,在煤炭开采过程中都将煤矸石抛弃,不仅占用大量的农田土地,造成环境污染和破坏,还造成资源的严重浪费。
若实现该部分资源的综合利用,不仅可增加企业的经济效益、减少土地占用,而且可以改善煤矿产业结构和环境质量。
因此,煤矸石的综合利用以及高值化利用是我国资源综合利用的重要研究内容之一,也是煤炭工业面临的一项重要任务。
1 煤矸石的性质全国煤矸石化学组成见表1,由表1可以看出,煤矸石的主要成分是Al2O3、SiO2和C,其次是CaO、Fe2O3、MgO、K2O、Na2O、SO3和P2O5等,其中内蒙古准格尔煤矸石中的铝硅摩尔比(0.58)接近高岭石的理论值(0.5),可视为高岭石的单矿岩。
表1 全国煤矸石化学成分 /%Table 1 Chemical composition of coal gangue in China名称SiO2Al2O3TiO2CaOMgOFe2O3K2ONa2OLOI内蒙古准格尔36.9038.981.010.000.030.330.070.1022.94内蒙古大青山38.3733.000.610.140.0250.800.110.09224.93贵州某地40.289.050.3718.394.663.353.340.3819.68贵州盘州40.8019.174.702.732.1412.80--15.75陕西铜川44.7537.431.430.070.150.990.560.8814.54陕西黄陵50.3321.691.250.570.575.9-0.91-山西阳泉44.7839.050.050.660.440.450.150.114.32煤矸石属于煤质沉积岩,其常见的矿物成分以黏土类、碳酸盐类和石英为主,主要有高岭土、水云母、铝土矿、炭质、植物化石以及少量的稀有金属矿物等[1,2]。
利用煤矸石制备结晶氯化铝、聚合氯化铝
候福春 谷明春
(大庆市林源炼油厂职工学校)(长春市一五一中学)
闫景辉
(长春光学精密机械学院材料与化工系)
摘 要 对煤矸石的综合利用进行了研究,试生产出了结晶氯化铝、聚合氯化铝
,
质量经测定均能达到有关标准。
关键词 煤矸石;结晶氯化铝;聚氯化铝
目前,我国生产的能源有煤、石油、天然气,其中煤炭占商品能源的总量的
73%,
75%的工业燃料和动力,66%的化工原料,以及85%的城市民用燃料都是由煤炭提供的,
而煤炭生产的环境污染问题则涉及到煤炭开采加工和消费的全过程。
我国每年产生煤矸石113亿吨,而其中仅有2300万吨被利用。历年堆存的煤矸石超过
20亿吨,占地120平方公里左右。全国有煤矸石山1200座,其中正在自燃的110座,
矸石
山自然排出大量的二氧化硫、一氧化碳、氮氧化合物、硫化氢和烟尘,对环境造成严重污
染,若能利用,煤矸石将会变废为宝,造福人民。基于上述原因,我们利用煤矸石生产结晶
氯化铝、聚合氯化铝,质量达到了专业标准。结晶氯化铝,主要用于化学工业作有机合成的
催化剂、石油精炼、合成染料、合成洗涤剂、医药、农药等,聚合氯化铝,是一种无机高分
子化合物,它具有较强的吸附能力,主要用于饮水的净化和及工业废水的处理。
1
原料、主要试剂及原理
1
)
原 料
原料煤矸石是煤炭开采过程中的副产物。本试验所用产地山西大同煤矸石,主要成分如
表1所示。
表1 煤矸石的主要成分
(%)
成 分
Al
2O3SiO2Fe2O3
MgOCaO
含量23~2556~603~51~33~62~
3
2
)
试 剂
盐酸 工业品 含量
30%
液碱 工业品
30Be
3
)
原 理
煤矸石中三氧化二铝与盐酸反应,生成结晶氯化铝,反应方程式如下
:
Al2O3+6HCl+9H2O2AlCl3・6H2O
收稿日期
:1999-01-20
第22卷第1期长春光学精密机械学院学报Vol.22
No.1
1999年3月J.CHANGCHUN INST.OPT.& FINE MECH.Mar.1999
将上述生成的氯化铝溶液经调整后,加入氢氧化钠溶液生成聚合氯化铝,反应方程式为
:
2AlCl3+5NaOHAl2(OH)5Cl+5NaCl
2
工艺过程
利用煤矸石生产硫酸铝的工艺流程见图1。
图1 煤矸石生产硫酸铝的工艺流程
3
试验操作
311
结晶氯化铝的制备
[1]
31111
酸 解
往衬有耐酸材料,带有搅拌器的反应釜中加入盐酸含量为30%的废液(HCl用量为理
论量的115倍),开动搅拌器,然后把经过球磨机粉碎后的煤矸石缓慢加入反应釜中,使其
溶解。由于反应放热,不需加热物料温度便可升至80~90℃,连续搅拌2h,酸解终点时
,
控制pH值为310~312。酸解过程中,煤矸石中的Al2O3与盐酸反应,生成氯化铝进入液
相,Ca、Mg、Fe的氧化物也与盐酸反应生成CaCl2、MgCl2、FeCl2进入液相。
将物料送至板框压滤机内进行过滤,滤饼用pH315~410的酸性水洗涤后,即得滤渣
,
洗涤液送酸解反应釜供稀释用;滤液去提纯工序。
31112
提 纯
上述滤液中含有CaCl2、MgCl2、FeCl2等杂质,为了得到符合国家标准的六水氯化铝晶
体,分3步除去这些杂质:先除钙、镁,然后中和游离酸HCl最后除铁。
1
)
加入草酸
往滤液中加入草酸,会生成CaC2O4沉淀、MgC2O4沉淀、FeC2O4沉淀。化学反应式如
下
:
CaCl2+H2C2O4CaC2O
4
↓
+2HCl
MgCl2+H2C2O4MgC2O
4
↓
+2HCl
FeCl2++H2C2O4FeC2O
4
↓
+2HCl
加入草酸的量以电导仪出现溶液电导拐点为止。上述沉淀反应完成后,将固液混合液送
板框压滤机过滤,除去固体杂质。
2
)
加入氢氧化钠
由于滤液存在多余的HCl,会使蒸发结晶时pH不断下降,固加入氢氧化钠30Be,最终
66
长春光学精密机械学院学报1999年
使液相的pH为413。
3
)
加入氨水
由于Al(OH)3的溶度积(111×10-15)与Fe(OH)2的溶度积(1164×
10
-14
)
相差较
大,故可加氨水(1∶1),将滤液的pH调到11~13,使铁完全沉淀,而铝不沉淀(pH为
1019时,Al(OH
)
3
完全溶解)。将溶液送至板框过滤机进行过滤,除去氢氧化铁沉淀。
31113
蒸发结晶氯化铝
氯化铝在水中的溶解度随温度的降低而减少,因此,先把滤液加热,蒸发除水,使其达
饱和浓度,然后用自由水冷却至常温,使氯化铝从溶液中结晶析出,最后置于离心机中脱
水,脱水产品经化验合格后去烘干,即得固体六水氯化铝。经测试,均能达到一级品标准。
312
1聚合氯化铝的制备
[2,3]
将311制备的未经结晶的氯化铝溶液,在30℃下搅拌,缓慢加入30Be的氢氧化纳,搅
拌4h,保温15~20℃,熟化5d,即得含量30%聚氯化铝溶液,经减压浓缩可生成固体聚合
氯化铝。经分析测试,液体产品中含氧化铝大于10%,固体产品中含氧化铝大于30%。
4
结果与讨论
1)酸浸时煤矸石以过60~100目为宜,煅烧的最佳温度为700~750℃,
煅烧时间为
1h
。
2
)
此法生产成本及效益未作估算。
3)铁离子做为杂质除去,是一种浪费,
应加以利用。
4
)
滤渣还应综合利用。
参考文献
1 詹益兴主编.化工小商品生产方法(第七集).湖南科学技术出版社,1991:202~207
2 化工产品品种基础资料.无机盐工业,1996
3 薛大朋等.含铝废液的综合利用———聚合铝的制备.工业水处理,1992
PreparationofCrystallizationAluminiumChloride
、
PolyaluminiumChloridebyUsingGangue
HouFuchun
(TheOilRefiningFactary′sStaffandWorkerCollegeofLinYan)
GuMingchun
(151MiddleSchoolinChangchun)
YanJinghui
(Dep.ofMaterialEngineeringandChemistryofChangchunInst.OpticsandFineMech.)
Abstract theuseofganguehasbeendevelopedandtriedtopreparatealuminiumchlorideand
polyaluminium,thequalitedofallproductionisreachingrelatedstandard.
Keywords Gangue;CrystallizationAluminiumchloride;Polyaluminiumchloride
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第1期候福春等:利用煤矸石制备结晶氯化铝、聚合氯化铝