阅读说明：本技术 以碳酸氢钠和电石渣从粉煤灰中制备铝酸盐水处理剂的方法 (Method for preparing aluminate water treatment agent from fly ash by using sodium bicarbonate and carbide slag ) 是由 郑春明 任兆辉 郑海鑫 李敏婧 钟国强 赵迪 程香颖 刘瑞 季永力 雷正龙 杜昊 于 2021-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明体涉及一种以碳酸氢钠和电石渣从粉煤灰中制备铝酸盐水处理剂的方法。将粉煤灰、碳酸氢钠和电石渣,在烘箱中烘干物料中的水分；粉煤灰、碳酸氢钠和电石渣按照质量分数1：(0.4-1.2)：(0.8-1.6)研磨充分混合；将混合研磨均匀的物料转移到陶瓷坩埚中,于马弗炉中进行焙烧；设置马弗炉焙烧温度(700-1000)℃,焙烧时间(1-5)h；得到的物料则为铝酸盐水处理剂。本发明中研究亚甲基蓝的祛除效率,可以达到90％以上。在本发明过程中不需要用到大量的碱和酸,并且原料为两种电厂废渣。达到了以废制废的目的,极大的节约了原料成本；并且经济效益极大,不污染环境。(The invention relates to a method for preparing an aluminate water treatment agent from fly ash by using sodium bicarbonate and carbide slag. Drying the fly ash, sodium bicarbonate and carbide slag in an oven; the mass fraction of the fly ash, the sodium bicarbonate and the carbide slag is 1: (0.4-1.2): (0.8-1.6) grinding and fully mixing; transferring the uniformly mixed and ground materials into a ceramic crucible, and roasting in a muffle furnace; setting the roasting temperature of a muffle furnace (700-; the obtained material is the aluminate water treatment agent. The removal efficiency of methylene blue is researched and can reach more than 90%. In the process of the invention, a large amount of alkali and acid are not needed, and the raw materials are two kinds of power plant waste residues. The purpose of making waste by waste is achieved, and the raw material cost is greatly saved; and the economic benefit is great, and the environment is not polluted.)

以碳酸氢钠和电石渣从粉煤灰中制备铝酸盐水处理剂的方法

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种以碳酸氢钠和电石渣从粉煤灰中制备铝酸盐水处理剂的方法。

背景技术

煤粉炉粉煤灰是煤经高温燃烧(1300-1400℃)后迅速冷却而成，主要成分有氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化铝等。高铝煤粉炉粉煤灰中氧化铝含量可达50％左右。物相主要由莫来石、石英、玻璃体等惰性物质组成，颗粒呈规则的球形，结构紧密,活性较差，很难用酸溶或碱溶的方法直接加以提取利用，需要通过物理/化学方法将粉煤灰中的惰性物质预处理后再进行氧化铝提取.随着我国科学技术的快速发展，对铝、铁、铅等有色金属的需求量也越来越大，这些有色金属当中，我国对铝的需求量最大。但我国的优质铝土矿储量较小，另一方面近些年来对铝土矿的开采使优质铝土矿愈加稀缺。而粉煤灰中氧化铝含量一般在17％-35％，部分地区粉煤灰铝含量更可高达40％-60％，是一种十分重要的非传统氧化铝资源。

近年来，为了解决我国铝土矿资源贵乏、粉煤灰污染环境等问题，粉煤灰高值化利用成为国内各大院校及科研机构的研究热点。

中国专利N201710197423.0公开了《一种酸法提取煤粉炉粉煤灰中氧化铝的工艺方法》，该方法涉及一种酸法提取煤粉炉粉煤灰中氧化铝的工艺方法，向煤粉炉粉煤灰中加入硫酸铵活化后进行高温煅烧得到活化后粉煤灰熟料，加入盐酸加热溶出后，得到氯化铝溶出液；向溶出液通入氯化氢气体进行结晶，固液分离洗涤得到高纯度六水氯化铝晶体和废酸液,晶体煅烧生成冶金级氧化铝。废酸加入氯化钙或氯化镁等无机盐氯化物，加热萃取蒸馏回收盐酸和氯化氢气体,回用于溶出和结晶工序.熔烧煅烧活化时产生尾气经吸收结晶生成硫酸铵，实现物料循环利用。

中国专利CN101041450B“利用高铝粉煤灰制取氧化铝和白炭黑清洁生产工艺”以碳酸钠为配料，在中温下使高铝粉煤灰分解，生成酸溶性铝硅酸盐物料:将该烧结物料以稀硫酸进行酸浸,使高铝粉煤灰中的氧化铝和氧化硅分离；所得含铝液体部分经进一步处理生成氢氧化铝沉淀，经煅烧制成氧化铝，含硅胶体部分经纯化洗涤、干燥、煅烧，制成白炭黑、氧化硅气凝胶、超细氧化硅、多孔氧化硅等无机硅化合物产品。

中国专利CN101759210B“一种从粉煤灰中提取高纯度氧化铝及硅胶的方法"采用循环活化、浸取、碳分、碳酸钠及水回收、硅铝分离、热解、盐酸回收等步骤,实现了从粉煤灰中获得高纯度氧化铝与硅胶:类似的还有中国专利CN101254933B“从粉煤灰中提取高纯氧化铝及硅胶的方法"，上述工艺可使粉煤灰中氧化铝和二氧化硅的提取率达到90％以上。

在以上专利中的发明方法都存在相同的问题：受到化学条件的限制，酸、碱消耗量很大，过程中产生废酸和废碱液，且不能循环，原料成本很高,造成这些技术很难进行产业化。

综上所述以碳酸氢钠和电石渣从粉煤灰中提取铝盐，并制备铝酸盐水处理剂，本发明可以摆脱传统酸溶的方法从粉煤灰中制备铝酸盐水处理剂，酸、碱消耗量大大较低，极大的节约了原料成本，过程中基本不产生废酸和废碱液，并达到以废制废的目的。

发明内容

针对上述酸、碱消耗量很大，且不能循环，原料成本很高,造成这些技术很难进行产业化的技术不足问题，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种粉煤灰利用高附加值，并且在节约酸碱用量、降低成本并且最大程度的产业化从粉煤灰中制备铝酸盐水处理剂的方法。

为了解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

以碳酸氢钠和电石渣从粉煤灰中制备铝酸盐水处理剂的方法，包括如下步骤：

(1)物料的前处理：

①烘干：将粉煤灰、碳酸氢钠和电石渣，在烘箱中烘干物料中的水分；

②混合研磨：粉煤灰、碳酸氢钠和电石渣按照质量分数1：(0.4-1.2)：(0.8-1.6)研磨充分混合；

(2)铝酸盐水处理剂的制备：

马弗炉焙烧：将(1)中混合研磨均匀的物料转移到陶瓷坩埚中，于马弗炉中进行焙烧；设置马弗炉焙烧温度(700-1000)℃,焙烧时间(1-5)h；得到的物料则为铝酸盐水处理剂。

优选步骤(1)的①烘干条件为：烘箱烘干温度(60-100)℃；烘干时间(1-5)h。

优选步骤(2)中马弗炉中升温速率为(5-10)℃/min。

以碳酸氢钠和电石渣从粉煤灰中制备铝酸盐水处理剂的方法，是将粉煤灰内部结构进行破坏和改造，从粉煤灰中提取铝和把粉煤灰中的Si元素加以利用，改性助剂采用碳酸氢钠，在高温焙烧过程中，碳酸氢钠可以破坏粉煤灰的莫来石和石英结构，电石渣主要是把二氧化硅转化成为硅酸钙，可用于生产水泥。本发明可以摆脱传统酸溶的方法从粉煤灰中制备铝酸盐水处理剂。在本发明过程中不需要用到大量的碱和酸，并且原料为两种废渣。达到了以废制废的目的，极大的节约了原料成本。

本发明对亚甲基蓝进行祛除实验：配置(0.03-0.05)g/L的亚甲基蓝溶液和(1-2)g/L聚丙烯酰胺(PAM)溶液，并用制备的铝酸盐水处理剂降解亚甲基蓝；称取(0.1-0.5)g铝酸盐水处理剂加入到配置的亚甲基蓝溶液中，搅拌溶解(0.5-1)h，加入(1-3)mL配置的PAM溶液。沉淀完全后，用分光光度计测定降解后和降解前的吸光度，计算去除率。

去除率＝(起始吸光度-去除后吸光度)/起始吸光度。

本发明对亚甲基蓝进行祛除达到90％以上。

综上所述本发明优化在于本发明从粉煤灰中制备铝酸盐水处理剂，原料粉煤灰和电石渣均为电厂废渣，这样极大的节约了原料的成本，并且达到了以废制废的目的。而且解决了火力发电厂固体废弃物的污染问题，从废弃物中提取高附加值的产品，极大地提高了经济效益。并且与传统的碱法和酸法相比较，不产生赤泥和脱硅废液，对环境保护贡献更大。

本发明中以碳酸氢钠和电石渣从粉煤灰中制备铝酸盐水处理剂。物料的配比对结果影响最大。

本发明中所述在于焙烧温度(700-1000)℃，改变焙烧温度研究亚甲基蓝的祛除效率。去除率可以达到90％以上。

本发明中所述在于加热焙烧时间为(1-5)h，改变焙烧时间研究亚甲基蓝的去除效率。去除率可以达到90％以上。

本发明中所述从粉煤灰中制备铝酸盐水处理剂的方法极大的节约原料成本，并且经济效益极大，不污染环境。

具体实施方式

实施例1

①烘干：将粉煤灰、碳酸氢钠和电石渣分别放入到干净烧杯中，将烧杯放入到烘箱中，设置烘箱温度和时间；60℃烘干1h。烘干物料中的水分，冷却至室温取出得到物料。之后称取烘干水分的粉煤灰5g，电石渣8g。

②混合：称取①中烘干的碳酸氢钠6g，与○1中5g粉煤灰和8g电石渣进行混合转移到研钵中，进行充分的研磨。之后将研磨好的物料进行高温焙烧。

③焙烧：把②中物料转移至陶瓷坩埚中，将坩埚盖盖，在马弗炉中进行焙烧，升温设置到5℃/min,设置温度700℃，焙烧时间1h，焙烧结束后，进行自然冷却至室温，取出样品。

④步骤③焙烧结束后得到的物料则为铝酸盐水处理剂，铝酸盐水处理剂用来祛除亚甲基蓝。祛除效率为91％

实施例2

①烘干：将粉煤灰、碳酸氢钠和电石渣分别放入到干净烧杯中，将烧杯放入到烘箱中，设置烘箱温度和时间；80℃烘干2h。烘干物料中的水分，冷却至室温取出得到物料。之后称取烘干水分的粉煤灰5g，电石渣6g，备用。

②混合：称取①中烘干的碳酸氢钠3.5g，与①中5g粉煤灰和6g电石渣进行混合转移到研钵中，进行充分的研磨。之后将研磨好的物料进行高温焙烧。

③焙烧：把②中物料转移至陶瓷坩埚中，将坩埚盖盖，在马弗炉中进行焙烧，升温设置到8℃/min,设置温度850℃，焙烧时间3h，焙烧结束后，进行自然冷却至室温，取出样品。

④步骤③焙烧结束后得到的物料则为铝酸盐水处理剂，铝酸盐水处理剂用来祛除亚甲基蓝。祛除效率为92％。

实施例3

①烘干：将粉煤灰、碳酸氢钠和电石渣分别放入到干净烧杯中，将烧杯放入到烘箱中，设置烘箱温度和时间；100℃烘干5h。烘干物料中的水分，冷却至室温取出得到物料。之后称取烘干水分的粉煤灰5g，电石渣4g，备用。

②混合：称取①中烘干的碳酸氢钠2g，与①中5g粉煤灰和4g电石渣进行混合转移到研钵中，进行充分的研磨。之后将研磨好的物料进行高温焙烧。

③焙烧：把②中物料转移至陶瓷坩埚中，将坩埚盖盖，在马弗炉中进行焙烧，升温设置到10℃/min,设置温度1000℃，焙烧时间5h，焙烧结束后，进行自然冷却至室温，取出样品。

④步骤③焙烧结束后得到的物料则为铝酸盐水处理剂，铝酸盐水处理剂用来祛除亚甲基蓝。祛除效率为95％。

本发明公开和提出的技术方案，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。