【正文】 ●煤灰成分分析方法 （ GB1575－ 1995）； ●煤礦產(chǎn)品中鋁含量的測定 （ GB/T176－ 1996）； 編制原則 ●以當?shù)貐^(qū)域總體規(guī)劃為指導(dǎo)，以新汶礦業(yè)集團生產(chǎn)廢料（粉煤灰、煤矸石）回收利用為基本目的，兼顧環(huán)境保護，根據(jù)總體規(guī)劃所確定的生產(chǎn)規(guī)模，充分考慮近遠期規(guī)劃的要求，對協(xié)莊煤礦的煤矸石以及粉煤灰進行回收再利用，生產(chǎn)具有有經(jīng)濟價粉煤灰 \煤矸石為原料年產(chǎn) 10000 噸液體復(fù)合凈水劑可行性研究報告 4 值的復(fù)合凈水劑， 在此基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮擬建項目的經(jīng)濟效益、社會效益以及環(huán)境效益。該公司現(xiàn)有員工 216 人，其中工程技術(shù)人員占 30%以上。作為生產(chǎn)復(fù)合凈水劑的主要原料粉煤灰、煤矸石十分充足，礦區(qū)自備電廠年產(chǎn)粉煤灰8 萬噸，洗選矸石 20 萬噸，自燃紅矸存量約計 350 萬噸，完全可以滿足生產(chǎn)復(fù)合凈水劑的基本原料需求。協(xié)莊煤礦非煤產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達，建有化工、造紙、機械制造、建材、精煤加工、制衣、發(fā)電等多家公司，具有較為便利的水、電、汽資源。 泰安天元節(jié)能環(huán)保工程有限責任公司 泰安天元節(jié)能環(huán)保工程有限責任公司隸屬于新泰市新汶礦業(yè)集團協(xié)莊煤礦，是一家具有獨立法人資格的高新技術(shù)企業(yè)。經(jīng)實際試用，效果良好。 項目提出的背景、投資的必要性和經(jīng)濟意義 煤矸石是指煤炭開采、洗選加工過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，也是可利用的資源，具有雙重性。隨著泰安地區(qū)煤礦產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，鎮(zhèn)區(qū)人口的增加，煤矸石及粉煤灰的排放量亦將不斷增加，如果不及時采取有效的處理措施，將會使廢渣堆積如山，不僅會大量占用寶貴的土地資源，而且將對周邊環(huán)境造成嚴重的破壞，制約煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 隨著我國工業(yè)的發(fā)展和環(huán)保法規(guī)的不斷完善，廢水的處理規(guī)模不斷增大，廢水的處理力度亦將不斷加強。由于粉煤灰、煤矸石廉價易得，并且含有制備 PAC 所必需的主要無機化合物，采用其制備 PAC 及復(fù)合凈水劑是適宜的。 可行性研究的工作范圍及原則 本可行性研究報告編制范圍包括：聚合氯化鋁產(chǎn)品概況、聚合氯化鋁生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢（包括采用新型工藝和新型原料）、國內(nèi)聚合氯化鋁生產(chǎn)現(xiàn)狀及生產(chǎn)企業(yè)概況 、聚合氯化鋁的生產(chǎn)工藝方案的比較論證、聚合氯化鋁的主要應(yīng)用領(lǐng)域、利用粉煤灰煤矸石生產(chǎn)復(fù)合凈水劑工藝與傳統(tǒng)原材料生產(chǎn)聚合氯化鋁工藝的比較（主要包括產(chǎn)品用于凈水處理的性能、效果比較和產(chǎn)品生產(chǎn)成本比較）、國內(nèi)固態(tài)和液態(tài)聚合氯化鋁的市場價格及市場需求情況分析、以粉煤灰煤矸石為基本原料生產(chǎn)復(fù)合凈水劑的具體生產(chǎn)工藝的確定及相關(guān)設(shè)備、構(gòu)筑物的生產(chǎn)規(guī)模選定和投資情況分析、對某些關(guān)鍵設(shè)備的選擇進行比較論證。 主要設(shè)計規(guī)范和工程設(shè)計標準 ● 《聚合氯化鋁國家標準》（ GB15892－ 20xx） ● 《工業(yè)聚合氯化鋁》（ HG/T2677－ 95） ● 《 工業(yè)無水氯化鋁 》（ GB/T35951994） ● 《 工 礦產(chǎn)品中鋁含量測定標準》 （ GB/T60721994） ● 《 工 礦產(chǎn)品中鐵含量測定標準 》（ GB/T85761994） ● 《 原子吸收光譜分析法通則 》 (GB/T153371994) ● 《 分析化學術(shù)語 》（ GB/T14666－ 1993） 粉煤灰 \煤矸石為原料年產(chǎn) 10000 噸液體復(fù)合凈水劑可行性研究報告 9 ● 《 化工產(chǎn)品折光率測定 》（ GB/T64888－ 1986） ● 《總圖制圖標準》（ GBJ103－ 87） ● 《城市防洪工程設(shè)計規(guī)范》（ CJJ50－ 92） ● 《建筑給排水設(shè)計規(guī)范》（ GBJ15－ 88） ● 《化工廠系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（ GB5432－ 78） ● 《廠礦道路設(shè)計規(guī)范》（ GBJ22－ 87） ● 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（ GBJ11－ 89） ● 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（ GBJ10－ 89） ● 《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（ GBJ3－ 88） ● 《建筑面積設(shè)計規(guī)范》（ GBJ5003796） ● 《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范》（ GBJ87－ 85） ● 《建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范》（ GBJ140－ 90） ● 《 3－ 110KV 高壓配電裝置設(shè)計規(guī)范》（ GB50060－ 92） ● 《化工企業(yè)采光設(shè)計標準》（ GB50033－ 91） ● 《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》（ TJ36－ 79） ● 《廠方建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標準》（ GBJ6－ 86） 研究結(jié)論 研究的簡要結(jié)論 通過充分的論證，對各種 制造方法的比較，并進行成本分析而得：采用粉煤灰、煤矸石為原料可制得符合市場要求的復(fù)合凈水劑產(chǎn)粉煤灰 \煤矸石為原料年產(chǎn) 10000 噸液體復(fù)合凈水劑可行性研究報告 10 品。這些雜質(zhì)離子的存在影響產(chǎn)品的外觀及使用性能。建議在今后的工作中增加對原料中鐵的分離。然后再進行復(fù)合凈水劑的生產(chǎn)。對于粒徑為 1nm～ 1μm的雜質(zhì)形成的穩(wěn)定分散體系，采用一般的固液分離手段是無法去除的，只有采取特定方法使其粒徑增大到數(shù)百微 米甚至數(shù)毫米，再用普通的沉淀、過濾等手段加以去除。 從分子結(jié)構(gòu)上看，聚合氯化鋁可認為是 AlCl3到 Al(OH)3 (固 )之間的一系列亞穩(wěn)態(tài)物，一般是三鋁到十三鋁的羥基絡(luò)合物，可以簡單理解為是 AlCl3水解后結(jié)合了若干 OH和 H2O的帶電荷的一系列混合物。隨堿化度的增加，聚合程度加深，溶液中水合三價鋁離子 Al3(H2O)63+ 八面體通過羥橋聚合成線型多聚體。用核磁共振測定發(fā)現(xiàn)，高效聚合氯化鋁中通常有這種成分，準穩(wěn)性好，脫穩(wěn)趨勢大，隨鹽基度增加單體鋁含量急劇減少。 產(chǎn)品生產(chǎn)方法 國內(nèi)生產(chǎn) PAC的方法有許多，在原料選擇、生產(chǎn)工藝路線方面各有自己的特點，目前主要以酸溶一步法、酸浸中和兩步法、凝膠法、熱分解法等為主；常用原料主要有： (1)單質(zhì)鋁 (鋁錠、鋁灰、鋁屑等各種鋁加工下腳料 )； (2)含鋁礦物 (如鋁土礦、粘土、高嶺土、明礬石、煤矸石等 )； (3)鋁鹽化合物 (如三氯化鋁、硫酸鋁等 )； (4)粉煤灰等。但鋁灰生產(chǎn)的聚合氯化鋁產(chǎn)品雜質(zhì)較多，八十年代后已不再用于自來水的凈化。此外，利用煤矸石和粉煤灰工藝生產(chǎn)聚合氯化鋁，不僅原料宜得，而且工藝簡單，同時降 低了煤工業(yè)對環(huán)境的污染，可謂一舉多得，是生產(chǎn)聚合氯化鋁的綠色工藝，發(fā)展前景十分廣闊。同時，大量應(yīng)用于生活污水，煤礦井下污水的處理，煤礦洗選廠的水處理應(yīng)用等等。這種改變已經(jīng)發(fā)生在歐洲和日本。 20xx年我國廢水排放量達到最高值 41． 52Gt，其中工業(yè)廢水排放量為 ，市政污水排放量為 。目前市場上對水處理藥劑的需求是逐漸增大的，其中最大需求是城市與工業(yè)用水，隨著工業(yè)用水凈化及循環(huán)處理水平不斷提高，城鎮(zhèn)居民飲用水和工業(yè)用水需求量持續(xù)增長。其應(yīng)用領(lǐng)域除自來水凈化、工業(yè)水處理、污水、廢水及污泥處理外，還應(yīng)用于鑄造、醫(yī)藥、催化劑、化妝品、造紙和皮革等非水處理行業(yè)。我國聚合 氯化鋁生產(chǎn)設(shè)備投資和生產(chǎn)成本遠遠低于國外，這是由于我國因地制宜地利用了自身資源和獨自的工藝技粉煤灰 \煤矸石為原料年產(chǎn) 10000 噸液體復(fù)合凈水劑可行性研究報告 16 術(shù)，因而投資聚合氯化鋁風險不大。 產(chǎn)品的價格分析 國內(nèi)外產(chǎn)品價格現(xiàn)狀 聚合氯化鋁產(chǎn)品固體售價一般在： 15003000 元 /噸之間。 預(yù)計今后隨著含鋁原材料、能源的價格上漲必然使聚合氯化鋁產(chǎn)品的價格得到一定程度的上漲。先把洗滌水加入反應(yīng)器中，再按一定配比加入鋁灰，在攪拌下緩慢加入鹽酸進行縮聚反應(yīng)，經(jīng)熟化聚合至－ ，溶液的相對密度 ，進行沉降，制得液體聚合氯化鋁。 6H2O—— Al2(OH)nCl6n+(12n)H2O+HCl mAl2(OH)nCl6n+mxH2O—— [Al2(OH)nCl6n xH2O]m 工藝流程如下： 因采用原料的不同又衍生出以下六種工藝： A：鋁灰制取聚合氯化鋁生產(chǎn)工藝 鋁灰主要成分為鋁，反應(yīng)中鋁相對于 HCl或 Cl應(yīng)過量。 主要是利用鋁灰中的 Al與 Al2O3的混合物與 HCl反應(yīng)生成 AlCl3。 生產(chǎn)時經(jīng)凈化處理，控制投料比例、投加速度及酸濃度，可以進行自熱反應(yīng)得到適宜的產(chǎn)品。但鋁灰生產(chǎn)的聚合氯化鋁產(chǎn)品雜質(zhì)較多，八十年代后已不再用于自來水的凈化。此反應(yīng)雖為放熱反應(yīng)，但需加熱以提供足夠的能量引發(fā)反應(yīng)，并保證反應(yīng)順利進行。 產(chǎn)物為 。 生產(chǎn)工藝流程圖如下圖所示： C：以 AlCl3 為原料的生產(chǎn)工藝 （ 1） 中和法 在 AlCl3溶液中加人燒堿、石灰石、碳酸鈉等堿性物質(zhì)提高 OH濃度，以促進 AlCl3不斷水解。 （ 2） 熱分解法 加熱條件下， AlCl3分解進行到底可生成 Al2O3和 HCl。濕式受分解溫度限制，成品的鹽基度一般較低，效率也低。H 2O] 該法生產(chǎn)設(shè)備投資大，由 于鋁鹽價格較為昂貴，相對生產(chǎn)成本高，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用較少。高嶺土用處很多，它可以用作陶瓷原料，也可用于造紙，還是生產(chǎn)聚合氯化鋁的原 料。這一過程一般先在鈣粉廠加工完成。設(shè)備壽命縮短；加壓反應(yīng)，增加了工人操作的難度，安全性較低。在整個反應(yīng)工藝中，礦粉的焙燒溫度和焙燒時間是影響整個反應(yīng)的重要因素。但是由于所用原料中含有較多 成分復(fù)雜的礦物雜質(zhì)，且其本身是堿性，此法生產(chǎn)的 PAC產(chǎn)品中通常渣子含量大且沉降速度慢， Al2O3含量合適時往往鹽基度高，鹽基度合適時則 Al2O3含量偏低，因此不利于高效率的噴霧干燥。煤矸石的長期存放，不僅占用大量土地，而 且對環(huán)境有較嚴重的污染。 煤矸石中含有 15％～ 35％的 Al2O3，用酸溶法提取其中的鋁在數(shù)量上是有保障的。酸溶設(shè)備采用釜法 ，用蒸汽直接加熱，酸溶過程中要用風壓攪拌，溶出液用 混 凝劑沉淀法進行渣液分離。 (4)沸騰熱解：將結(jié)晶的 AlCl3在 170～ 180℃ 條件下進行熱分解，使產(chǎn)品堿化度控制在 70％～ 75％。由于粉煤灰是經(jīng)過高溫燃燒產(chǎn)生的，其中約 90％的 SiO2及 A12O3呈玻璃態(tài)， 主要以 3A12O3 添加 助溶劑打開 Al— Si鍵，利用溶劑 HC1來溶解粉煤灰中的復(fù)合硅鋁酸鹽，提高了 A12O3的溶出率，而且能耗較低，簡化了工藝流程，縮短了熱解時間，制得的 PAC聚合度高 。協(xié)莊礦煤矸石極為豐富，成本極低。 粉煤灰 \煤矸石為原料年產(chǎn) 10000 噸液體復(fù)合凈水劑可行性研究報告 29 推薦工藝技術(shù)方案的簡要說明 以煤矸石、粉煤灰為原料生產(chǎn)復(fù)合凈水劑的工藝推薦選擇酸溶法，酸法的優(yōu)點是工藝簡單，設(shè)備要求低，且原料來源廣泛?；罨瘯r間兩小時。反應(yīng)時間為： 23 小時。液體產(chǎn)品經(jīng)粉煤灰 \煤矸石為原料年產(chǎn) 10000 噸液體復(fù)合凈水劑可行性研究報告 30 過 濃 縮 干 燥 后 即 為 固 體 產(chǎn) 品 。 ●廠址選擇在原料、燃料供應(yīng)和產(chǎn)品銷售便利的地區(qū)，在儲運、機修、公用工 程和生活設(shè)施等有一定基礎(chǔ)的地區(qū)。 建廠條件及廠址方案 經(jīng)過實地考察及綜合考慮，該項目擬選擇在協(xié)莊煤礦原織布廠院內(nèi)。生產(chǎn)廠區(qū)排水直接進入原有設(shè)施中。工程不需增設(shè)專用供熱設(shè)備。 ●提出的安全和工業(yè) 衛(wèi)生防護的措施應(yīng)具有針對性、可操作性、和經(jīng)濟合理性。所有使系統(tǒng)在人員誤操作或設(shè)備發(fā)生故障時也不會造成事故的綜合措施，是 應(yīng)優(yōu)先采取的措施。采用電廠蒸汽提供熱源，因此不需要防火防爆?？紤]節(jié)能及生產(chǎn)效率的要求，一般生產(chǎn)需將煤矸石進行必要的粉碎，以利于活化反應(yīng)的快速進行。綜合計算：按照粉煤灰 \煤矸石為原料年產(chǎn) 10000 噸液體復(fù)合凈水劑可行性研究報告 50 年產(chǎn)銷售 10000噸液體計算，每年收益在 260萬左右。該項目可為煤炭企業(yè)增加人員安置、創(chuàng)造就業(yè)崗位。 第十三章 結(jié)論 研究報告的結(jié)論 利用煤矸石、粉煤灰生產(chǎn) 復(fù)合凈水劑 ，在技術(shù)上是可行的。處理污水的效果能夠滿足使用要求。因此，采用矸石制備凈水劑成本低，具有市場競爭優(yōu)勢； ● 煤矸石、粉煤灰酸溶后，渣中成分為 SiO2，不但可作為水泥添料，而且還可制取水玻璃、白炭黑等產(chǎn)品，可謂一舉多得； ●目前，由于鋁礬土等礦藏的日益緊張，導(dǎo)致國內(nèi)聚鋁生產(chǎn)成本不粉煤灰 \煤矸石為原料年產(chǎn) 10000 噸液體復(fù)合凈水劑可行性研究報告 53 斷上漲，從而帶動了聚合氯化鋁市場價格不 斷上揚。兼顧國家稅收、獎勵政策，經(jīng)濟效益還要增加。一方面，通過該項目的實施，可大量消耗煤矸石和粉煤灰，從而釋放大量土地，消除了粉煤灰、矸石等 對水源構(gòu)成潛在污染的隱患，對當?shù)丨h(huán)境起到改善和保護作用；另一方面，該項目的實施，可使廢棄的矸石得到有效利用，變廢為寶。同時，由于這些雜質(zhì)離子的存在，使得該產(chǎn)品在高端市場無法應(yīng)用。會產(chǎn)生一定的環(huán)境問題。即：先通過酸溶、過濾、蒸發(fā)濃縮生產(chǎn)工業(yè)結(jié)晶三氯化鋁產(chǎn)品。實驗中以鋁為標準進行實驗。 實驗數(shù)據(jù) 序號 樣品 污泥壓縮比， % 余濁度 絮凝現(xiàn)象 1 淄博產(chǎn)品 17 3 礬花大 2 宜興產(chǎn)品 20 5 礬花大 3 河南產(chǎn)品 15 12 礬花小 4 粉煤灰樣品 12 3 礬花小 5 紅矸樣品 13 4 礬花小 6 洗選矸樣品 8 2 礬花大 實驗結(jié)論 1. 在同樣鋁含量的條件下：以粉煤灰、紅矸、洗選矸為原料的鐵鋁復(fù)合凈水劑與聚合氯化鋁進行比較，其凈化 效果優(yōu)于同等條件下的聚合氯化鋁產(chǎn)品