粉煤灰是一种来自燃煤电厂的固体废弃物,主要成分是二氧化硅和一些金属氧化物,可以用其制备高性能的聚硅酸盐絮凝剂。本实验利用粉煤灰经过与盐高温焙烧、酸浸,制得聚硅酸盐絮凝剂。铁矿选矿过程中产生的磁选废水中含有诸多悬浮矿粉颗粒、重金属离子和有机药剂,用粉煤灰制备的絮凝剂处理铁矿磁选废水可以实现以废治废,达到节能环保的目的。首先,对来自云南省昆明电厂的粉煤灰原料进行分析和表征,其微观形貌大多为表面光滑的不规则颗粒以及一些近似球体的颗粒。主要成分为石英、褐铁矿、莫来石和一些非晶态物质。化学组成以O、Si、Al、Fe为主。粒度分布在0.16~100μm之间,平均粒径13.31μm。其次,分别用Na₂CO₃、Na HCO₃两种盐改性粉煤灰,发现制得的絮凝剂均对铁矿磁选废水浊度、COD有较高的去除率,达到90%以上,且结果相近。使用Na HCO₃改性的产物不如用Na₂CO₃得到的烧结严重。因此用Na HCO₃改性粉煤灰,选择最优实验条件盐灰比0.75,焙烧温度800℃,焙烧时间60 min。再次,制备聚硅酸盐絮凝剂的最佳工艺条件为盐酸浓度18%(质量分数),液固质量比12,反应温度20℃,搅拌转速100 r/min,搅拌时间5 min,陈化时间60min。该条件下处理污水达到此时浊度去除率95.89%,COD去除率99.16%。然后对制得的聚硅酸盐絮凝剂进行红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜-能谱、ζ电位、粒度分布表征。结果显示聚硅酸盐絮凝剂的主要物相组成为Si-O、Si-O-金属和Si-Cl键的化合物。为阳离子型絮凝剂。微观形貌是表面粗糙、多孔的不规则颗粒。粒径主要集中在2?m-100?m之间,平均粒径为15.32?m,基本呈正态分布。用最优工艺条件制得的聚硅酸盐絮凝剂处理铁矿磁选废水,最佳工艺条件为絮凝剂投加量10 m L/L,水体p H=9,温度80℃,快速搅拌速度400 r/min,快速搅拌时间2 min,慢速搅拌速度120 r/min,慢速搅拌时间25 min,沉降时间60min。在该条件下处理铁矿磁选废水浊度去除率达到97.30%,COD去除率达到99.10%。最后对水处理沉降过程的浊度-时间关系用二级动力学模型和双曲线模型拟合,发现二级动力学模型相关系数更大,可以更好地描述聚硅酸盐絮凝剂处理铁矿磁选废水的沉降过程。对聚硅酸盐絮凝剂的贮存稳定性研究发现与现配现用相比,放置长时间的聚硅酸盐絮凝剂的水处理性能有显著下降,但在91天的考察范围内最终仍有较高的絮凝性能。低p H有利于使絮凝剂在较长时间内保持较高的絮凝性能,高p H会破坏絮凝剂的分子结构导致絮凝性能和贮存稳定性下降。适当增大絮凝剂的液固比,即提高絮凝剂的含水量有利于在较长时间内保持较高的絮凝性能,过低或过高的液固比都会导致贮存稳定性变差。