我国的低品位高岭土储量大，分布广，几乎大型煤矿都伴有或共生高岭土，据不完全统计，已探明储量16.73亿吨（远景储量达100多亿吨），占世界高岭土已探明储量的10%左右。随着采煤数量的增加，所产生的煤系的低品位高岭土越来越多，我国煤矿现有矸石山1500余座，堆积量约30亿吨，占地约5800公顷，严重污染环境，并且浪费大量土地资源，已列入当今世界十大主要工业固体废物之一。低品位高岭土的化学成分主要为氧化铝和二氧化硅，潜在经济价值巨大，但由于大量低品位高岭土中含有较多的铁、钛及重金属等杂质，严重影响其在各个领域的应用，至今该类矿未能规模利用。因此实现该废弃资源的高效综合利用，不但可以获得巨大的经济效益，而且可以减少环境污染和土地浪费。

印染废水是印染企业生产过程中排放的各种废水混合后的总称，是工业废水处理中的老大难问题。我国日排放印染废水量为(300～400)×10⁴t，是各行业中的排污大户之一。印染废水属于典型的高浓度、高色度、难降解有机工业废水，其中含有大量的染料、助剂、浆料、酸碱、纤维杂质及无机盐等，不仅组成复杂，水质、水量波动大，而且其中的硝基、氨基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有较大的生物毒性，处理十分困难。长期以来，印染废水一直是工业废水处理的重点和难点。传统的印染废水处理技术包括电解法、氧化法、吸附法、混凝法、生物法等。其中，混凝法是处理印染废水行之有效的方法之一，但采用常规絮凝剂处理成分复杂的印染废水效果并不理想。因此，开发对印染废水处理广谱高效的絮凝剂十分必要。

聚合硫酸铝铁(PAFS)是一种新型高效无机高分子絮凝剂，主要成分[Al(OH)_nSO₄]_m#8226;[Fe₂(OH)_nSO₄]_m，它兼具铝盐的净水效果和铁盐的安全无害的优点，具有盐基度高、矾花大、絮凝沉降快、用量少、去除率高等优点，已成功地应用在选矿废水等高浊度废水、印染废水等高色度废水、以及含氨氮、COD、重金属废水等处理领域。聚合硫酸铝铁的制备方法主要为碱中和共聚法和工业原料酸溶法，工业原料酸溶法因其成本低廉而受到研究者的广泛关注。其中低品位煤系高岭土制备聚合硫酸铝铁的研究鲜有报道。而煤系高岭土化学惰性高，现有生产工艺也均存在能耗高、酸用量大、铝溶出率低等缺点，严重影响其高效利用，所以找到一种高效温和的溶出新工艺对煤系高岭土制备聚合硫酸铝铁絮凝剂至关重要。

2. 研究的基本内容与方案

研究（设计）的基本内容：

（1）在充分调研国内外相关文献和专利的基础上，熟悉低品位高岭土综合利用的方法；对四川青川县佳玺矿业提供的低品位高岭土进行化学组成分析和物相定量分析等分析，并拟定具体的低品位高岭土综合利用的研究方案，充分利用低品位高岭土的铝硅资源及其杂质，减少污染物排放；
（2）以前期研究结果为基础，通过正交实验探索最佳溶出铝铁的工艺参数，并探究更加高效的溶出新工艺，从而达到提高产率、节能减排的目标；
（3）对上述溶出液进行液相化学组成分析，探究合适的除杂工艺，并以铝铁比、盐基度、反应温度和熟化时间为影响因子做正交试验，参考相关文献确定水平范围，以浊度和色度的去除率作为考察指标，确定制备聚合双酸铝铁的最佳工艺参数，并探究制备的絮凝剂对印染废水的处理效果；
（4）研究所制备絮凝剂的净水性能，与市售的几种絮凝剂的净水性能进行比较，从而评价所制备絮凝剂的综合性能，并探究通过改性、引入增效剂等方法提升制备絮凝剂的净水性能，如聚合时加入少量水玻璃提高凝聚性能、引入重金属离子的强配位基提高重金属吸附性能。

研究（设计）的目标：

探究出一种温和的湿法冶金工艺，从低品位高岭土中提取铝铁元素，并将其制成聚合硫酸铝铁絮凝剂。

拟采用的技术方案及措施：

本项目基于前人综合处理煤系高岭土的启示，根据我们所得高岭土主要成分47.136% SiO₂、33.308% Al₂O₃、3.294% Fe₂O₃、1.761% TiO₂，其可作为制备絮凝剂的原料。将低品位高岭土粉碎过200目，在室温下与硫酸溶液搅拌一段时间，再将高岭土的硫酸悬浮液放入烘箱中在一定温度下反应一段时间。反应后向烧杯中加入一定量的蒸馏水并在室温下搅拌一段时间，抽滤，用少量蒸馏水洗涤，即得到高岭土的酸溶出液。通过正交试验找到最佳的铝铁溶出条件。酸溶出液中加入适量的磷酸，并在一定温度下用碳酸钠调节盐基度，最后熟化、老化，得到液态聚合硫酸铝铁絮凝剂产品。