本发明属于固废处理及无机盐制备技术领域，具体涉及一种以废催化剂为原料制备铵明矾的方法。
背景技术：
上面提及的废催化剂（也可称含铝废催化剂，以下同）主要指但并非绝对限于指石化行业在生产过程如催化裂化过程中产生的富含铝元素的固体废弃物（习惯简称“固废”）。
石油化工是支撑我国经济的重要支柱之一，近年来不论是总体规模还是实际产能都在不断扩大，所以每年产生的废催化剂也在不断增加，目前达到40万吨左右。由于石油化工行业所用催化剂普遍以氧化铝为载体并且铝的质量分数（即质量%含量）达到25%左右，因此对废催化剂进行回收利用，不仅可以避免废催化剂直接排放损及环境，而且能够变废为宝，实现资源的最大化利用。然而，目前，我国诸多小规模的石化企业出于应对环保达标排放要求大都只能对废催化剂作极其简单的处理，甚至因处理成本大寻机偷排。虽然不乏规模大的企业对废催化剂进行处理，但是由于受处理成本高、处理技术相对落后、专技人员短缺之类的因素制约而仍无法达到回收再利用的程度，即不足以体现目前全社会倡导的节约型、循环型经济精神。因此，需要开发处理成本低、操作工艺简单的废催化剂回收利用方法。
铵明矾即十二水合硫酸铝铵（也称“铝铵矾”、“铵矾”或“宝石明矾”）由于具有独特的性能，广泛应用于净水业、造纸业、氧化铝生产业、印染业、医药业和食品业。目前铵明矾的主要生产方法是用硫酸处理铝土矿制得硫酸铝，然后与硫酸铵或氨水反应制得，因该法使用铝土矿，故会造成资源的过度开采和浪费。
利用固废制备铵明矾既可保护铝土矿之类的自然资源，又能避免损及环境，并且在公开的中国专利文献中可见诸利用固废制备铵明矾的技术信息，典型的如cn104445330b推荐的“一种铵明矾的生产方法”，其是利用铝材加工前处理过程中产生的固体废弃物即废铝渣为原料依次经制浆、制备硫酸铝粗液、硫酸铝粗液沉降、硫酸铝铵粗液制备、冷却结晶、水洗并晾干，得到铵明矾。该专利实现了废铝渣的回收利用，得以体现其说明书第0016段记载的技术效果。但是存在操作步骤多，工艺较繁琐等问题。又如cn105502455a提供的“一种利用高岭土选矿酸性废水制备铵明矾的方法”，其是利用高岭土选矿酸性废水与高岭土多次循环而使溶解在其中的硫酸铝达到饱和，再与硫酸铵进行反应，两次结晶，得到铵明矾，该专利申请方案实现了选矿废酸水的回收利用，但是同样存在操作步骤多，工艺较繁琐等问题。因此对于探索简单工艺将含铝固废如上面提及的石化行业在生产过程中产生的含铝废催化剂制备铵明矾具有积极意义。
技术实现要素：
本发明的任务在于提供一种以废催化剂为原料制备铵明矾的方法，该方法能以简练的工艺步骤使石油化工行业产生的含铝废催化剂中的铝元素得到充分利用并减轻石油化工行业的三废处理成本而藉以节约资源、保护环境并体现循环经济精神。
本发明的任务是这样来完成的，一种以废催化剂为原料制备铵明矾的方法，包括以下步骤：
a)制备硫酸铝粗液，向石化行业在生产过程中产生的含铝废催化剂中加入硫酸并浸泡，浸泡结束后投入带有搅拌装置和加热装置的容器中并在开启搅拌装置和加热装置的状态下进行搅拌反应，搅拌反应结束后转入离心分离装置离心分离，得到硫酸铝粗液；
b)制备硫酸铝铵粗液，向步骤a）得到的硫酸铝粗液中加入浓氨水，在搅拌和加热状态下进行中和反应，并且控制搅拌器的搅拌速度、控制加热器的加热温度、控制中和反应的时间以及控制反应体系的ph值，得到硫酸铝铵粗液；
c)制备粗铵明矾滤饼，先将由步骤b）得到的硫酸铝铵粗液转入结晶池进行结晶反应并且控制结晶反应的温度和控制结晶反应的时间，再进行压滤，得到粗铵明矾滤饼；
d)制备成品，对由步骤c）得到的粗铵明矾滤饼淋洗并且控制淋洗程度，经晾干，得到成品铵明矾。
在本发明的一个具体的实施例中，步骤a）中所述的含铝废催化剂中的铝的质量%含量为10-50%，所述硫酸的质量%比浓度为25-45%。
在本发明的另一个具体的实施例中，步骤a）中所述浸泡的时间为一周。
在本发明的又一个具体的实施例中，步骤a）中所述搅拌装置的搅拌速度为100-4000rpm，所述搅拌反应的时间为6-24h，所述加热装置的加热温度为80-120℃。
在本发明的再一个具体的实施例中，步骤b）中所述控制搅拌器的搅拌速度是将搅拌速度控制为100-4000rpm；所述的控制加热器的加热温度是将加热温度控制为80-85℃；所述控制中和反应的时间是将时间控制为25-35min；所述的控制反应体系的ph值是将ph值控制为1.8-2.2。
在本发明的还有一个具体的实施例中，步骤b）中所述的浓氨水与所述硫酸铝粗液的质量比为0.05-0.5：1。
在本发明的更而一个具体的实施例中，所述浓氨水的质量%比浓度为25-28%。
在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤c）中所述的控制结晶反应的温度是将结晶反应的温度控制为5-15℃；所述的控制结晶反应的时间是将结晶反应的时间控制为40-60min。
在本发明的又更而一个具体的实施例中，步骤d）中所述淋洗是用冷水淋洗；所述的控制淋洗程度是指淋洗至滤液无色；所述的晾干为自然晾干。
在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述的冷水的温度为5-15℃。
本发明提供的技术方案的技术效果之一，由于工艺步骤简单并且无需苛刻的设备以及工艺要素，因而能满足工业化制备要求；之二，由于原料取自石化行业生产过程中产生的含铝废催化剂并能将含铝废催化剂中的铝元素充分利用，因而可显著减轻石化行业对含铝废催化剂的三废处理成本，既可节约资源，保护环境，又能体现变废为宝的循环经济精神；之三，仅需对粗铵明矾滤饼淋洗即可得到纯度理想的成品铵明矾。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：
按图1所示流程以废催化剂为原料制备铵明矾的步骤如下：
a)制备硫酸铝粗液，向石化行业在生产过程中如石油催化裂化过程中产生的铝的质量%含量为30%的含铝废催化剂中加入质量%比浓度为25%的硫酸浸泡一周，具体而言，将来自于前述行业（石油化工行业）的含铝废催化剂投入盛有硫酸的浸泡池内并以硫酸淹没含铝废催化剂为宜，浸泡结束后从浸泡池中捞出并投入带有（配有）搅拌装置和加热装置的容器如反应釜中并且在开启搅拌装置和加热装置的状态下进行搅拌反应，搅拌装置的搅拌速度控制为2100rpm，搅拌反应的时间控制为15h，加热装置的温度控制为80℃，搅拌反应结束后转入离心分离装置离心分离，得到硫酸铝粗液；
b)制备硫酸铝铵粗液，在配有搅拌器和加热器的反应容器如反应釜中，向步骤a）得到的硫酸铝粗液中加入质量%比浓度为28%的浓氨水，在搅拌和加热状态下进行中和反应，搅拌器的搅拌速度控制为100rpm，加热器的加热温度控制为85℃，中和反应的时间控制为35min，通过增减浓氨水的量使反应体系的ph值控制为1.8，浓氨水与硫酸铝粗液的质量比控制为0.3∶1，得到硫酸铝铵粗液；
c)制备粗铵明矾滤饼，先将由步骤b）得到的硫酸铝铵粗液转入结晶池进行结晶反应，结晶反应的温度控制为10℃，结晶反应的时间控制为50min，再由压滤装置如压滤机压滤，得到粗铵明矾滤饼；
d)制备成品，对由步骤c）得到的粗铵明矾滤饼用温度5℃的冷水淋洗至滤液无色的程度，再经自然晾干，得到纯度为99.5%以上的成品铵明矾。
实施例2：
仅将步骤a）中的含铝废催化剂中的铝的质量%含量改为10%，将硫酸的质量%比浓度改为30%，将搅拌装置的搅拌速度改为100rpm，将搅拌反应的时间改为6h，将加热温度即反应温度改为120℃；将步骤b）中的搅拌速度改为4000rpm，将加热温度即反应温度改为80℃，将反应时间改为35min，将浓氨水与硫酸铝粗液的质量比改为0.05∶1，将浓氨水的质量%比浓度改为27%；将步骤c）中的结晶反应温度改为15℃，将结晶反应的时间改为40min；将步骤d）中的冷水温度改为15℃，其余均同对实施例1的描述。
实施例3：
仅将步骤a）中的含铝废催化剂中的铝的质量%含量改为50%，将硫酸的质量%比浓度改为40%，将搅拌装置的搅拌速度改为4000rpm，将搅拌反应的时间改为20h，将加热温度即反应温度改为110℃；将步骤b）中的搅拌速度改为2000rpm，将加热温度即反应温度改为82℃，将反应时间改为32min，将浓氨水与硫酸铝粗液的质量比改为0.5∶1，将浓氨水的质量%比浓度改为26%；将步骤c）中的结晶反应温度改为12℃，将结晶反应的时间改为60min；将步骤d）中的冷水温度改为10℃，其余均同对实施例1的描述。
实施例4：
仅将步骤a）中的含铝废催化剂中的铝的质量%含量改为40%，将硫酸的质量%比浓度改为45%，将搅拌装置的搅拌速度改为3000rpm，将搅拌反应的时间改为18h，将加热温度即反应温度改为90℃；将步骤b）中的搅拌速度改为3000rpm，将加热温度即反应温度改为85℃，将反应时间改为30min，将浓氨水与硫酸铝粗液的质量比改为0.1∶1，将浓氨水的质量%比浓度改为25%；将步骤c）中的结晶反应温度改为5℃，将结晶反应的时间改为55min；将步骤d）中的冷水温度改为8℃，其余均同对实施例1的描述。
实施例5：
仅将步骤a）中的含铝废催化剂中的铝的质量%含量改为20%，将硫酸的质量%比浓度改为35%，将搅拌装置的搅拌速度改为2500rpm，将搅拌反应的时间改为24h，将加热温度即反应温度改为100℃；将步骤b）中的搅拌速度改为1000rpm，将加热温度即反应温度改为83℃，将反应时间改为28min，将浓氨水与硫酸铝粗液的质量比改为0.2∶1，将浓氨水的质量%比浓度改为28%；将步骤c）中的结晶反应温度改为8℃，将结晶反应的时间改为45min；将步骤d）中的冷水温度改为6℃，其余均同对实施例1的描述。