专利名称：一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法
技术领域：
本发明涉及絮凝剂液体聚合氯化铝的制备方法，尤其是涉及一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法。
背景技术：
在铝冶炼、成型过程中会产生多种副产品。作为铝加工业主要的副产品，铝灰产生于所有铝发生熔融的工序，其中的铝含量约占铝生产使用过程中总损失量的1% 12%。随着金属铝应用范围的日益扩大，铝灰的产生量也将成比例增长。以往人们把铝灰看做废渣而到处堆积如山，对土地和生态环境造成了很大的压力，加之铝灰中的氮化铝在空气中受潮后会分解出氨气，气味恶臭难闻，且有毒性，对大气也会造成较大的污染。此举不仅造成铝资源浪费还会带来环境问题，铝灰所造成的环境污染问题已经制约了铝加工业的进一步发展，成为多年来困扰铝加工企业的一大难题。因此，寻找经济有效的方法加以利用和治理铝灰，不仅将提高铝行业的经济效益，在实现资源的有效循环利用的同时，还将对实现经济、社会的可持续发展产生重要的影响。铝灰的具体成分因产生路径不同而各异，主要由金属铝单质、氧化物和盐熔剂的混合物组成。其中，金属招在氧化招和氣化招的包覆下存在。具体含量为Al :10*% 30%,Al2O3 :20% 40%，Si, Mg, Fe 氧化物7% 15%，K、Na、Ca、Mg 的氯化物15% 30%和微量的氟化物以及残渣。其实，铝灰中含有较高的可再生资源，单以氧化铝计算，氧化铝含量约达20% 40%，如能加以利用，变废为宝，不仅具有良好的经济效益，而且具有很好的环境和生态效益。目前已有人尝试利用铝灰加工铝盐，主要的方法是采用盐酸来加工碱式氯化铝。由于高温下氧化铝转相成a氧化铝，不溶于酸和碱，因此，这种方法只利用了铝灰中的少量的金属铝，大量的氧化铝未被很好地利用，不仅造成资源的浪费，而且所使用的盐酸还会对环境造成二次污染。同时，从铝灰中回收可溶性盐(如氟化盐及NaCI、KCI等)主要是针对通过熔盐法回收金属铝后的二次铝灰(黑灰或盐饼)，这种铝灰中含有大量的可溶性盐。其回收方法主要是在高温高压下溶解或采用电渗析或控制PH值等方法使铝灰中的盐溶解，然后经过过滤提纯将其回收。此方法的缺点是产生大量的废液，并且提取可溶性盐后的铝灰如不用其他方法回收也会造成污染。另外，用铝灰合成铝酸盐(主要为铝酸钠和铝酸钙)的方法是将去除可溶性盐后的铝灰溶于NaOH，铝灰中的金属铝和Al2O3与NaOH反应生成铝酸钠，然后过滤提纯就可以得到铝酸钠产品同。用铝灰合成铝酸钙则是将铝灰和CaO—起经过高温锻烧，最终得到铝酸钙。其缺点是生产工艺电耗大，易产生二次污染。也有人从铝灰中回收氧化铝，其生产过程中在加酸反应期间控制温度在90°C左右，硫酸浓度30%，溶入铝灰的量为10%时可以溶出铝灰中88%的氧化铝。此方法虽然可以降低氧化铝的生产成本，但是工艺较复杂，水洗时会产生氨气、甲烷等有害气体，并且产生大量的废液，如不妥善处理将对环境造成严重威胁。
此外，还有人以铝灰(主要指二次铝灰)为原料合成的净水剂硫酸铝。硫酸铝可以除去水中的磷酸盐、锌、铬等杂质，并可除菌，控制水的颜色和气味。其方法是在铝灰和硫酸反应前先去除铝灰中的可溶性盐，并且控制酸的浓度为50%，在90°C下搅拌溶解I小时，可以将铝灰中95%的Al2O3溶出。其缺点是铝灰在与硫酸反应时会产生氨气、氢气、甲烷等有害气体。最后,还有研究人员利用招灰合成耐火材料及建筑材料,如生产棕刚玉、制备电熔刚玉或镁铝尖晶石复合材料、合成Sialon复合陶瓷、生产陶瓷清水砖、用于耐火浇注料和预制块等。还可以用于铺路等。总之，铝灰中含有许多会对环境直接或间接造成危害的物质，直接丢弃会造成环境污染。同时，铝灰又是一种具有综合利用价值的可再生资源，从中可以回收铝、盐，氧化 铝，也可以合成净水剂，还可以用于耐火材料、路用及建筑材料、炼钢脱硫剂等方面。铝灰的回收利用方法很多，应根据实际情况尽可能综合处理，按照高回收率、较高经济效益和不造成二次污染的原则进行选择。实现铝灰综合利用，既能变废为宝、保护环境，又可降低产品的生产成本，充分体现绿色环保的理念。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，不仅可以有效地利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝，还能够有效地消除铝灰对环境的污染，并避免在加工过程中对环境造成二次污染。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，它包括以下步骤①将铝灰与水按体积比I : 3 5进行混合搅拌均匀，浸泡5 8小时；②抽取上层液体至沉淀池，处理后回用，将剩下的经水洗后的铝灰用泵抽取至反应釜中按体积比铝灰盐酸水为I : 2. 5 3. 0 3. 0 4. 0向水洗后的铝灰中加入盐酸和水，搅拌均匀形成混合液将反应釜温度设置为85 100°C，反应2 3小时；⑤反应过程中产生的气体采用吸收塔进行喷淋吸收，喷淋液采用清水，吸收液回流至反应釜中继续反应；⑥将反应后的混合液采用板框式压滤机进行固液分离，废渣风干后可作为水泥生产添加料或制砖原料；⑦抽取分离出的液体至调节池，投加调节剂调节液体氧化铝含量及盐基度，如采用生石灰，液体生石灰投加体积比为I : 0.054 0.086，若采用铝屑，液体铝屑投加体积比为I : 0. 023 0. 04，若采用固体铝酸钙，液体固体铝酸钙投加体积比为I : 0. 042 0. 063 ;⑧将经调节后的溶液置于塑料容器中静置，温度控制在50 60°C，熟化时间为48 72小时，即得絮凝剂液体聚合氯化铝成品。在步骤①中将铝灰与水按体积比I : 3 5进行混合搅拌均匀，浸泡5 8小时。在步骤③为按体积比铝灰盐酸水为I : 2. 5 3. 0 3. 0 4. 0向反应釜中加入盐酸和水，搅拌均匀形成混合液。在步骤④中将反应釜温度设置为85 100°C，反应2 3小时。在步骤⑤中将反应过程中产生的气体采用吸收塔进行吸收，喷淋液采用清水，吸收液回流反应爸中继续反应。在步骤⑥中将反应后的混合液采用板框式压滤机进行固液分离，废渣风干后可作为水泥生产添加料或制砖原料。
在步骤⑦为抽取分离出的液体至调节池，投加调节剂调节液体氧化铝含量及盐基度，如采用生石灰，液体生石灰投加体积比为I : 0. 054 0. 086，若采用铝屑，液体铝屑投加体积比为I : 0. 023 0. 04，若采用固体铝酸钙，液体固体铝酸钙投加体积比为I 0. 042 0. 063。在步骤⑧中将经调节后的溶液置于塑料容器中静置，温度控制在50 60°C，熟化时间为48 72小时，即得絮凝剂液体聚合氯化铝成品。与现有技术相比，本发明的优点在于使用一步酸溶法来提取铝灰中的铝，使铝灰中的氧化铝和单质铝与盐酸溶液在自身放热反应而生成氯化铝，然后将氯化铝的混合液进行固液分离，经过调节熟化可制备无机高分子絮凝剂液体聚合氯化铝。不但方法简单，操作简便，而且相对于现有利用铝土为原料制备絮凝剂聚合氯化铝的生产方法，不用粉碎铝土，成本低廉，铝灰中的全部铝成份均能够被提取，不仅可以充分利用再生资源，还不会产生二次污染。而固液分离得到的废渣风干后可作为水泥生产添加料或制砖原料，回归自然不会 对环境造成任何污染；采用冷水喷淋吸收反应过程中产生的以HCl为主要成份的气体，并进行吸收液回流反应釜中继续反应，可有效回用，从而避免生产气体对环境造成二次污染。同时，本工艺方法生产的液体絮凝剂聚合氯化铝，相对传统的固体聚合氯化铝，可广泛应用于造纸、印染、化工等工业污水处理中，且勿需配制，即投即用，适应性强，使用更加方便，工艺更加简便，生产成本更低，应用前景更广。
图I为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式以下结合附图，通过实例对本发明作进一步详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例一一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，它包括以下步骤①将铝灰与水按体积比I : 3进行混合搅拌均匀，浸泡8小时；②抽取上层液体至沉淀池，处理后回用，将剩下的经水洗后的铝灰用泵抽取至反应釜中按体积比铝灰盐酸水为I : 2. 5 : 3.0向水洗后的铝灰中加入盐酸和水，搅拌均匀形成混合液；④将反应釜温度设置为85V，反应2. 5小时； 反应过程中产生的气体采用吸收塔进行喷淋吸收，喷淋液采用清水，吸收液回流至反应釜中继续反应；⑥将反应后的混合液采用板框式压滤机进行固液分离，废渣风干后可作为水泥生产添加料或制砖原料；⑦抽取分离出的液体至调节池，投加调节剂调节液体氧化铝含量及盐基度，采用生石灰，液体生石灰投加体积比为I 0.062 ;⑧将经调节后的溶液置于塑料容器中静置，温度控制在50°C，熟化时间为72小时，即得絮凝剂液体聚合氯化铝成品。实施例二 一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，它包括以下步骤①将铝灰与水按体积比I : 4进行混合搅拌均匀，浸泡7小时；②抽取上层液体至沉淀池，处理后回用，将剩下的经水洗后的铝灰用泵抽取至反应釜中按体积比铝灰盐酸水为I : 3. 0 : 4. 0向水洗后的铝灰中加入盐酸和水，搅拌均匀形成混合液；④将反应釜温度设置为90°C，反应3小时；⑤反应过程中产生的气体采用吸收塔进行喷淋吸收，喷淋液采用清水，吸收液回流至反应釜中继续反应；⑥将反应后的混合液采用板框式压滤机进行固液分离，废渣风干后可作为水泥生产添加料或制砖原料；⑦抽取分离出的液体至调节池，投加调节剂调节液体氧化铝含量及盐基度，采用铝屑，液体铝屑投加体积比为I : 0.04;⑧将经调节后的溶液置于塑料容器中静置，温度控制在60°C，熟化时间为48小时，即得絮凝剂液体聚合氯化招成品。实施例三一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，它包括以下步骤①将铝灰与水按体积比I : 5进行混合搅拌均匀，浸泡5小时；②抽取上层液体至沉淀池，处理后回用，将剩下的经水洗后的铝灰用泵抽取至反应釜中按体积比铝灰盐酸水为I : 2. 5 : 3. 5向水洗后的铝灰中加入盐酸和水，搅拌均匀形成混合液；④将反应釜温度设置为100°C，反应2小时； 反应过程中产生的气体采用吸收塔进行喷淋吸收，喷淋液采用清水，吸收液回流至反应釜中继续反应；⑥将反应后的混合液采用板框式压滤机进行固液分离，废渣风干后可作为水泥生产添加料或制砖原料；⑦抽取分离出的液体至调节池，投加调节剂调节液体氧化铝含量及盐基度，采用固体铝酸钙，液体固体铝酸钙投加体积比 为I : 0.053 ;⑧将经调节后的溶液置于塑料容器中静置，温度控制在55°C，熟化时间为60小时，即得絮凝剂液体聚合氯化铝成品。实施例四一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，它包括以下步骤①将铝灰与水按体积比I : 3. 5进行混合搅拌均匀，浸泡7. 5小时；②抽取上层液体至沉淀池，处理后回用，将剩下的经水洗后的铝灰用泵抽取至反应釜中按体积比铝灰盐酸水为I : 2.8 : 3. 5向水洗后的铝灰中加入盐酸和水，搅拌均匀形成混合液；④将反应釜温度设置为90°C，反应2. 7小时； 反应过程中产生的气体采用吸收塔进行喷淋吸收，喷淋液采用清水，吸收液回流至反应釜中继续反应；⑥将反应后的混合液采用板框式压滤机进行固液分离，废渣风干后可作为水泥生产添加料或制砖原料；⑦抽取分离出的液体至调节池，投加调节剂调节液体氧化铝含量及盐基度，采用生石灰，液体生石灰投加体积比为I 0.076 ;⑧将经调节后的溶液置于塑料容器中静置，温度控制在50°C，熟化时间为72小时，即得絮凝剂液体聚合氯化铝成品。实施例五一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，它包括以下步骤①将铝灰与水按体积比I : 4. 5进行混合搅拌均匀，浸泡6. 5小时；②抽取上层液体至沉淀池，处理后回用，将剩下的经水洗后的铝灰用泵抽取至反应釜中按体积比铝灰盐酸水为I : 2. 6 : 3. 2向水洗后的铝灰中加入盐酸和水，搅拌均匀形成混合液；④将反应釜温度设置为100°C，反应2. 5小时；⑤反应过程中产生的气体采用吸收塔进行喷淋吸收，喷淋液采用清水，吸收液回流至反应釜中继续反应；⑥将反应后的混合液采用板框式压滤机进行固液分离，废渣风干后可作为水泥生产添加料或制砖原料；⑦抽取分离出的液体至调节池，投加调节剂调节液体氧化铝含量及盐基度，采用铝屑，液体铝屑投加体积比为I 0.035;⑧将经调节后的溶液置于塑料容器中静置，温度控制在60°C，熟化时间为64小时，即得絮凝剂液体聚合氯化铝成品。实施例六一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，它包括以下步骤①将铝灰与水按体积比I : 5进行混合搅拌均匀，浸泡5小时；②抽取上层液体至沉淀池，处理后回用，将剩下的经水洗后的铝灰用泵抽取至反应釜中按体积比铝灰盐酸水为I : 2. 7 : 3.8向水洗后的铝灰中加入盐酸和水，搅拌均匀形成混合液；④将反应釜温度设置为85°C，反应2. 9小时；⑤反应过程中产生的气体采用吸收塔进行喷淋吸收，喷淋液采用清水，吸收液回流至反应釜中继续反应；⑥将反应后的混合液采用板框式压滤机进行固液分离，废渣风干后可作为水泥生产添加料或制砖原料；⑦抽取分离出的液体至调节池，投加调节剂调节液体氧化铝含量及盐基度，采用固体铝酸钙，液体固体铝酸钙投加体积比为I : 0. 057 ;⑧将经调节后的溶液置于塑料容器中静置，温度控制在60°C，熟化时间为48 小时，即得絮凝剂液体聚合氯化铝成品。
权利要求
1.ー种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，其特征在于它包括以下步骤:①将铝灰与水按体积比I : 3 5进行混合搅拌均匀，浸泡5 8小吋；②抽取上层液体至沉淀池，处理后回用，将剩下的经水洗后的铝灰用泵抽取至反应釜中；③按体积比铝灰盐酸水为I : 2. 5 3. O 3. O 4. O向水洗后的铝灰中加入盐酸和水，搅拌均匀形成混合液！④将反应釜温度设置为85 100°C，反应2 3小时； 反应过程中产生的气体采用吸收塔进行喷淋吸收，喷淋液采用清水，吸收液回流至反应釜中继续反应；⑥将反应后的混合液采用板框式压滤机进行固液分离，废渣风干后可作为水泥生产添加料或制砖原料；⑦抽取分离出的液体至调节池，投加调节剂调节液体氧化铝含量及盐基度，如采用生石灰,液体生石灰投加体积比为I : O. 054 O. 086，若采用铝屑，液体铝屑投加体积比为I : O. 023 O. 04，若采用固体铝酸钙，液体固体铝酸钙投加体积比为I : O. 042 O.063;⑧将经调节后的溶液置于塑料容器中静置，温度控制在50 60°C，熟化时间为48 72小吋，即得絮凝剂液体聚合氯化铝成品。
2.根据权利要求书I所述的ー种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，其特征在于步骤①中将铝灰与水按体积比I : 3 5进行混合搅拌均匀，浸泡5 8小吋。
3.根据权利要求书I所述的ー种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，其特征在于步骤③为按体积比铝灰盐酸水为I : 2. 5 3. O 3. O 4. O向反应釜中加入盐酸和水，搅拌均匀形成混合液。
4.根据权利要求书I所述的ー种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，其特征在于步骤④中将反应釜温度设置为85 100°C，反应2 3小时。
5.根据权利要求书I所述的ー种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，其特征在于步骤⑤中将反应过程中产生的气体采用吸收塔进行喷淋吸收，喷淋液采用清水，吸收液回流至反应釜中继续反应。
6.根据权利要求书I所述的ー种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，其特征在于步骤⑥中将反应后的混合液采用板框式压滤机进行固液分离，废渣风干后可作为水泥生产添加料或制砖原料。
7.根据权利要求书I所述的ー种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，其特征在于步骤⑦为抽取分离出的液体至调节池，投加调节剂调节液体氧化铝含量及盐基度，如采用生石灰，液体生石灰投加体积比为I : O. 054 O. 086，若采用铝屑，液体铝屑投加体积比为I : O. 023 O. 04，若采用固体铝酸钙，液体固体铝酸钙投加体积比为I O. 042 O. 063。
8.根据权利要求书I所述的ー种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，其特征在于步骤⑧中将经调节后的溶液置于塑料容器中静置，温度控制在50 60°C，熟化时间为48 72小吋，即得絮凝剂液体聚合氯化铝成品。
全文摘要
本发明公开了一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，属固废处理环境保护技术领域。它包括以下步骤将铝灰与水按体积比1∶3～5进行混合搅拌均匀，浸泡5～8小时；用泵抽取至反应釜中，按体积比铝灰∶盐酸∶水为1∶2.5～3.0∶3.0～4.0加入盐酸和水，设置温度为85～100℃，反应2～3小时；采用板框式压滤机进行固液分离，投加调节剂调节液体氧化铝含量及盐基度，如采用生石灰，液体∶生石灰投加体积比为1∶0.054～0.086，若采用铝屑，投加比为1∶0.023～0.04，若采用固体铝酸钙，投加比为1∶0.042～0.063；将温度控制在50～60℃，静置熟化48～72小时，即得液体聚合氯化铝成品。本发明工艺简单，成本低廉，无二次污染，是一种良好的铝灰资源化回收处理方法。
文档编号C02F1/52GK102674422SQ20121015929
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者李松, 胡保国, 蒋晨 申请人:李松, 胡保国, 蒋晨