专利名称：一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法。
背景技术：
我国经过二十多年的大发展，已成为了世界铝型材的生产大国。铝型材产量连续五年稳居世界第一位。广东是全国乃至全球铝材企业最集中的区域，产业规模大，年生产能力超过200多万吨。建筑铝型材需进行表面处理，需要使用大量的水资源。一个年产量10万吨的铝型材企业，用于铝材表面处理各工序清洗的年用水量约为200万m3，经清洗后的水即为铝型材厂工业废水的主要来源。铝材生产废水中主要的污染物包括氟离子、氨氮、化学需氧量、六价铬、有机物、硫酸根、磷酸根等，即使按目前要求的二级排放标准排放，仍然会对水体造成一定的污染，未能达标排放则危害更大。铝型材工业废水一般采用碱中和调节及混凝沉淀法工艺处理，产生大量污泥。这些污泥的成份中除了含有大量 的铝化合物和钙化合物外，还含有少量的锌、镍、铜等化合物，成份比较复杂，目前大多数工厂采用填埋的方法处理这些污泥。这不仅占用有限的土地资源，而且浪费资源，污染环境。随着中国工业的发展，随之而来的环境问题也越来越突出。水资源的合理使用，工业废渣合理资源化利用等问题日益得到人们的重视。通过对铝型材厂产生的碱渣进行成份分析，并结合净水剂行业原材料的需求，提出资源化利用铝型材表面处理厂的碱渣生产净水剂聚合氯化铝铁，并用于生活污水和工业废水的处理。铝型材企业表面处理工艺不同，导致废水处理后产生的废渣也不同。不同的废水处理工艺及对不同工序废水分开处理，得到的废渣的种类不同。铝型材废水处理得到的废渣大致可分为两类一是含铬废渣；二是碱渣。不同的废渣的处理方式也不同。但目前不少铝型材生产企业的废渣混合处理堆放，这不利于废渣综合利用，宜把铝型材生产不同类别的废渣根据其特点分类，进而综合利用。喷涂车间的废水由于含有有毒的六价铬，其处理一般先把六价铬还原成三价铬，再加入碱使之沉淀。沉淀通过压滤，得到含水量为70 %左右的湿污泥，其主要成分为氢氧化铝，其中部分是晶体，部分是无定形体，还有少量的Cr(OH)3、Fe3O4和Na2O等杂质。按照《国家危险废物名录》分类，含铬废水处理废渣属危险废物，必须按照《危险废物转移联单管理办法》的要求，委托有资质的专业危险废物处理公司收集处理。除了严格管理外，还应大力开发含铬废渣的无害化、资源化综合利用途经。有的铝型材生产企业为了获得更好的表面处理效果，表面处理工艺采用含氟工艺。含氟废水中含有一定量的铝离子、氟离子、有机物等，通常的处理办法是加入石灰生成氢氧化铝、氟化钙，再加入聚丙烯酰胺等絮凝剂使生成的氢氧化铝、氟化钙沉淀；为了使氟离子沉淀更彻底，往往要加入过量的石灰，这些过量的石灰也会留在沉淀物中，且占废渣排放量的很大比例。废渣的主要成分为氢氧化铝、CaF2和氢氧化钙，少量的锌、镍、铜等化合物。沉淀污泥通过板框压滤，得到含水率为70 %左右的湿污泥，其年生产量二十万吨的铝型材企业每年排放约5000吨。这种废渣数量大，成份复杂。目前大多数工厂都还没有找到一种比较合适的方法处理这种废渣，大多数的做法是采用填埋的方法处理。这不仅浪费资源，且污染环境，增加了企业的废水和污泥处理成本。有一些铝型材生产企业的表面处理工艺采用不含氟工艺。其废水采用氢氧化钠调解pH值，产生氢氧化铝沉淀，再引入絮凝剂，破坏废液的稳定性，使污泥凝聚沉淀。沉淀通过压滤，得到含水量为80 %左右的湿污泥，其主要成分为氢氧化铝，其中部分是晶体，部分是无定形体，还有少量的镍化合物和锡化合物等杂质。对不含氟化钙的碱渣铝型材工业废渣的综合利用，国内外已经进行一些研究。铝材生产过程中废水循环及废渣综合利用对于铝型材生产经济可持续发展和环境保护都具有十分重大的意义。解决问题的关键在于要寻找一个技术上和经济上都可行的方案，将废水处理循环利用和废渣综合利用一体化考虑。因此铝型材企业表面处理废水处理的发展方向是中水回用，减少企业用水量和排放量，并将废渣予以资源化再利用，减少废渣的排放。对铝型材生产废水的研究不应局限于如何处理使其达到规定的排放标准，而应重视废水循环利用研究。对废水处理循环利用和废渣综合利用宜一体化考虑，目前不少铝型材生产企业的废渣混合处理堆放不利于废渣综合利用，铝型材产生不同类别的废渣应根据其特点分类综合利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法，本发明的方法针对的对象是不含氟化钙的碱渣。本发明所采取的技术方案是
一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法，包括以下步骤
1)室温下，将碱渣、盐酸、水三者混合进行充分反应；
2)向上步制得的三氯化铝液中加入铁以置换出重金属；
3)向上步沉淀出重金属的三氯化铝液中加入盐酸调节酸度，再加入铝酸钙以调节盐基度，再加入水、铁盐与氧化助剂，反应4-6小时后，压滤，所得滤液即为聚合氯化铝铁。步骤I)中，所述的碱渣、盐酸、水三者的质量比为I: (0. 5-0. 7) : (5-7)。步骤I)和步骤3)中，所述的盐酸的质量浓度为30-37%。步骤2)中，加入的铁的摩尔量为重金属摩尔量的2-3倍。步骤2)中，反应的时间为24-48小时。步骤3)中，所述的铁盐为氯化铁。步骤3)中，所述的氧化助剂为硝酸、过氧化氢、氯酸钠、过氧乙酸、过硫酸铵中的一种。步骤3)中，产物中的氯化铝、铝酸钙、氧化助剂、盐酸的质量比为10: (I. 2-1. 4):(
0.1-0. 2) : (0. 005-0. 007)。本发明的有益效果是本发明将铝型材厂所产生的碱渣进行回收再利用，从而节约了填埋费用，再生出来的产品又可用于净化水厂，符合国家可持续发展战略；本发明所生产的净水剂聚合氯化铝铁质量好，可直接被净化水厂所利用，同时在生产过程中，未产生二次污染，实现了资源综合回收利用，对环境保护具有的积极的意义。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明
实施例I :
一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法，包括以下步骤
1)室温下，将碱渣、浓度为36wt%的盐酸、水三者混合进行充分反应5-10h;其中，所述的碱渣、盐酸、水三者的质量比为1:0. 5:5 ;
2)向上步制得的三氯化铝液中加入铁以置换出重金属；其中，加入的铁的摩尔量为碱渣中重金属摩尔量的2倍；
3)向上步沉淀出重金属的三氯化铝液中加入36被％的盐酸调节酸度，再加入铝酸钙以调节盐基度，再加入水、铁盐与氯酸钠，反应4-6小时后，压滤，所得滤液即为聚合氯化铝 铁；其中，产物中所含的氯化铝、铝酸钙、氯酸钠、盐酸的质量比为10:1.2:0. 1:0. 005，水的加入量为根据最后所得产物的固含量来确定。实施例2:
一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法，包括以下步骤
1)室温下，将碱渣、浓度为36wt%的盐酸、水三者混合进行充分反应5-10h;其中，所述的碱渣、盐酸、水三者的质量比为1:0. 7:7 ;
2)向上步制得的三氯化铝液中加入铁以置换出重金属；其中，加入的铁的摩尔量为碱渣中重金属摩尔量的3倍；
3)向上步沉淀出重金属的三氯化铝液中加入36wt%的盐酸调节酸度，再加入铝酸钙以调节盐基度，再加入水、铁盐与过硫酸铵，反应4-6小时后，压滤，所得滤液即为聚合氯化铝铁；其中，产物中所含的氯化铝、铝酸钙、过硫酸铵、盐酸的质量比为10:1. 4:0. 2:0. 007，水的加入量为根据最后所得产物的固含量来确定。实施例3
一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法，包括以下步骤
1)室温下，将碱渣、浓度为36wt%的盐酸、水三者混合进行充分反应5-10h;其中，所述的碱洛、盐酸、水三者的质量比为1:0.6:6 ；
2)向上步制得的三氯化铝液中加入铁以置换出重金属；其中，加入的铁的量为碱渣中重金属摩尔量的2. 5倍；
3)向上步沉淀出重金属的三氯化铝液中加入36wt%的盐酸调节酸度，再加入铝酸钙以调节盐基度，再加入水、铁盐与过硫酸铵，反应4-6小时后，压滤，所得滤液即为聚合氯化铝铁；其中，产物中所含的氯化铝、铝酸钙、过硫酸铵、盐酸的质量比为10:1.35:0. 15:0. 006，水的加入量为根据最后所得产物的固含量来确定。经过检测，实施例1-3的产品盐基度70-90，固含量10-20wt%，pH(制成浓度为lwt%的水溶液进行测试):4-5，水不溶物:彡0. 05 mg/L，重金属含量彡0. 0001mg/L。本发明中，所述的原料碱渣为不含氟化钙的碱渣，来源为铝型材厂，可市购，其为含水量80-85wt%的污泥，主要成分为氢氧化铝(碱渣中的固体物质中氢氧化铝的含量^ 85wt%),也含有镍化合物和锡化合物杂质。
权利要求
1.一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法，其特征在于包括以下步骤 1)室温下，将碱渣、盐酸、水三者混合进行充分反应； 2)向上步制得的三氯化铝液中加入铁以置换出重金属； 3)向上步沉淀出重金属的三氯化铝液中加入盐酸调节酸度，再加入铝酸钙以调节盐基度，再加入水、铁盐与氧化助剂，反应4-6小时后，压滤，所得滤液即为聚合氯化铝铁。
2.根据权利要求I所述的一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法，其特征在于步骤I)中，所述的碱渣、盐酸、水三者的质量比为I: (0. 5-0. 7) : (5-7)。
3.根据权利要求I所述的一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法，其特征在于步骤 1)和步骤3)中，所述的盐酸的质量浓度为30-37%。
4.根据权利要求I所述的一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法，其特征在于步骤2)中，加入的铁的摩尔量为重金属摩尔量的2-3倍。
5.根据权利要求I所述的一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法，其特征在于步骤2)中，反应的时间为24-48小时。
6.根据权利要求I所述的一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法，其特征在于步骤3)中，所述的铁盐为氯化铁。
7.根据权利要求I所述的一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法，其特征在于步骤3)中，所述的氧化助剂为硝酸、过氧化氢、氯酸钠、过氧乙酸、过硫酸铵中的一种。
8.根据权利要求I所述的一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法，其特征在于步骤3)中，产物中的氯化铝、铝酸钙、氧化助剂、盐酸的质量比为10: (I. 2-1. 4) : (0. 1-0. 2) : (0. 005-0. 007)。
全文摘要
本发明公开了一种利用碱渣生产聚合氯化铝铁的方法，包括以下步骤1)室温下，将碱渣、盐酸、水三者混合进行充分反应；2)向上步制得的三氯化铝液中加入铁以置换出重金属；3)向上步沉淀出重金属的三氯化铝液中加入盐酸调节酸度，再加入铝酸钙以调节盐基度，再加入水、铁盐与氧化助剂，反应4-6小时后，压滤，所得滤液即为聚合氯化铝铁。本发明将铝型材厂所产生的碱渣进行回收再利用，从而节约了填埋费用，再生出来的产品又可用于净化水厂，符合国家可持续发展战略；本发明所生产的净水剂聚合氯化铝铁质量好，可直接被净化水厂所利用，同时在生产过程中，未产生二次污染，实现了资源综合回收利用，对环境保护具有的积极的意义。
文档编号C02F1/52GK102774889SQ20121022061
公开日2012年11月14日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者刘进龙, 张立果 申请人:张立果