一种工业废弃Al2O3小球再生系统的制作方法

本实用新型属于资源回收利用领域，涉及一种工业废弃Al₂O₃小球再生系统。

背景技术：

双氧水又称过氧化氢，在化学工业、制药工业、印染工业、金属加工、纺织品漂泊、军工燃料和民用消毒剂等诸多方面都具有广泛和不可替代的用途。目前我国的双氧水生产企业除了极少数仍在使用电解法和异丙醇法外，绝大多数都采用比较成熟的2-乙基蒽醌法(也称为蒽醌法)生产。

蒽醌法工艺是将2-乙基蒽醌与有机溶剂配制成工作液，在3atm、55～65℃和催化剂参与下加氢氢化，再在40～44℃与空气进行逆流氧化，经萃取、再生、精制和浓缩得到过氧化氢水溶液产品。在后处理过程中，需要利用活性氧化铝小球对工作液进行吸附除碱和再生降解物，从而得到可循环使用的工作液，而活性氧化铝小球的吸附过程则是不能可逆再生的。氧化铝小球吸附剂使用一段时间后必须更换，以保证工作液再生的需要。

使用过的氧化铝小球吸附剂含有2-乙基蒽醌、磷酸三辛酯和偏三甲苯等工作液成分，同时还可能含有工作液组分的部分降解产物，其颜色为醌类物质常见的粉红→红色，根据比重显示其危废含量近五分之一，且成分复杂，再生过程需将其分离处理。目前这些废弃的氧化铝小球都是作为有害固废焚烧高温焚烧，焚烧后的氧化铝粉末常常被用来制作陶瓷材料，这使材料中仍然保存的多孔结构被烧结而损失，且大气污染严重。部分企业为降低成本，直接将氧化铝小球偷埋，更造成严重持久污染。

CN 101376100A公开了一种过氧化氢工作液再生过程用的活性氧化铝再生处理方法，具体的为：将过氧化氢生产中工作液再生床中卸出的失效氧化铝与燃烧惰性的氧化铝一起从上部进入塔式反应器，依靠重力向下移动，含氧气体从塔式反应器的下部进入反应器，向上运动，反应后的再生氧化铝与燃烧惰性的氧化铝，从反应器的底部出料装置排出，反应后的尾气从反应器上部的尾气排放口排出反应器；反应温度为360～800℃，固体物料在反应器中的停留时间为3～15小时。虽然上述方法避免了传统再生工艺中因1000℃以上高温条件造成的Al₂O₃小球性能下降的问题，但其并不能有效的去除Al₂O₃小球中的金属离子以及蒽醌类物质，且再生效率低。

为此，如何找到再生效率高，且杂质去除效率高的合适的再生方法是对该类废弃物实现高附加值重复利用的关键。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种工业废弃Al₂O₃小球再生系统，通过微孔活化系统对废弃Al₂O₃小球浸出活化处理，将小球内部的金属离子(如钾、钠、铝和镁等)包接分离，同时将2-乙基蒽醌及DMF中蒽醌类物质等活化包接；再将经过活化处理的Al₂O₃小球进行分段煅烧再生，制得具有良好性能的再生Al₂O₃小球，并且具有良好的再生率。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了工业废弃Al₂O₃小球再生系统，所述系统包括微孔活化系统、分段再生系统、废气净化系统和在线监控系统；其中，微孔活化系统与分段再生系统相连，废气净化系统与微孔活化系统相连，在线监控系统与微孔活化系统和分段再生系统相连；

所述微孔活化系统包括预处理系统、浸渍活化系统、循环配液系统和传输系统，其中预处理系统、浸渍活化系统和循环配液系统依次连接，传输系统连接于预处理系统、浸渍活化系统和循环配液系统；

所述分段再生系统包括再生装置和废气净化模块。

本实用新型中，所述再生监控系统用于监控微孔活化系统和分段再生系统中的工艺条件，进而对各工艺参数进行实时调节，得到一个稳定的活化再生环境。

本实用新型中，传输系统用于传输废弃Al₂O₃小球，使其依次经过预处理系统、浸渍活化系统和循环配液系统进行处理。

本实用新型中，所述工业废弃Al₂O₃小球中吸附有2-乙基蒽醌、磷酸三辛酯以及偏三甲苯等工作液及部分降解产物，其直径为3～5mm，堆密度为0.95～1.15g/cm³。

以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。

作为本实用新型优选的技术方案，所述预处理系统包括吹灰集尘装置和预热装置；所述传输系统包括传送链条，其连接预处理系统、浸渍活化系统和循环配液系统。

其中，所述预处理系统依次对废弃Al₂O₃小球进行吹灰和预热处理。

作为本实用新型优选的技术方案，所述浸渍活化系统包括活化池、用于使活化池自由升降的升降装置和隔热装置，所述活化池和升降装置均位于隔热装置内；所述浸渍活化系统包括抽真空装置，所述抽真空装置与活化池相连。本实用新型中，所述活化反应需在负压条件下进行，因而需设置抽真空装置。

本实用新型中，所述隔热装置的作用是使活化系统处于一个隔热环境下，保持活化在一定温度下进行。

本实用新型中，活化池中的活化液为纳米水解硅烷溶液；所述纳米水解硅烷溶液中包括水性硅烷偶联剂、非离子表面活性剂和pH调节剂；所述纳米水解硅烷溶液中水性硅烷偶联剂的浓度为1～20wt％；所述非离子表面活性剂的浓度为0.1～1wt％；所述pH调节剂为有机酸，其用量为使溶液pH为3～6.5。

作为本实用新型优选的技术方案，所述循环配液系统包括依次连接的集液槽、沉淀过滤装置、配液装置和贮液装置。所述过滤沉淀装置用于将浸渍活化过程中使用的液体进行收集过滤，配液装置用于将过滤沉淀得到的液体进行配液得到纳米水解硅烷溶液进行循环利用，使本实用新型所述系统形成一个零废液排放的系统。

作为本实用新型优选的技术方案，所述再生装置分为四段，依次为低温烘干区、中温激发区、高温再生区和常温冷却区；所述再生装置包括传送装置，所述传送装置贯穿连接整个再生装置；所述再生装置采用全波段电加热系统，以全波段高红外加热器作为加热元件。

本实用新型中，所述传送装置用于将物料在低温烘干区、中温激发区、高温再生区和常温冷却区往返运输。所述低温烘干区的操作温度为80～110℃；中温激发区的操作温度为300～600℃；高温再生区的操作温度为600～900℃；常温冷却区的操作温度为20～30℃。

作为本实用新型优选的技术方案，所述废气净化模块包括与低温烘干区相连的低温烘干区废气净化模块，与中温激发区相连的中温激发区废气净化模块，以及与高温再生区相连的高温再生区废气净化模块；所述经废气净化模块净化后的气体返回再生装置。

作为本实用新型优选的技术方案，所述低温烘干区废气净化模块净化后的气体返回低温烘干区，所述中温激发区废气净化模块净化后的气体返回中温激发区，所述高温再生区废气净化模块净化后的气体返回高温再生区。

本实用新型中，所述低温烘干区废气净化模块中采用催化温度为80～110℃的非金属基催化剂；中温激发区废气净化模块中采用催化温度为300～600℃的非金属基催化剂；高温再生区废气净化模块中采用催化温度为600～900℃的非金属基催化剂。

本实用新型中，所述分段再生系统中的再生装置采用分区段再生的方式，可逐步将Al₂O₃表面吸附的杂质梯度解析脱除，防止交叉烧结固化，封塞堵结微孔，影响再生效果；其次，若不分段高温再生，将会产生大量热解析有机挥发物，浓度集聚过高，不利于尾气处理，且带来爆炸危险。

本实用新型中，将废气净化模块分区，不同分区采用适用不同催化温度的催化剂，可使经净化后的气体保持在相应的温度范围内，净化后的再返回各自对应的再生区域，使再生区域的再生环境维持在一个温度的状态下，保证了再生效率。

作为本实用新型优选的技术方案，所述废气净化系统包括依次连接的洗涤过滤系统、催化降解装置和排气系统。

作为本实用新型优选的技术方案，所述催化降解装置中的催化剂为多层蜂窝状催化剂。

作为本实用新型优选的技术方案，所述多层蜂窝状催化剂为非金属基催化剂。

本实用新型所述工业废弃Al₂O₃小球再生系统的处理方法为：

(1)废弃Al₂O₃小球进入微孔活化系统，经传输系统送至预处理系统中进行吹灰除尘和预热处理，经预处理后的小球通过传输系统送入浸渍活化系统在负压条件下进行活化并干燥，活化过程中产生的废液送入循环配液系统进行回收并循环利用；

(2)经活化干燥后的废弃Al₂O₃小球进入分段再生系统中的再生装置，依次经低温烘干、中温激发、高温再生和常温冷却处理，得到再生Al₂O₃小球；

(3)活化干燥过程中产生的废气送入废气净化系统进行净化处理，所述净化包括对废气洗涤过滤和催化降解处理；分段再生系统中产生的废气送入分段再生系统中的废气净化模块进行净化处理。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过纳米水解硅烷溶液对废弃Al₂O₃小球浸出活化处理，将小球内部的金属离子(如钾、钠、铝和镁等)包接分离，同时将2-乙基蒽醌及DMF中蒽醌类等物质活化包接；再将经过活化处理的Al₂O₃小球进行分段煅烧再生，制得具有良好性能的再生Al₂O₃小球，所得Al₂O₃小球的堆密度为0.75～0.85g/cm³，比表面积为200～300m²/g，其残余的金属离子的含量小于10μg/g，残余的碳含量小于3μg/g，并且具有良好的再生率，再生效率可达99％以上。

附图说明

图1是实施例1所述工业废弃Al₂O₃小球再生系统中微孔活化系统的结构示意图；

图2是实施例1所述工业废弃Al₂O₃小球再生系统中微孔活化系统的侧视结构示意图；

图3是实施例1所述微孔活化系统中循环配液系统的结构示意图；

图4是实施例1所述工业废弃Al₂O₃小球再生系统中分段再生系统的结构示意图；

图5是实施例1所述工业废弃Al₂O₃小球再生系统中分段再生系统的俯视结构示意图；

图6是实施例1所述工业废弃Al₂O₃小球再生系统中分段再生系统的侧视结构示意图；

其中，1-吹灰集尘装置，2-预热装置，3-活化池，4-升降装置，5-隔热装置，6-传送链条，7-集液槽，8-沉淀过滤装置，9-配液装置，10-贮液装置，11-低温烘干区，12-中温激发区，13-高温再生区，14-常温冷却区，15-传送装置，16-低温烘干区废气净化模块，17-中温激发区废气净化模块，18-高温再生区废气净化模块，19-加热元件。

具体实施方式

为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型保护范围以权利要求书为准。

实施例1：

本实施例提供了一种工业废弃Al₂O₃小球再生系统，所述系统包括微孔活化系统、分段再生系统、废气净化系统和在线监控系统；其中，微孔活化系统与分段再生系统相连，废气净化系统与微孔活化系统相连，在线监控系统与微孔活化系统和分段再生系统相连。

所述微孔活化系统包括预处理系统、浸渍活化系统、循环配液系统和传输系统，其中预处理系统、浸渍活化系统和循环配液系统依次连接，传输系统连接于预处理系统、浸渍活化系统和循环配液系统。

如图1和图2所示，所述预处理系统包括吹灰集尘装置1和预热装置2；所述浸渍活化系统包括活化池3，还包括用于使活化池可自由升降的升降装置4和隔热装置5，所述活化池3和升降装置4均位于隔热装置5内；所述浸渍活化系统包括抽真空装置，所述抽真空装置与活化池3相连；所述传输系统包括传送链条6，其连接预处理系统、浸渍活化系统和循环配液系统。

如图3所示，所述循环配液系统包括依次连接的集液槽7、沉淀过滤装置8、配液装置9和贮液装置10。

所述分段再生系统包括再生装置和废气净化模块。

如图4和图6所示，所述再生装置分为四段，依次为低温烘干区11、中温激发区12、高温再生区13和常温冷却区14；所述再生装置还包括传送装置15，所述传送装置15贯穿连接整个再生装置；所述再生装置采用全波段电加热系统，以全波段高红外加热器作为加热元件19。

如图5所示，所述废气净化模块包括与低温烘干区相连的低温烘干区废气净化模块16，与中温激发区相连的中温激发区废气净化模块17，以及与高温再生区相连的高温再生区废气净化模块18。

所述废气净化系统包括依次连接的洗涤过滤系统、催化降解装置和排气系统；所述催化降解装置中的催化剂为多层蜂窝状催化剂。

实施例2：

本实施例采用实施例1所述的工业废弃Al₂O₃小球再生系统对工业废弃Al₂O₃小球进行再生，所述废弃Al₂O₃小球吸附有2-乙基蒽醌、磷酸三辛酯、偏三甲苯等工作液及部分降解产物，直径3～5mm，废弃Al₂O₃小球的堆密度0.95～1.15g/cm³。

所述方法包括以下步骤：

(1)将废弃Al₂O₃小球送入微孔活化系统，通过传送链条6送至预处理系统中经吹灰集尘装置1进行吹灰除尘和经预热装置2进行预热，经预处理后的小球通过传送链条6送入浸渍活化系统在负压条件下在活化池3中于60℃下活化15s，活化后Al₂O₃小球于70℃下干燥35min，活化过程和干燥处理中产生的废液送入循环配液系统进行回收并循环利用；

其中，活化池3中的活化液为纳米水解硅烷溶液，包括浓度为10wt％的水性硅烷偶联剂、0.5wt％的非离子表面活性剂和pH调节剂醋酸，醋酸的用量为使溶液pH为4。

(2)经活化干燥后的废弃Al₂O₃小球进入分段再生系统中的再生装置，依次经100℃低温烘干50min、500℃中温激发50min、750℃高温再生60min和25℃的常温冷却处理70min，得到再生Al₂O₃小球；

(3)活化干燥过程中产生的废气送入废气净化系统进行净化处理，所述净化包括对废气洗涤过滤和催化降解处理；分段再生系统中产生的废气送入分段再生系统中的废气净化模块进行净化处理。

通过本实施例所述方法处理得到的Al₂O₃小球的堆密度为0.85g/cm³，比表面积为208m²/g，再生效率为99.8％。

实施例3：

本实施例采用实施例1所述的工业废弃Al₂O₃小球再生系统对工业废弃Al₂O₃小球进行再生，所述工业废弃Al₂O₃小球如实施例2所述。

所述方法包括以下步骤：

(1)将废弃Al₂O₃小球送入微孔活化系统，通过传送链条6送至预处理系统中经吹灰集尘装置1进行吹灰除尘和经预热装置2进行预热，经预处理后的小球通过传送链条6送入浸渍活化系统在负压条件下在活化池3中于50℃下活化30s，活化后Al₂O₃小球于60℃下干燥50min，活化过程和干燥处理中产生的废液送入循环配液系统进行回收并循环利用；

其中，活化池3中的活化液为纳米水解硅烷溶液，包括浓度为20wt％的水性硅烷偶联剂、0.6wt％的非离子表面活性剂和pH调节剂醋酸，醋酸的用量为使溶液pH为6.5。

(2)经活化干燥后的废弃Al₂O₃小球进入分段再生系统中的再生装置，依次经110℃低温烘干20min、600℃中温激发30min、900℃高温再生50min和30℃的常温冷却处理50min，得到再生Al₂O₃小球；

(3)活化干燥过程中产生的废气送入废气净化系统进行净化处理，所述净化包括对废气洗涤过滤和催化降解处理；分段再生系统中产生的废气送入分段再生系统中的废气净化模块进行净化处理。

通过本实施例所述方法处理得到的Al₂O₃小球的堆密度为0.75g/cm³，比表面积为293m²/g，再生效率为99.4％。

实施例4：

本实施例采用实施例1所述的工业废弃Al₂O₃小球再生系统对工业废弃Al₂O₃小球进行再生，所述工业废弃Al₂O₃小球如实施例2所述。

所述方法包括以下步骤：

(1)将废弃Al₂O₃小球送入微孔活化系统，通过传送链条6送至预处理系统中经吹灰集尘装置1进行吹灰除尘和经预热装置2进行预热，经预处理后的小球通过传送链条6送入浸渍活化系统在负压条件下在活化池3中于70℃下活化20s，活化后Al₂O₃小球进行于80℃下干燥40min，活化过程和干燥处理中产生的废液送入循环配液系统进行回收并循环利用；

其中，活化池3中的活化液为纳米水解硅烷溶液，包括浓度为1wt％的水性硅烷偶联剂、0.1wt％的非离子表面活性剂和pH调节剂醋酸，醋酸的用量为使溶液pH为3。

(2)经活化干燥后的废弃Al₂O₃小球进入分段再生系统中的再生装置，依次经80℃低温烘干40min、300℃中温激发60min、600℃高温再生80min和20℃的常温冷却处理80min，得到再生Al₂O₃小球；

(3)活化干燥过程中产生的废气送入废气净化系统进行净化处理，所述净化包括对废气洗涤过滤和催化降解处理；分段再生系统中产生的废气送入分段再生系统中的废气净化模块进行净化处理。

通过本实施例所述方法处理得到的Al₂O₃小球的堆密度为0.83g/cm³，比表面积为247m²/g，再生效率为99.6％。

实施例5：

本实施例采用实施例1所述的工业废弃Al₂O₃小球再生系统对工业废弃Al₂O₃小球进行再生，所述工业废弃Al₂O₃小球如实施例2所述。

所述方法除了步骤(1)中活化温度为60℃，活化时间为10s，干燥温度为90℃，干燥时间为30min，活化液中非离子表面活性剂的浓度为1wt％外，其他物料用量与方法均与实施例2中相同。

通过本实施例所述方法处理得到的Al₂O₃小球的堆密度为0.81g/cm³，比表面积为253m²/g，再生效率为99.5％。

对比例1：

本对比例提供了一种工业废弃Al₂O₃小球再生方法，所述方法中废弃Al₂O₃小球除了不进行微孔活化外，其他物料用量与再生方法均与实施例2中相同。

通过本对比例所述方法处理得到的Al₂O₃小球的堆密度为0.91g/cm³，比表面积为156m²/g，再生效率为66.3％。

对比例2：

本对比例提供了一种工业废弃Al₂O₃小球再生方法，所述方法中废弃Al₂O₃小球除了再生处理不分段，即只在600～900℃下进行煅烧外，其他物料用量与再生方法均与实施例2中相同。

通过本对比例所述方法处理得到的Al₂O₃小球的堆密度为0.88g/cm³，比表面积为188m²/g，再生效率为87.1％。

综合实施例1-5和对比例1-2的结果可以看出，本实用新型通过纳米水解硅烷溶液对废弃Al₂O₃小球浸出活化处理，将小球内部的金属离子(如钾、钠、铝和镁等)提纯分离，同时将2-乙基蒽醌及DMF中蒽醌类物质等活化包接；再将经过活化处理的Al₂O₃小球进行分段煅烧再生，制得具有良好性能的再生Al₂O₃小球，所得Al₂O₃小球的堆密度为0.75～0.85g/cm³，比表面积为200～300m²/g，其残余的金属离子的含量小于10μg/g，残余的碳含量小于3μg/g，并且具有良好的再生率，再生效率可达99％以上。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细方法，但本实用新型并不局限于上述详细方法，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。