專利名稱：一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法。
背景技術(shù)：
我國經(jīng)過二十多年的大發(fā)展，已成為了世界鋁型材的生產(chǎn)大國。鋁型材產(chǎn)量連續(xù)五年穩(wěn)居世界第一位。廣東是全國乃至全球鋁材企業(yè)最集中的區(qū)域，產(chǎn)業(yè)規(guī)模大，年生產(chǎn)能力超過200多萬噸。建筑鋁型材需進(jìn)行表面處理，需要使用大量的水資源。一個(gè)年產(chǎn)量10萬噸的鋁型材企業(yè)，用于鋁材表面處理各工序清洗的年用水量約為200萬m3，經(jīng)清洗后的水即為鋁型材廠工業(yè)廢水的主要來源。鋁材生產(chǎn)廢水中主要的污染物包括氟離子、氨氮、化學(xué)需氧量、六價(jià)鉻、有機(jī)物、硫酸根、磷酸根等，即使按目前要求的二級排放標(biāo)準(zhǔn)排放，仍然會對水體造成一定的污染，未能達(dá)標(biāo)排放則危害更大。鋁型材工業(yè)廢水一般采用堿中和調(diào)節(jié)及混凝沉淀法工藝處理，產(chǎn)生大量污泥。這些污泥的成份中除了含有大量 的鋁化合物和鈣化合物外，還含有少量的鋅、鎳、銅等化合物，成份比較復(fù)雜，目前大多數(shù)工廠采用填埋的方法處理這些污泥。這不僅占用有限的土地資源，而且浪費(fèi)資源，污染環(huán)境。隨著中國工業(yè)的發(fā)展，隨之而來的環(huán)境問題也越來越突出。水資源的合理使用，工業(yè)廢渣合理資源化利用等問題日益得到人們的重視。通過對鋁型材廠產(chǎn)生的堿渣進(jìn)行成份分析，并結(jié)合凈水劑行業(yè)原材料的需求，提出資源化利用鋁型材表面處理廠的堿渣生產(chǎn)凈水劑聚合氯化鋁鐵，并用于生活污水和工業(yè)廢水的處理。鋁型材企業(yè)表面處理工藝不同，導(dǎo)致廢水處理后產(chǎn)生的廢渣也不同。不同的廢水處理工藝及對不同工序廢水分開處理，得到的廢渣的種類不同。鋁型材廢水處理得到的廢渣大致可分為兩類一是含鉻廢渣；二是堿渣。不同的廢渣的處理方式也不同。但目前不少鋁型材生產(chǎn)企業(yè)的廢渣混合處理堆放，這不利于廢渣綜合利用，宜把鋁型材生產(chǎn)不同類別的廢渣根據(jù)其特點(diǎn)分類，進(jìn)而綜合利用。噴涂車間的廢水由于含有有毒的六價(jià)鉻，其處理一般先把六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻，再加入堿使之沉淀。沉淀通過壓濾，得到含水量為70 %左右的濕污泥，其主要成分為氫氧化鋁，其中部分是晶體，部分是無定形體，還有少量的Cr(OH)3、Fe3O4和Na2O等雜質(zhì)。按照《國家危險(xiǎn)廢物名錄》分類，含鉻廢水處理廢渣屬危險(xiǎn)廢物，必須按照《危險(xiǎn)廢物轉(zhuǎn)移聯(lián)單管理辦法》的要求，委托有資質(zhì)的專業(yè)危險(xiǎn)廢物處理公司收集處理。除了嚴(yán)格管理外，還應(yīng)大力開發(fā)含鉻廢渣的無害化、資源化綜合利用途經(jīng)。有的鋁型材生產(chǎn)企業(yè)為了獲得更好的表面處理效果，表面處理工藝采用含氟工藝。含氟廢水中含有一定量的鋁離子、氟離子、有機(jī)物等，通常的處理辦法是加入石灰生成氫氧化鋁、氟化鈣，再加入聚丙烯酰胺等絮凝劑使生成的氫氧化鋁、氟化鈣沉淀；為了使氟離子沉淀更徹底，往往要加入過量的石灰，這些過量的石灰也會留在沉淀物中，且占廢渣排放量的很大比例。廢渣的主要成分為氫氧化鋁、CaF2和氫氧化鈣，少量的鋅、鎳、銅等化合物。沉淀污泥通過板框壓濾，得到含水率為70 %左右的濕污泥，其年生產(chǎn)量二十萬噸的鋁型材企業(yè)每年排放約5000噸。這種廢渣數(shù)量大，成份復(fù)雜。目前大多數(shù)工廠都還沒有找到一種比較合適的方法處理這種廢渣，大多數(shù)的做法是采用填埋的方法處理。這不僅浪費(fèi)資源，且污染環(huán)境，增加了企業(yè)的廢水和污泥處理成本。有一些鋁型材生產(chǎn)企業(yè)的表面處理工藝采用不含氟工藝。其廢水采用氫氧化鈉調(diào)解pH值，產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀，再引入絮凝劑，破壞廢液的穩(wěn)定性，使污泥凝聚沉淀。沉淀通過壓濾，得到含水量為80 %左右的濕污泥，其主要成分為氫氧化鋁，其中部分是晶體，部分是無定形體，還有少量的鎳化合物和錫化合物等雜質(zhì)。對不含氟化鈣的堿渣鋁型材工業(yè)廢渣的綜合利用，國內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行一些研究。鋁材生產(chǎn)過程中廢水循環(huán)及廢渣綜合利用對于鋁型材生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)都具有十分重大的意義。解決問題的關(guān)鍵在于要尋找一個(gè)技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都可行的方案，將廢水處理循環(huán)利用和廢渣綜合利用一體化考慮。因此鋁型材企業(yè)表面處理廢水處理的發(fā)展方向是中水回用，減少企業(yè)用水量和排放量，并將廢渣予以資源化再利用，減少廢渣的排放。對鋁型材生產(chǎn)廢水的研究不應(yīng)局限于如何處理使其達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)重視廢水循環(huán)利用研究。對廢水處理循環(huán)利用和廢渣綜合利用宜一體化考慮，目前不少鋁型材生產(chǎn)企業(yè)的廢渣混合處理堆放不利于廢渣綜合利用，鋁型材產(chǎn)生不同類別的廢渣應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)分類綜合利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法，本發(fā)明的方法針對的對象是不含氟化鈣的堿渣。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是
一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法，包括以下步驟
1)室溫下，將堿渣、鹽酸、水三者混合進(jìn)行充分反應(yīng)；
2)向上步制得的三氯化鋁液中加入鐵以置換出重金屬；
3)向上步沉淀出重金屬的三氯化鋁液中加入鹽酸調(diào)節(jié)酸度，再加入鋁酸鈣以調(diào)節(jié)鹽基度，再加入水、鐵鹽與氧化助劑，反應(yīng)4-6小時(shí)后，壓濾，所得濾液即為聚合氯化鋁鐵。步驟I)中，所述的堿渣、鹽酸、水三者的質(zhì)量比為I: (0. 5-0. 7) : (5-7)。步驟I)和步驟3)中，所述的鹽酸的質(zhì)量濃度為30-37%。步驟2)中，加入的鐵的摩爾量為重金屬摩爾量的2-3倍。步驟2)中，反應(yīng)的時(shí)間為24-48小時(shí)。步驟3)中，所述的鐵鹽為氯化鐵。步驟3)中，所述的氧化助劑為硝酸、過氧化氫、氯酸鈉、過氧乙酸、過硫酸銨中的一種。步驟3)中，產(chǎn)物中的氯化鋁、鋁酸鈣、氧化助劑、鹽酸的質(zhì)量比為10: (I. 2-1. 4):(
0.1-0. 2) : (0. 005-0. 007)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將鋁型材廠所產(chǎn)生的堿渣進(jìn)行回收再利用，從而節(jié)約了填埋費(fèi)用，再生出來的產(chǎn)品又可用于凈化水廠，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略；本發(fā)明所生產(chǎn)的凈水劑聚合氯化鋁鐵質(zhì)量好，可直接被凈化水廠所利用，同時(shí)在生產(chǎn)過程中，未產(chǎn)生二次污染，實(shí)現(xiàn)了資源綜合回收利用，對環(huán)境保護(hù)具有的積極的意義。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明
實(shí)施例I :
一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法，包括以下步驟
1)室溫下，將堿渣、濃度為36wt%的鹽酸、水三者混合進(jìn)行充分反應(yīng)5-10h;其中，所述的堿渣、鹽酸、水三者的質(zhì)量比為1:0. 5:5 ;
2)向上步制得的三氯化鋁液中加入鐵以置換出重金屬；其中，加入的鐵的摩爾量為堿渣中重金屬摩爾量的2倍；
3)向上步沉淀出重金屬的三氯化鋁液中加入36被％的鹽酸調(diào)節(jié)酸度，再加入鋁酸鈣以調(diào)節(jié)鹽基度，再加入水、鐵鹽與氯酸鈉，反應(yīng)4-6小時(shí)后，壓濾，所得濾液即為聚合氯化鋁 鐵；其中，產(chǎn)物中所含的氯化鋁、鋁酸鈣、氯酸鈉、鹽酸的質(zhì)量比為10:1.2:0. 1:0. 005，水的加入量為根據(jù)最后所得產(chǎn)物的固含量來確定。實(shí)施例2:
一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法，包括以下步驟
1)室溫下，將堿渣、濃度為36wt%的鹽酸、水三者混合進(jìn)行充分反應(yīng)5-10h;其中，所述的堿渣、鹽酸、水三者的質(zhì)量比為1:0. 7:7 ;
2)向上步制得的三氯化鋁液中加入鐵以置換出重金屬；其中，加入的鐵的摩爾量為堿渣中重金屬摩爾量的3倍；
3)向上步沉淀出重金屬的三氯化鋁液中加入36wt%的鹽酸調(diào)節(jié)酸度，再加入鋁酸鈣以調(diào)節(jié)鹽基度，再加入水、鐵鹽與過硫酸銨，反應(yīng)4-6小時(shí)后，壓濾，所得濾液即為聚合氯化鋁鐵；其中，產(chǎn)物中所含的氯化鋁、鋁酸鈣、過硫酸銨、鹽酸的質(zhì)量比為10:1. 4:0. 2:0. 007，水的加入量為根據(jù)最后所得產(chǎn)物的固含量來確定。實(shí)施例3
一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法，包括以下步驟
1)室溫下，將堿渣、濃度為36wt%的鹽酸、水三者混合進(jìn)行充分反應(yīng)5-10h;其中，所述的堿洛、鹽酸、水三者的質(zhì)量比為1:0.6:6 ；
2)向上步制得的三氯化鋁液中加入鐵以置換出重金屬；其中，加入的鐵的量為堿渣中重金屬摩爾量的2. 5倍；
3)向上步沉淀出重金屬的三氯化鋁液中加入36wt%的鹽酸調(diào)節(jié)酸度，再加入鋁酸鈣以調(diào)節(jié)鹽基度，再加入水、鐵鹽與過硫酸銨，反應(yīng)4-6小時(shí)后，壓濾，所得濾液即為聚合氯化鋁鐵；其中，產(chǎn)物中所含的氯化鋁、鋁酸鈣、過硫酸銨、鹽酸的質(zhì)量比為10:1.35:0. 15:0. 006，水的加入量為根據(jù)最后所得產(chǎn)物的固含量來確定。經(jīng)過檢測，實(shí)施例1-3的產(chǎn)品鹽基度70-90，固含量10-20wt%，pH(制成濃度為lwt%的水溶液進(jìn)行測試):4-5，水不溶物:彡0. 05 mg/L，重金屬含量彡0. 0001mg/L。本發(fā)明中，所述的原料堿渣為不含氟化鈣的堿渣，來源為鋁型材廠，可市購，其為含水量80-85wt%的污泥，主要成分為氫氧化鋁(堿渣中的固體物質(zhì)中氫氧化鋁的含量^ 85wt%),也含有鎳化合物和錫化合物雜質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法，其特征在于包括以下步驟 1)室溫下，將堿渣、鹽酸、水三者混合進(jìn)行充分反應(yīng)； 2)向上步制得的三氯化鋁液中加入鐵以置換出重金屬； 3)向上步沉淀出重金屬的三氯化鋁液中加入鹽酸調(diào)節(jié)酸度，再加入鋁酸鈣以調(diào)節(jié)鹽基度，再加入水、鐵鹽與氧化助劑，反應(yīng)4-6小時(shí)后，壓濾，所得濾液即為聚合氯化鋁鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法，其特征在于步驟I)中，所述的堿渣、鹽酸、水三者的質(zhì)量比為I: (0. 5-0. 7) : (5-7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法，其特征在于步驟 1)和步驟3)中，所述的鹽酸的質(zhì)量濃度為30-37%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法，其特征在于步驟2)中，加入的鐵的摩爾量為重金屬摩爾量的2-3倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法，其特征在于步驟2)中，反應(yīng)的時(shí)間為24-48小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法，其特征在于步驟3)中，所述的鐵鹽為氯化鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法，其特征在于步驟3)中，所述的氧化助劑為硝酸、過氧化氫、氯酸鈉、過氧乙酸、過硫酸銨中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法，其特征在于步驟3)中，產(chǎn)物中的氯化鋁、鋁酸鈣、氧化助劑、鹽酸的質(zhì)量比為10: (I. 2-1. 4) : (0. 1-0. 2) : (0. 005-0. 007)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用堿渣生產(chǎn)聚合氯化鋁鐵的方法，包括以下步驟1)室溫下，將堿渣、鹽酸、水三者混合進(jìn)行充分反應(yīng)；2)向上步制得的三氯化鋁液中加入鐵以置換出重金屬；3)向上步沉淀出重金屬的三氯化鋁液中加入鹽酸調(diào)節(jié)酸度，再加入鋁酸鈣以調(diào)節(jié)鹽基度，再加入水、鐵鹽與氧化助劑，反應(yīng)4-6小時(shí)后，壓濾，所得濾液即為聚合氯化鋁鐵。本發(fā)明將鋁型材廠所產(chǎn)生的堿渣進(jìn)行回收再利用，從而節(jié)約了填埋費(fèi)用，再生出來的產(chǎn)品又可用于凈化水廠，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略；本發(fā)明所生產(chǎn)的凈水劑聚合氯化鋁鐵質(zhì)量好，可直接被凈化水廠所利用，同時(shí)在生產(chǎn)過程中，未產(chǎn)生二次污染，實(shí)現(xiàn)了資源綜合回收利用，對環(huán)境保護(hù)具有的積極的意義。
文檔編號C02F1/52GK102774889SQ20121022061
公開日2012年11月14日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者劉進(jìn)龍, 張立果 申請人:張立果