一种利用铝灰连续生产聚合氯化铝的方法

1.本发明设置危废物资源化处理技术领域，具体涉及一种铝灰处理方法。


背景技术：

2.铝生产工业中铝灰的产生是不可避免的，在回收铝过程中产生的铝灰因其反应性和毒性被归为危废。铝工业生产中产生的一次铝灰中含有15～30％的金属铝，利用炒灰法可以回收其中大部分的铝单质，经过这一过程形成的二次铝灰中仍含有5～8％的单质铝，同时其中氧化铝的含量也在50％以上，但这些铝无法再通过炒灰法提取。铝灰作为危废处理既要耗费大量土地、对生态环境造成破坏，又会浪费其中的铝。因此铝灰的资源化处理非常关键。
3.金属冶炼行业对二次铝灰的资源化处理需求极为迫切。胡保国等(铝灰酸溶法制备聚合氯化铝，化工环保，33(4):325)采用了酸溶法，通过用酸直接溶解铝灰制得了聚合氯化铝，并进行了正交试验，确定了用铝灰进行pac生产的最佳生产参数，用于废水中cod的去除。然而，铝灰中本身有较高含量的氨氮和一定的单质铝，直接酸溶反应过于强烈，产生的h2会对生产设备带来安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是解决上述现有技术的不足，提供一种利用铝灰连续生产聚合氯化铝的方法。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种利用铝灰连续生产聚合氯化铝的方法，包括如下步骤：
6.1)在混合池中将铝灰与水混合搅拌成泥浆状:
7.2)将泥浆状铝灰注入第一混合反应器的进料口，同时注入氢氧化钠溶液；
8.3)将第一混合反应器中得到的混合液通入第二混合反应器中，同时在第二混合反应器中注入盐酸；
9.4)对第二混合反应器得到的混合液进行过滤，过滤后的溶液经熟化聚合、沉降制得液体聚合氯化铝；
10.其中第一混合反应器和第二混合反应器均呈管道状，水平设置，内部设置有螺旋输送轴，螺旋输送轴水平设置，将混合液从管道一端输送至至另一端，并搅拌。
11.进一步的，所述第一混合反应器一端设置有进料口和氢氧化钠溶液注入口，另一端设置有出料口和排气口，进料口连接混合池；所述第二混合反应器一端设置有进料口和盐酸注入口，另一端设置有出料口和排气口，进料口连接第一混合反应器的出料口；螺旋输送轴与混合反应器内壁之间设置有机械密封机构。
12.进一步的，所述混合池包括池体，池体中设置有搅拌轴；所述池体顶部设置有铝灰加料口和注水口，所述铝灰加料口上方设置有料仓用于放置铝灰；料仓底部设置有排料口，在排料口设置有一级阀门，在一级阀门上方设置有二级阀门，一级阀门和二级阀门之间形
成缓存仓；其中一级阀门和二级二阀门在同一时间最多只有一个打开；且一级阀门和二级阀门均每隔一段时间打开一次。
13.进一步的，所述第一混合反应器的排气口溢出的气体通入盐酸中。
14.进一步的，所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠与铝灰按质量比1:10～20通入混合反应器中。
15.进一步的，所述盐酸溶液为的溶度为10～20％。
16.从上述技术方案可以看出本发明具有以下优点：由于铝灰以及氢氧化钠溶液均实现了定量持续供给，在实现铝灰的连续处理的同时，同时现实氨氮的连续回收，实现资源化利用，工业连续生产的可操作性强。可以去除铝灰中97％左右的氨氮。解决了用铝灰生产的聚合氯化铝中高氨氮的痛点。
附图说明
17.图1为本发明中采用的设备示意图
具体实施方式
18.以下结合附图对本发明的具体实施方式做具体说明。
19.如图1所示，本发明的利用铝灰连续生产聚合氯化铝的方法采用的设备包括第一混合反应器7、第二混合反应器8、过滤装置10和混合池1。其中混合反应器呈管道状，长度在10～20米，水平设置，内部设置有螺旋输送轴6，螺旋输送轴水平设置，螺旋输送轴起到两个作用，一是搅拌，二是输送，既将铝灰泥浆与氢氧化钠的混合液从进料口输送至出料口。第一混合反应器7一端设置有进料口和氢氧化钠溶液注入口，进料口用于通入铝灰泥浆；另一端设置有出料口和排气口，反应后的产物可以通过出料口进行下一步处理，排气口用于氨氮溢出。在螺旋输送轴6与混合反应器内壁之间设置有机械密封机构，防止生成的氨气溢出。第一混合反应器7和第二混合反应器8结构基本相同，不同点在于反应的物料不同。
20.混合池包括池体，池体中设置有搅拌轴2；池体顶部设置有铝灰加料口和注水口，铝灰加料口上方设置有料仓3用于放置铝灰，可以用通过输送带向料仓中持续添加铝灰。在料仓底部设置有排料口，在排料口设置有一级阀门4，在一级阀门上方设置有二级阀门9，一级阀门和二级阀门之间形成缓存仓，以及阀门和二级阀门均通过电池阀或者气缸实现自动闭合和打开。当一级阀门4打开时，二级阀门9则必须处于闭合状态，同理，在二级阀门打开时，一级阀门则必须处于闭合状态。且一级阀门和二级阀门均每隔一段时间打开一次，其中二级阀门每20s打开一次。对池体添加铝灰。其中注水口以恒定流量持续注入清水。
21.当二级阀门打开时，铝灰落入一级阀门上方，当二级阀门闭合后，两者之间形成的缓冲仓中便储存有定量的铝灰，因此定时打开一级阀门，便可以实现铝灰的定量持续添加。从而实现池体泥浆中铝灰含量的动态平衡，从而实现混合反应器中铝灰泥浆的定量供给。
22.铝灰泥浆搅拌均匀后便可通过泥浆泵5注入第一混合反应器中，同时在第一混合反应器中通入氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的浓度为10～20％，氢氧化钠溶液中氢氧化钠与铝灰按质量比1:10～20通入第一混合反应器中。铝灰中的氨氮在氢氧化钠的作用形成氨气从排气口溢出，将排出的氨氮通入10～20％的盐酸中进行回收。
23.铝灰与氢氧化钠溶液反应的产物主要为偏铝酸钠。可以对反应的后的混合液先进
行过滤，将过滤液再通入第二混合反应器。也可以直接通入第二混合反应器，后续进行过滤。本实施例中选择后续过滤。
24.将第一混合反应器中得出的混合物再通入第二混合反应器中，同时注入 10～20的％盐酸溶液。偏铝酸钠与盐酸反应生成氯化铝，同时少量的金属铝产生氢气。对氢气进行回收。对第二混合反应器中得到的产物进行过滤，过滤掉未反应的铝灰。得到的氯化铝经熟化聚合、沉降制得液体聚合氯化铝，再经稀释过滤，浓缩，干燥制得聚合氯化铝固体。
25.本发明中，由于铝灰以及氢氧化钠溶液均实现了定量持续供给，在实现铝灰的连续处理的同时，同时现实氨氮的连续回收，实现资源化利用，工业连续生产的可操作性强。可以去除铝灰中97％左右的氨氮。解决了用铝灰生产的聚合氯化铝中高氨氮的痛点，使得后续生产的聚合氯化铝纯度更高，效能更好。


技术特征：
1.一种利用铝灰连续生产聚合氯化铝的方法，包括如下步骤：1)在混合池中将铝灰与水混合搅拌成泥浆状:2)将泥浆状铝灰注入第一混合反应器的进料口，同时注入氢氧化钠溶液；3)将第一混合反应器中得到的混合液通入第二混合反应器中，同时在第二混合反应器中注入盐酸；4)对第二混合反应器得到的混合液进行过滤，过滤后的溶液经熟化聚合、沉降制得液体聚合氯化铝；其中第一混合反应器和第二混合反应器均呈管道状，水平设置，内部设置有螺旋输送轴，螺旋输送轴水平设置，将混合液从管道一端输送至至另一端，并搅拌。2.根据权利要求1所述的危废弃物铝灰中氨氮连续回收方法，其特征在于：所述第一混合反应器一端设置有进料口和氢氧化钠溶液注入口，另一端设置有出料口和排气口，进料口连接混合池；所述第二混合反应器一端设置有进料口和盐酸注入口，另一端设置有出料口和排气口，进料口连接第一混合反应器的出料口；螺旋输送轴与混合反应器内壁之间设置有机械密封机构。3.根据权利要求2所述的危废弃物铝灰中氨氮连续回收方法，其特征在于：所述混合池包括池体，池体中设置有搅拌轴；所述池体顶部设置有铝灰加料口和注水口，所述铝灰加料口上方设置有料仓用于放置铝灰；料仓底部设置有排料口，在排料口设置有一级阀门，在一级阀门上方设置有二级阀门，一级阀门和二级阀门之间形成缓存仓；其中一级阀门和二级二阀门在同一时间最多只有一个打开；且一级阀门和二级阀门均每隔一段时间打开一次。4.根据权利要求1所述的危废弃物铝灰中氨氮连续回收方法，其特征在于：所述第一混合反应器的排气口溢出的气体通入盐酸中。5.根据权利要求1所述的危废弃物铝灰中氨氮连续回收方法，其特征在于：所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠与铝灰按质量比1:10～20通入混合反应器中。6.根据权利要求1所述的危废弃物铝灰中氨氮连续回收方法，其特征在于：所述盐酸溶液为的溶度为10～20％。

技术总结
本发明公开了一种利用铝灰连续生产聚合氯化铝的方法，首先在混合池中将铝灰与水混合搅拌成泥浆状，再将其注入第一混合反应器的进料口，同时注入氢氧化钠溶液；将第一混合反应器中得到的混合液通入第二混合反应器中，同时在第二混合反应器中注入盐酸；对第二混合反应器得到的混合液进行过滤，过滤后的溶液经熟化聚合、沉降制得液体聚合氯化铝；其中第一混合反应器和第二混合反应器均呈管道状，水平设置，内部设置有螺旋输送轴，螺旋输送轴水平设置，将混合液从管道一端输送至另一端，并搅拌。本发明实现铝灰的连续处理的同时，现实氨氮的连续回收，并制得PAC,实现资源化利用，工业连续生产的可操作性强。续生产的可操作性强。续生产的可操作性强。


技术研发人员：李风亭 王颖 顾逸凡 孔涛 李泽坤
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/7/21