一种利用二次铝灰制造聚合氯化铝的生产工艺的制作方法

1.本发明涉及铝加工技术领域，特别涉及一种利用二次铝灰制造聚合氯化铝的生产工艺。


背景技术：

2.铝灰是电解铝、铸造铝、再生铝冶金熔融过程中漂浮在铝液上层的浮渣、撇渣，铝灰（渣）是以金属铝和非金属氧化物为主。我国作为世界上最大的金属铝生产国和消费国，每年产生的铝灰量约为200万吨。每回收1吨的再生铝将产生100～300kg的铝灰，随着循环经济的深入发展，再生铝的产量将越来越大，相应产生的铝灰渣也随之增加。
3.再生铝二次铝灰中含有大量盐类、金属单质和金属化合物等，直接排放到环境中会对人体健康和生态环境构成巨大的威胁，2021版《国家危险废物名录》明确将再生铝二次铝灰列入危险废物名录。同时，再生铝二次铝灰中含有大量的铝资源，其中铝主要以al、al2o3、aln、mgal2o4等形式存在，具有较高的综合利用价值。
4.目前，对铝灰的综合利用途径主要有：回收铝、回收盐、回收氧化铝、合成净水剂、合成耐火材料以及用于路用及建筑材料等。在铝灰制备氯化铝的过程中会产生氢气，导致生产过程中存在危险，因此需要优化工艺，尽量减少氢气的产生。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的主要问题是，针对上述问题提供一种利用二次铝灰制造聚合氯化铝的生产工艺，反应平和，不会产生爆炸。
6.本发明是通过如下技术方案实施的：一种利用二次铝灰制造聚合氯化铝的生产工艺，包括以下步骤：一种利用二次铝灰制造聚合氯化铝的生产工艺，包括以下步骤：s1取二次铝灰进行初步研磨，将研磨后的二次铝灰加入反应釜中进行反应，酸解后得到母液；s2将s1中制备的母液加入反应釜中，母液的体积占反应釜体积的25%，再加入母液质量13%的二次铝灰，再加入占母液体积63%的质量浓度为25-30%的盐酸，优选制备质量浓度为28.6%的盐酸；s3将s2中的步骤重复操作1-3次，加料完成后反应釜搅拌反应8-10小时，反应时温度保持在5-100摄氏度之间；s4将s3中反应得到的反应液输送至压滤机压滤得到氯化铝溶液；s5将s4得到的氯化铝溶液输送至复配罐中，再加入铝酸钙粉；氯化铝溶液与铝酸钙粉反应得到聚合氯化铝，待聚合反应结束后，将混合溶液输送至压滤机压滤得到聚合氯化铝。
7.其中，s1取质量浓度为30%的盐酸加入酸解池中，加水稀释到质量浓度为21.4%的盐酸备用；将质量浓度为21.4%的盐酸加入反应釜中，加入二次铝灰配置成质量浓度为
28.6%的一次混合浆料；其中，在一次混合浆料中加入质量浓度为21.4%的盐酸，然后再加入二次铝灰配置成质量浓度为28.6%的二次混合浆料；保持反应釜内ph值为4.2-4.5，反应12-13h；待反应结束后，将反应后溶液输送至压滤机过滤，滤液为母液。
8.进一步，所述母液在常压下反应，反应温度保持在5-100摄氏度之间。
9.进一步，所述二次铝灰包括以下质量比的组分：氧化铝80%，氮化铝12%，氯化钠和氯化钾5%，单质铝2%。
10.进一步，步骤s5中，控制反应温度为60-100摄氏度，常压反应3-4小时。
11.本发明具有显著的有益效果：本发明工艺简单，原料成本低，环保无污染，对设备的防腐蚀性要求低，在制备过程中不会产生氢气聚集，防止了传统工艺生产过程中极易发生爆炸的问题，更加安全，适合于工业化生产。
具体实施方式
12.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
13.实施例1一种利用二次铝灰制造聚合氯化铝的生产工艺，包括以下步骤：s1取二次铝灰进行初步研磨，将研磨后的二次铝灰加入反应釜中进行反应，酸解后得到母液；母液的配置方法具体如下：取质量浓度为30%的盐酸加入酸解池中，加水稀释到质量浓度为21.4%的盐酸备用；将质量浓度为21.4%的盐酸加入反应釜中，加入二次铝灰配置成质量浓度为28.6%的一次混合浆料；在一次混合浆料中加入质量浓度为21.4%的盐酸，然后再加入二次铝灰配置成质量浓度为28.6%的二次混合浆料；保持反应釜内ph值为4.2，反应13h；待反应结束后，将反应后溶液输送至压滤机过滤，滤液为母液。
14.其中，母液在常压下反应，反应温度保持在5-100摄氏度之间，优先选取60摄氏度。
15.二次铝灰中存在一定量的铝金属，盐酸与单质金属铝反应生成的氢气由排风机排到室外，为控制氢气产生量，避免因氢气聚集产生爆炸，需控制加入铝灰速度，以产生的氢气能全部排出还有剩余排风量为准。
16.由于本工艺是将二次铝灰加入到盐酸中，二次铝灰单次加入量远小于盐酸，其中的单质金属铝迅速反应，氢气可以及时排除；传统工艺铝灰浮于酸液上，铝灰颗粒附着在氢气气泡上，极易导致大量氢气积聚；本工艺先制作母液，避免了上述情况；s2将s1中制备的母液加入反应釜中，母液的体积占反应釜体积的25%，再加入母液质量13%的二次铝灰，再加入占母液体积63%的质量浓度为25-30%的盐酸；s3将s2中的步骤重复操作1-3次，优选重复操作2次；加料完成后反应釜搅拌反应8-10小时，反应时温度保持在5-100摄氏度之间，优选室温或者60摄氏度；
s4将s3中反应得到的反应液输送至压滤机压滤得到氯化铝溶液；s5将s4得到的氯化铝溶液输送至复配罐中，再加入铝酸钙粉；氯化铝溶液与铝酸钙粉反应得到聚合氯化铝，待聚合反应结束后，将混合溶液输送至压滤机压滤得到聚合氯化铝。
17.本工艺中，二次铝灰包括以下质量比的组分：氧化铝80%，氮化铝12%，氯化钠和氯化钾5%，单质铝2%。
18.进一步，步骤s5中，控制反应温度为60-100摄氏度，常压反应4小时。
19.二次铝灰中的氮化铝和盐酸、水反应生成氢氧化铝和氯化铵，生成氢氧化铝和氯化铵的反应完成后，氢氧化铝和氯化铵继续与盐酸和水反应生成氯化铝、氯化铵和水。
20.二次铝灰中的氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水。
21.二次铝灰中的氮化铝、氧化铝和盐酸反应生成氢氧化铝、氯化铵的过程中会同时水解产生氢氧根离子，氢氧根离子和铝离子反应生成氢氧化铝，氢氧化铝再和盐酸反应生成氯化铝和水，从而避免了单质金属铝直接与盐酸反应生成大量氢气无法快速排空的问题，解决了氢气聚集爆炸安全隐患，解决了现有用铝灰和盐酸生成聚合氯化氢受盐酸与金属铝反应生成氢气，控制产生氢气量，被迫减少进料量，产量低、投入和产出性价比过低的问题。
22.实施例2一种利用二次铝灰制造聚合氯化铝的生产工艺，包括以下步骤：s1取二次铝灰进行初步研磨，将研磨后的二次铝灰加入反应釜中进行反应，酸解后得到母液；母液的配置方法具体如下：取质量浓度为30%的盐酸加入酸解池中，加水稀释到质量浓度为21.4%的盐酸备用；将质量浓度为21.4%的盐酸加入反应釜中，加入二次铝灰配置成质量浓度为28.6%的一次混合浆料；在一次混合浆料中加入质量浓度为21.4%的盐酸，然后再加入二次铝灰配置成质量浓度为28.6%的二次混合浆料；保持反应釜内ph值为4.5，反应12h；待反应结束后，将反应后溶液输送至压滤机过滤，滤液为母液。
23.其中，母液在常压下反应，反应温度保持在100摄氏度。
24.二次铝灰中存在一定量的铝金属，盐酸与单质金属铝反应生成的氢气由排风机排到室外，为控制氢气产生量，避免因氢气聚集产生爆炸，需控制加入铝灰速度，以产生的氢气能全部排出还有剩余排风量为准。
25.由于本工艺是将二次铝灰加入到盐酸中，二次铝灰单次加入量远小于盐酸，其中的单质金属铝迅速反应，氢气可以及时排除；传统工艺铝灰浮于酸液上，铝灰颗粒附着在氢气气泡上，极易导致大量氢气积聚；本工艺先制作母液，避免了上述情况；s2将s1中制备的母液加入反应釜中，母液的体积占反应釜体积的25%，再加入母液质量13%的二次铝灰，再加入占母液体积63%的质量浓度为30%的盐酸；s3将s2中的步骤重复操作3次，加料完成后反应釜搅拌反应8-10小时，反应时温度保持在80摄氏度；s4将s3中反应得到的反应液输送至压滤机压滤得到氯化铝溶液；
s5将s4得到的氯化铝溶液输送至复配罐中，再加入铝酸钙粉；氯化铝溶液与铝酸钙粉反应得到聚合氯化铝，待聚合反应结束后，将混合溶液输送至压滤机压滤得到聚合氯化铝。
26.本工艺中，二次铝灰包括以下质量比的组分：氧化铝80%，氮化铝12%，氯化钠和氯化钾5%，单质铝2%。
27.进一步，步骤s5中，控制反应温度为60-100摄氏度，常压反应3-4小时。
28.二次铝灰中的氮化铝和盐酸、水反应生成氢氧化铝和氯化铵，生成氢氧化铝和氯化铵的反应完成后，氢氧化铝和氯化铵继续与盐酸和水反应生成氯化铝、氯化铵和水。
29.二次铝灰中的氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水。
30.二次铝灰中的氮化铝、氧化铝和盐酸反应生成氢氧化铝、氯化铵的过程中会同时水解产生氢氧根离子，氢氧根离子和铝离子反应生成氢氧化铝，氢氧化铝再和盐酸反应生成氯化铝和水，从而避免了单质金属铝直接与盐酸反应生成大量氢气无法快速排空的问题，解决了氢气聚集爆炸安全隐患，解决了现有用铝灰和盐酸生成聚合氯化氢受盐酸与金属铝反应生成氢气，控制产生氢气量，被迫减少进料量，产量低、投入和产出性价比过低的问题。
31.实施例3一种利用二次铝灰制造聚合氯化铝的生产工艺，包括以下步骤：s1取二次铝灰进行初步研磨，将研磨后的二次铝灰加入反应釜中进行反应，酸解后得到母液；母液的配置方法具体如下：取质量浓度为30%的盐酸加入酸解池中，加水稀释到质量浓度为20%的盐酸备用；将质量浓度为20%的盐酸加入反应釜中，加入二次铝灰配置成质量浓度为28.6%的一次混合浆料；在一次混合浆料中加入质量浓度为20%的盐酸，然后再加入二次铝灰配置成质量浓度为28.6%的二次混合浆料；保持反应釜内ph值为4.5，反应12h；待反应结束后，将反应后溶液输送至压滤机过滤，滤液为母液。
32.其中，母液在常压下反应，反应温度保持在100摄氏度。
33.二次铝灰中存在一定量的铝金属，盐酸与单质金属铝反应生成的氢气由排风机排到室外，为控制氢气产生量，避免因氢气聚集产生爆炸，需控制加入铝灰速度，以产生的氢气能全部排出还有剩余排风量为准。
34.由于本工艺是将二次铝灰加入到盐酸中，二次铝灰单次加入量远小于盐酸，其中的单质金属铝迅速反应，氢气可以及时排除；传统工艺铝灰浮于酸液上，铝灰颗粒附着在氢气气泡上，极易导致大量氢气积聚；本工艺先制作母液，避免了上述情况；s2将s1中制备的母液加入反应釜中，母液的体积占反应釜体积的25%，再加入母液质量13%的二次铝灰，再加入占母液体积63%的质量浓度为30%的盐酸；s3将s2中的步骤重复操作3次，加料完成后反应釜搅拌反应8-10小时，反应时温度保持在80摄氏度；s4将s3中反应得到的反应液输送至压滤机压滤得到氯化铝溶液；s5将s4得到的氯化铝溶液输送至复配罐中，再加入铝酸钙粉；氯化铝溶液与铝酸
钙粉反应得到聚合氯化铝，待聚合反应结束后，将混合溶液输送至压滤机压滤得到聚合氯化铝。
35.本工艺中，二次铝灰包括以下质量比的组分：氧化铝80%，氮化铝12%，氯化钠和氯化钾5%，单质铝2%。
36.进一步，步骤s5中，控制反应温度为60-100摄氏度，常压反应3-4小时。
37.二次铝灰中的氮化铝和盐酸、水反应生成氢氧化铝和氯化铵，生成氢氧化铝和氯化铵的反应完成后，氢氧化铝和氯化铵继续与盐酸和水反应生成氯化铝、氯化铵和水。
38.二次铝灰中的氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水。
39.二次铝灰中的氮化铝、氧化铝和盐酸反应生成氢氧化铝、氯化铵的过程中会同时水解产生氢氧根离子，氢氧根离子和铝离子反应生成氢氧化铝，氢氧化铝再和盐酸反应生成氯化铝和水，从而避免了单质金属铝直接与盐酸反应生成大量氢气无法快速排空的问题，解决了氢气聚集爆炸安全隐患，解决了现有用铝灰和盐酸生成聚合氯化氢受盐酸与金属铝反应生成氢气，控制产生氢气量，被迫减少进料量，产量低、投入和产出性价比过低的问题。
40.实施例4一种利用二次铝灰制造聚合氯化铝的生产工艺，包括以下步骤：s1取二次铝灰进行初步研磨，将研磨后的二次铝灰加入反应釜中进行反应，酸解后得到母液；母液的配置方法具体如下：取质量浓度为30%的盐酸加入酸解池中，加水稀释到质量浓度为22%的盐酸备用；将质量浓度为22%的盐酸加入反应釜中，加入二次铝灰配置成质量浓度为28.6%的一次混合浆料；在一次混合浆料中加入质量浓度为22%的盐酸，然后再加入二次铝灰配置成质量浓度为28.6%的二次混合浆料；保持反应釜内ph值为4.5，反应12h；待反应结束后，将反应后溶液输送至压滤机过滤，滤液为母液。
41.其中，母液在常压下反应，反应温度保持在100摄氏度。
42.二次铝灰中存在一定量的铝金属，盐酸与单质金属铝反应生成的氢气由排风机排到室外，为控制氢气产生量，避免因氢气聚集产生爆炸，需控制加入铝灰速度，以产生的氢气能全部排出还有剩余排风量为准。
43.由于本工艺是将二次铝灰加入到盐酸中，二次铝灰单次加入量远小于盐酸，其中的单质金属铝迅速反应，氢气可以及时排除；传统工艺铝灰浮于酸液上，铝灰颗粒附着在氢气气泡上，极易导致大量氢气积聚；本工艺先制作母液，避免了上述情况；s2将s1中制备的母液加入反应釜中，母液的体积占反应釜体积的25%，再加入母液质量13%的二次铝灰，再加入占母液体积63%的质量浓度为30%的盐酸；s3将s2中的步骤重复操作3次，加料完成后反应釜搅拌反应8-10小时，反应时温度保持在80摄氏度；s4将s3中反应得到的反应液输送至压滤机压滤得到氯化铝溶液；s5将s4得到的氯化铝溶液输送至复配罐中，再加入铝酸钙粉；氯化铝溶液与铝酸钙粉反应得到聚合氯化铝，待聚合反应结束后，将混合溶液输送至压滤机压滤得到聚合氯
化铝。
44.本工艺中，二次铝灰包括以下质量比的组分：氧化铝80%，氮化铝12%，氯化钠和氯化钾5%，单质铝2%。
45.进一步，步骤s5中，控制反应温度为60-100摄氏度，常压反应3-4小时。
46.二次铝灰中的氮化铝和盐酸、水反应生成氢氧化铝和氯化铵，生成氢氧化铝和氯化铵的反应完成后，氢氧化铝和氯化铵继续与盐酸和水反应生成氯化铝、氯化铵和水。
47.二次铝灰中的氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水。
48.二次铝灰中的氮化铝、氧化铝和盐酸反应生成氢氧化铝、氯化铵的过程中会同时水解产生氢氧根离子，氢氧根离子和铝离子反应生成氢氧化铝，氢氧化铝再和盐酸反应生成氯化铝和水，从而避免了单质金属铝直接与盐酸反应生成大量氢气无法快速排空的问题，解决了氢气聚集爆炸安全隐患，解决了现有用铝灰和盐酸生成聚合氯化氢受盐酸与金属铝反应生成氢气，控制产生氢气量，被迫减少进料量，产量低、投入和产出性价比过低的问题。
49.实施例5一种利用二次铝灰制造聚合氯化铝的生产工艺，包括以下步骤：s1取二次铝灰进行初步研磨，将研磨后的二次铝灰加入反应釜中进行反应，酸解后得到母液；母液的配置方法具体如下：取质量浓度为30%的盐酸加入酸解池中，加水稀释到质量浓度为25%的盐酸备用；将质量浓度为25%的盐酸加入反应釜中，加入二次铝灰配置成质量浓度为28.6%的一次混合浆料；在一次混合浆料中加入质量浓度为25%的盐酸，然后再加入二次铝灰配置成质量浓度为28.6%的二次混合浆料；保持反应釜内ph值为4.5，反应12h；待反应结束后，将反应后溶液输送至压滤机过滤，滤液为母液。
50.其中，母液在常压下反应，反应温度保持在100摄氏度。
51.二次铝灰中存在一定量的铝金属，盐酸与单质金属铝反应生成的氢气由排风机排到室外，为控制氢气产生量，避免因氢气聚集产生爆炸，需控制加入铝灰速度，以产生的氢气能全部排出还有剩余排风量为准。
52.由于本工艺是将二次铝灰加入到盐酸中，二次铝灰单次加入量远小于盐酸，其中的单质金属铝迅速反应，氢气可以及时排除；传统工艺铝灰浮于酸液上，铝灰颗粒附着在氢气气泡上，极易导致大量氢气积聚；本工艺先制作母液，避免了上述情况；s2将s1中制备的母液加入反应釜中，母液的体积占反应釜体积的25%，再加入母液质量13%的二次铝灰，再加入占母液体积63%的质量浓度为30%的盐酸；s3将s2中的步骤重复操作3次，加料完成后反应釜搅拌反应8-10小时，反应时温度保持在80摄氏度；s4将s3中反应得到的反应液输送至压滤机压滤得到氯化铝溶液；s5将s4得到的氯化铝溶液输送至复配罐中，再加入铝酸钙粉；氯化铝溶液与铝酸钙粉反应得到聚合氯化铝，待聚合反应结束后，将混合溶液输送至压滤机压滤得到聚合氯化铝。
53.本工艺中，二次铝灰包括以下质量比的组分：氧化铝80%，氮化铝12%，氯化钠和氯化钾5%，单质铝2%。
54.进一步，步骤s5中，控制反应温度为60-100摄氏度，常压反应3-4小时。
55.二次铝灰中的氮化铝和盐酸、水反应生成氢氧化铝和氯化铵，生成氢氧化铝和氯化铵的反应完成后，氢氧化铝和氯化铵继续与盐酸和水反应生成氯化铝、氯化铵和水。
56.二次铝灰中的氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水。
57.二次铝灰中的氮化铝、氧化铝和盐酸反应生成氢氧化铝、氯化铵的过程中会同时水解产生氢氧根离子，氢氧根离子和铝离子反应生成氢氧化铝，氢氧化铝再和盐酸反应生成氯化铝和水，从而避免了单质金属铝直接与盐酸反应生成大量氢气无法快速排空的问题，解决了氢气聚集爆炸安全隐患，解决了现有用铝灰和盐酸生成聚合氯化氢受盐酸与金属铝反应生成氢气，控制产生氢气量，被迫减少进料量，产量低、投入和产出性价比过低的问题。