本发明专利技术公开了用于对氧化铝生产中的碱性料液进行电渗析和电解电渗析集成处理的装置及处理方法，特征是采用公用的料液室罐和碱回收室罐，将电渗析装置和电解电渗析装置联系起来，形成一个对氧化铝生产中碱性料液进行分离的集成装置，利用其中的电渗析装置对碱性料液进行初步分离，再通过电解电渗析装置进行深度分离，可以结合电渗析能直接分离OH-离子和分离速度快等优点和电解电渗析“零”铝泄漏率的优势，用较低能耗对碱性料液中的氢氧化钠和偏铝酸钠进行有效分离，获得高的碱回收率和低的铝泄漏率。对后续晶种沉淀工序的意义在于，可以提高氢氧化铝的产率、减少时间、降低能耗，也可以大幅提高母液中碱的纯度和浓度，有利于其循环使用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，特征是采用公用的料液室罐和碱回收室罐，将电渗析装置和电解电渗析装置联系起来，形成一个对氧化铝生产中碱性料液进行分离的集成装置，利用其中的电渗析装置对碱性料液进行初步分离，再通过电解电渗析装置进行深度分离，可以结合电渗析能直接分离0H_离子和分离速度快等优点和电解电渗析“零”铝泄漏率的优势，用较低能耗对碱性料液中的氢氧化钠和偏铝酸钠进行有效分离，获得高的碱回收率和低的铝泄漏率。对后续晶种沉淀工序的意义在于，可以提局氧氧化铝的产率、减少时间、降低能耗，也可以大幅提高母液中碱的纯度和浓度，有利于其循环使用。【专利说明】用于对氧化铝生产中的碱性料液进行电渗析和电解电渗析 集成处理的装置及处理方法
本专利技术属于氧化铝生产中碱性料液的分离
，具体涉及对该碱性料液进行 电渗析和电解电渗析集成处理方法和装置。
技术介绍
氧化铝的生产方法主要有拜耳法、碱石灰烧结法和拜耳-烧结联合法等。其中，拜 耳法一直是生产氧化铝的主要方法，产量约占全世界氧化铝总产量的95 %，原理是先对铝 土矿进行粉碎、湿磨，然后用苛性钠（NaOH)溶液加热溶出铝土矿中的氧化铝，分离残渣（赤 泥）后，得到含有氢氧化钠和偏铝酸钠的碱性料液。对该碱性料液的处理过程一般为：降低 温度，加入氢氧化铝作晶种，经长时间搅拌，偏铝酸钠分解析出氢氧化铝沉淀。经过过滤，液 相即含有NaOH的母液适当处理后返回铝土矿的湿磨、溶出等工序；而固相，即氢氧化铝沉 淀则进行洗涤，于950-1200°C煅烧，得到氧化铝成品。以上过程中，在引入晶种分解偏铝酸 钠之前，没有对碱性料液进行分离浓缩，料液中碱即NaOH含量非常高，不利于偏铝酸钠的 分解，除需要长时间搅拌，消耗能源、延长工艺流程以外，分解程度也会受到明显影响，由此 氢氧化铝的产率也会降低。此外，过滤后的母液会残留较多偏铝酸钠组分，碱的纯度不高， 进而影响母液的循环使用。 针对以上问题，已公布的一项中国专利（CN 104016388A)提出在引入晶种之前， 用电渗析膜分离装置对碱性料液中的氢氧化钠和偏铝酸钠进行分离，并验证了膜分离的可 行性。分离前期即碱回收率较低时，分离速度较快，能耗较低，铝泄漏率也不高。例如，当使 用7张有效面积为20cm 2的离子交换膜时，运行3小时碱回收率为60-70%，能耗为?3kW h/kg，铝泄漏率为?15%。然而分离后期由于料液中碱浓度明显下降，偏铝酸根离子通过膜 的速度加快，所以铝泄漏率会快速升高，分离效率明显下降。例如，当碱回收率达到81. 6% 时，铝泄漏率高达25. 5%，所以不得不提前终止分离。因此，碱回收率和回收碱液浓度无法 进一步提高，回收的碱液不能直接进行循环使用，还需加入新碱（NaOH)，提高了生产成本， 也增加了化学品的消耗。 美国专利US 5, 141，610和US 5, 198, 085报道了用电解电渗析的方法对铝及铝合 金的蚀刻废液进行处理。该蚀刻液的主要成分为氢氧化钠和偏铝酸钠等，与氧化铝生产中 碱性料液成分类似。运行过程中，废液通入阳极室或反应室，在直流电场的作用下，其中的 OiT离子电解生成氧气，或者与电极反应生成的H +离子中和生成水；钠离子通过阳离子交换 膜迁移到阴极室，与阴极室电解水产生的0Γ离子结合，生成NaOH ;偏铝酸根离子则保持在 阳极室或反应室，泄漏率接近为零。由于运行过程中该室离子浓度明显下降，为降低后期膜 堆电阻和运行电压，需引入强电解质溶液如Na 2SO4。到运行后期，随着NaOH浓度降低，偏铝 酸根等离子会逐渐水解生成固态沉淀如氢氧化铝，间歇性的将该室中所有组分抽出，通过 冷却、结晶和过滤等过程将氢氧化铝等沉淀分离，溶液则返回继续进行电解电渗析实验，一 直到Na +离子（包括NaOH和偏铝酸钠离解出的所有Na+离子）回收率接近100%。该法对 碱的回收率很高，铝泄漏率接近为零。但是操作过程为间歇、不连续的，不利于实际生产过 程。在阳极室或反应室中引入的强电解质溶液虽然能明显降低运行电压，但是不利于氢氧 化铝沉淀后续的分离和提纯等过程。另外，同一批废液反复进行电解电渗析分离，在阳极室 或反应室中反复产生的氢氧化铝等沉淀还会对膜造成较为严重的污染，所以难以适用于铝 含量较高的碱性料液的处理。此外，废液中的MT离子不能被直接回收利用，相反，需要通 过电极反应生成0Γ离子，过程较为复杂，分离时间较长。 因此，目前报道的电渗析过程具有分离速度较快，可直接分离、利用OiT离子的优 点，在分离前期铝泄漏率较低，但是在深度分离时存在高铝泄漏的缺陷，所以无法获得较高 的碱回收率；电解电渗析在深度分离时具有"零"铝泄漏率的优势，可以达到很高的碱回收 率，但存在污染较为严重，不能直接分离、利用0Γ离子等缺陷。至今尚无通过电渗析和电 解电渗析集成的方法分离氧化铝生产时碱性料液中氢氧化钠和偏铝酸钠的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种用电渗析和电解电渗析集成装置对氧化铝生产时碱性 料液中的氢氧化钠和偏铝酸钠进行分离的方法和装置，以克服现有技术的上述缺陷。 为实现上述专利技术的目的，采用如下技术方案： 本专利技术用于对氧化铝生产中的碱性料液进行电渗析和电解电渗析集成处理的装 置，其特征在于：由电渗析装置和电解电渗析装置构成： 所述电渗析装置由膜堆-ED以及分别通过ED前夹板和ED后夹板固定在所述膜 堆-ED两侧的ED阴电极和ED阳电极构成；所述膜堆-ED由阳离子交换膜和阴离子交换膜交 替间隔排列构成（阳离子交换膜和阴离子交换膜交替叠压后加上垫片等辅助材料组成）， 且靠近ED阴电极和ED阳电极的离子交换膜均为阳离子交换膜，ED阴电极和与其相邻的阳 离子交换膜之间形成ED阴极室，ED阳电极和与其相邻的阳离子交换膜之间形成ED阳极室， 在ED阴极室到ED阳极室之间由交替间隔排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成一个或 多个ED料液室和ED碱回收室的重复单元；所述ED阴极室和所述ED阳极室串联，且所述 ED阴极室和所述ED阳极室的ED电极室进口和ED电极室出口分别通过硅胶管连通于电极 室罐内部，ED料液室的ED料液室进口和ED料液室出口分别通过硅胶管连通于料液室罐内 部，ED碱液室的ED碱回收室进口和ED碱回收室出口分别通过硅胶管连通于碱回收室罐的 内部，电极室罐、料液室罐及碱回收室罐内溶液进入电渗析装置中的流量分别通过ED电极 室蠕动泵、ED料液室蠕动泵及ED碱回收室蠕动泵控制，形成ED电极室循环回路、ED料液室 循环回路和ED碱回收室循环回路三个各自独立的循环回路；所述ED阴电极和ED阳电极分 别通过导线连接ED直流电源的负极和正极； 所述电解电渗析装置由膜堆-EED以及分别通过EED前夹板和EED后夹板固定在 所述膜堆-EED两侧的EED阴电极和EED阳电极构成；所述电解电渗析装置中的膜堆-EED 由阳离子交换膜、垫片和流道格网组成，其中EED阳电极和阳离子交换膜形成EED料液室， EED阴电极和阳离子交换膜形成EED碱回收室；所述EED料液室的EED料液室进口和EED料 液室出口分别通过硅胶管连通于料液室罐内部，所述EED碱回收室的EED碱回收室进口和 本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于对氧化铝生产中的碱性料液进行电渗析和电解电渗析集成处理的装置，其特征在于：由电渗析装置(1)和电解电渗析装置(2)构成：所述电渗析装置(1)由膜堆‑ED(31)以及分别通过ED前夹板(27)和ED后夹板(28)固定在所述膜堆‑ED(31)两侧的ED阴电极(13)和ED阳电极(14)构成；所述膜堆‑ED(31)由阳离子交换膜和阴离子交换膜交替间隔排列构成，且靠近ED阴电极(13)和ED阳电极(14)的离子交换膜均为阳离子交换膜，ED阴电极(13)和与其相邻的阳离子交换膜之间形成ED阴极室，ED阳电极(14)和与其相邻的阳离子交换膜之间形成ED阳极室，在ED阴极室到ED阳极室之间由交替间隔排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成一个或多个ED料液室和ED碱回收室的重复单元；所述ED阴极室和所述ED阳极室串联，且所述ED阴极室和所述ED阳极室的ED电极室进口(17)和ED电极室出口(18)分别通过硅胶管连通于电极室罐(5)内部，ED料液室的ED料液室进口(19)和ED料液室出口(20)分别通过硅胶管连通于料液室罐(6)内部，ED碱液室的ED碱回收室进口(21)和ED碱回收室出口(22)分别通过硅胶管连通于碱回收室罐(7)的内部，电极室罐(5)、料液室罐(6)及碱回收室罐(7)内溶液进入电渗析装置(1)中的流量分别通过ED电极室蠕动泵(8)、ED料液室蠕动泵(9)及ED碱回收室蠕动泵(10)控制，形成ED电极室循环回路、ED料液室循环回路和ED碱回收室循环回路三个各自独立的循环回路；所述ED阴电极(13)和ED阳电极(14)分别通过导线连接ED直流电源(3)的负极和正极；所述电解电渗析装置(2)由膜堆‑EED(32)以及分别通过EED前夹板(29)和EED后夹板(30)固定在所述膜堆‑EED(32)两侧的EED阴电极(15)和EED阳电极(16)构成；所述电解电渗析装置(2)中的膜堆‑EED(32)由阳离子交换膜、垫片和流道格网组成，其中EED阳电极(16)和阳离子交换膜形成EED料液室，EED阴电极(15)和阳离子交换膜形成EED碱回收室；所述EED料液室的EED料液室进口(23)和EED料液室出口(24)分别通过硅胶管连通于料液室罐(6)内部，所述EED碱回收室的EED碱回收室进口(25)和EED碱回收室出口(26)分别通过硅胶管连通于碱回收室罐(7)的内部，料液室罐(6)和碱回收室罐(7)内溶液进入电解电渗析装置(2)中的流量分别通过EED料液室蠕动泵(11)和EED碱回收室蠕动泵(12)控制，形成EED料液室循环回路和EED碱回收室循环回路两个各自独立的循环回路，所述EED阴电极(15)和EED阳电极(16)分别通过导线连接EED直流电源(4)的负极和正极；所述电渗析装置(1)和所述电解电渗析装置(2)公用料液室罐(6)和碱回收室罐(7)，构成对氧化铝生产中的碱性料液进行电渗析和电解电渗析集成处理的装置。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴翠明，颜海洋，吴永会，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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