一种利用废盐酸和铝灰生产聚合氯化铝净水剂的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用废盐酸和铝灰生产聚合氯化铝净水剂的方法，该方法以电解铝产生的固体废弃物铝灰以及高铝粉煤灰资源化利用过程产生的废盐酸为原料，经溶解反应制得含铝溶液；然后向含铝溶液中加入碱性盐或碱，进行聚合反应制得初级产品；初级产品经陈化得到聚合氯化铝液体产品。本发明专利技术不仅可解决固体废弃物污染和废水排放的问题，且可制备符合国家标准(GB15892-2009)的指标要求的聚合氯化铝产品，具有良好的经济、社会价值。

Method for producing polyaluminium chloride water purifying agent by utilizing waste hydrochloric acid and aluminium ash

The invention relates to a method of using waste hydrochloric acid and aluminum ash production of poly aluminum chloride water purifying agent, using waste hydrochloric acid produced in the process of this method in aluminum solid waste aluminum ash and high alumina fly ash resources as raw material, through dissolving reaction to prepare aluminum solution; then adding alkaline salt or alkali solution to aluminum and for polymerization of primary products; primary products are poly aluminum chloride liquid products after aging. The invention not only can solve the problem of solid waste pollution and wastewater discharge, but also can produce the polyaluminium chloride product conforming to the requirements of the national standard (GB15892-2009), and has good economic and social value.

【技术实现步骤摘要】
一种利用废盐酸和铝灰生产聚合氯化铝净水剂的方法
本专利技术涉及一种净水剂的制备方法，尤其涉及一种利用废盐酸和铝灰渣生产聚合氯化铝絮凝剂的方法。
技术介绍
高铝粉煤灰是内蒙古中部、山西北部地区高铝煤炭在火力发电厂经燃烧发电后产生的固体废弃物，含有大量的氧化铝和氧化硅等资源，现有资源利用率较低，大量未利用的高铝粉煤灰不仅污染环境还会造成巨大的资源浪费。目前高铝粉煤灰的资源化利用主要集中在氧化铝的提取，碱法和酸法工艺是高铝粉煤灰提取氧化铝的主要工艺，而酸法工艺会产生大量含酸废液，难以处理。铝灰是电解铝生产工艺中产生的熔渣经冷却后的产物，一般每生产1t铝产生30～50kg铝灰。目前铝灰的回收率低，处理难度大，但铝灰中氧化铝含量可达40～50％，具有较大的利用价值。因此，以废酸液和铝灰协同利用制备聚合氯化铝絮凝剂在废弃物消纳及资源化利用方面具有良好的现实意义。聚合氯化铝具有混凝能力强、用量少、净水效能高、适应力强等特点，是当前水处理领域最常用的无机高分子絮凝剂，被广泛应用于饮用水、工业用水和污水等的处理。现有制备聚合氯化铝的方法一般以低品位铝土矿物、含铝较低的矿物和固体废弃物作为铝源，以工业盐酸为氯源。CN101531388A公开了一种聚合氯化铝的生产配方及工艺，以铝矾土和工业盐酸为原料制备聚合氯化铝净水剂；CN101279755A公开了一种钙型聚合氯化铝净水剂的制备方法，以活化的高岭土和盐酸作为原料制备聚合氯化铝净水剂；CN104724744A公开了一种以粉煤灰为原料研制固态聚合氯化铝絮凝剂的方法，以焙烧活化的粉煤灰和工业盐酸作为原料，制备聚合氯化铝净水剂。CN102295305A公开了一种以铝灰为原料制备聚合氯化铝的方法，先向铝灰中加入工业盐酸进行反应，然后向溶液中加入铝酸钙制备聚合氯化铝净水剂，该工艺难以实现一步溶出达到所需氧化铝浓度，还需加入铝酸钙补充铝源再次进行反应。CN102674422A公开了一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，以铝灰、工业盐酸为主要原料进行溶出反应，以生石灰、铝酸钙或铝灰作为调节剂，调节液体盐基度。该工艺所用盐酸浓度为20％，与铝灰反应剧烈，不易控制，且酸耗和水耗较大；以生石灰做调节剂与液体反应极易生成沉淀，以铝粉做调节剂反应剧烈不易操控，很难制备合格产品。本专利技术以高铝粉煤灰资源化利用产生的废盐酸为原料，酸浓度较低，反应条件温和，反应容易控制，且酸耗较低无水耗，调节剂选择容易制备合格的聚合氯化铝产品。为解决现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种利用废盐酸和铝灰生产聚合氯化铝净水剂的方法，本专利技术一方面以铝灰和废盐酸作为原料添加少量新鲜酸进行溶出反应，一步溶出使氧化铝浓度达到标准要求；另一方面在聚合反应过程中通过加入调节剂，促进聚合氯化铝的快速生成，保证产品稳定性。以本专利技术所述方法制备聚合氯化铝净水剂，原料成本低，废弃物消纳量大，产品符合国家标准(GB15892-2009)的指标要求，现实意义巨大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用废盐酸和铝灰生产聚合氯化铝净水剂的方法，采用酸法处理高铝粉煤灰产生的废液和固体废弃物铝灰作为原料生产聚合氯化铝净水剂，该方法不仅可解决酸废液排放和铝灰的污染问题，还可实现铝灰和含酸废水的协同利用及铝资源的利用，且可制备符合国家标准(GB15892-2009)的指标要求的聚合氯化铝产品，具有良好的经济、社会价值。为达此目的，本专利技术采用了以下技术方案：本专利技术提供了一种利用废盐酸和铝灰生产聚合氯化铝净水剂的方法，包括如下步骤：(1)向废盐酸溶液中添加工业盐酸，使其氢离子浓度为2～4g/l，以足以使铝灰溶解；(2)用自来水循环洗涤铝灰3-4次，去除铝灰中的水溶性物质，减少废酸液的消耗量；(3)将步骤(2)中洗涤好的铝灰加入步骤(1)中的废盐酸溶液中，进行铝灰溶解反应，经液固分离制得含铝溶液；(4)向步骤(3)制取的含铝溶液中分批加入碱性盐或碱，进行聚合反应，制得初级产品；(5)将步骤(4)制备的初级产品进行陈化得到聚合氯化铝净水剂。本专利技术一方面以铝灰和废盐酸作为原料添加少量新鲜酸进行溶出反应，一步溶出使氧化铝浓度达到标准要求；另一方面在聚合反应过程中通过加入调节剂，促进聚合氯化铝的快速生成，保证了产品的稳定性。本专利技术通过采用在生产方法中分批加入碱性盐或碱进行聚合反应，不仅摒弃了酸法工艺会产生大量含酸废液而难以处理的弊端，而且，促进聚合氯化铝的快速生成，保证了产品的稳定性，提高了聚合氯化铝的品质。本专利技术中，步骤(1)所述废盐酸溶液为高铝粉煤灰资源化利用过程产生的废水；所述废盐酸溶液中含有Al3+2～50g/l、Ca2+2～60g/l、(Fe3++Fe2+)0.8～1.2g/l、Na+5～100g/l、Si4+0～0.15g/l和Cl-40～200g/l中的任意一种或至少两种的混合物，所述至少两种的混合物典型但非限制性的实例为：Al3+2～50g/l和Ca2+2～60g/l；(Fe3++Fe2+)0.8～1.2g/l、Na+5～100g/l和Si4+0～0.15g/l；Al3+2～50g/l、Ca2+2～60g/l、(Fe3++Fe2+)0.8～1.2g/l、Na+5～100g/l、Si4+0～0.15g/l和Cl-40～200g/l。本专利技术中，步骤(1)所述工业盐酸(新鲜酸)的质量分数为31～34％。本专利技术中，步骤(3)所述铝灰溶解反应条件是：液固比(即废盐酸溶液与铝灰的体积质量比)为10～20ml/g，例如可以是10ml/g、12ml/g、13ml/g、14ml/g、15ml/g、16ml/g、17ml/g、18ml/g、19ml/g、20ml/g，反应温度为60～90℃，例如可以是60℃、62℃、65℃、68℃、70℃、72℃、75℃、78℃、80℃、82℃、85℃、88℃、90℃，反应时间为1～3h，例如可以是1h、1.2h、1.5h、1.8h、1.9h、2h、2.5h、3h。本专利技术中，步骤(4)所述聚合反应的条件是：反应温度为70～90℃，例如可以是70℃、72℃、75℃、78℃、80℃、82℃、85℃、88℃、90℃，分2～3次添加碱性盐或碱，至溶液pH值为3～5，例如可以是3、3.1、3.2、3.5、3.8、4、4.2、4.3、4.5、4.8、5，且碱性盐或碱全部溶解。本专利技术中，步骤(4)所述碱性盐或碱为可溶于酸的碱性盐和钠、钾或钙等碱。本专利技术中，步骤(5)所述陈化反应条件是：反应温度为50～70℃，例如可以是50℃、52℃、55℃、58℃、60℃、62℃、65℃、68℃、70℃，陈化时间为5～10h，例如可以是5h、5.2h、5.5h、6.8h、7.9h、8h、8.5h、10h。作为优选的技术方案，本专利技术所述方法包括如下步骤：(1)向废盐酸溶液中添加质量分数为31～34％的工业盐酸，使其氢离子浓度为2～4g/l；所述废盐酸溶液为高铝粉煤灰资源化利用过程产生的废水，其中含有Al3+2～50g/l、Ca2+2～60g/l、(Fe3++Fe2+)0.8～1.2g/l、Na+5～100g/l、Si4+0～0.15g/l和Cl-40～200g/l；(2)用自来水循环洗涤铝灰3-4次，去除铝灰中的水溶性物质；(3)将步骤(2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用废盐酸和铝灰生产聚合氯化铝净水剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)向废盐酸溶液中添加工业盐酸，使其氢离子浓度为2～4g/l；(2)用自来水循环洗涤铝灰3‑4次，去除铝灰中的水溶性物质；(3)将步骤(2)中洗涤好的铝灰加入步骤(1)中的废盐酸溶液中，进行铝灰溶解反应，经液固分离制得含铝溶液；(4)向步骤(3)制取的含铝溶液中分批加入碱性盐或碱，进行聚合反应，制得初级产品；(5)将步骤(4)制备的初级产品进行陈化得到聚合氯化铝净水剂。

【技术特征摘要】
1.一种利用废盐酸和铝灰生产聚合氯化铝净水剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)向废盐酸溶液中添加工业盐酸，使其氢离子浓度为2～4g/l；(2)用自来水循环洗涤铝灰3-4次，去除铝灰中的水溶性物质；(3)将步骤(2)中洗涤好的铝灰加入步骤(1)中的废盐酸溶液中，进行铝灰溶解反应，经液固分离制得含铝溶液；(4)向步骤(3)制取的含铝溶液中分批加入碱性盐或碱，进行聚合反应，制得初级产品；(5)将步骤(4)制备的初级产品进行陈化得到聚合氯化铝净水剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述废盐酸溶液为高铝粉煤灰资源化利用过程中产生的废水；所述废盐酸溶液中含有Al3+2～50g/l、Ca2+2～60g/l、(Fe3++Fe2+)0.8～1.2g/l、Na+5～100g/l、Si4+0～0.15g/l和Cl-40～200g/l中的任意一种或至少两种的混合物。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述工业盐酸的质量分数为31～34％。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述铝灰溶解反应条件是：液固比为10～20ml/g，反应温度为60～90℃，反应时间为1～3h。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述聚合反应的条件是：反应温度为70～90℃，分2～3次添加碱...

【专利技术属性】
技术研发人员：李会泉，李占兵，李少鹏，张建波，孙振华，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11