一种从铝业污泥中回收钙和铝的系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种从铝业污泥中回收钙和铝的系统。该系统包括：溶出装置，其具有铝业污泥进口和溶出液出口；第一固液分离装置，其具有溶出液进口、滤液出口和滤渣出口，溶出液进口与溶出装置的溶出液出口连通；电渗析装置，其包括阳离子交换膜和阴离子交换膜并且具有进口、第一出口、第二出口和第三出口，进口与第一固液分离装置的滤液出口连通；钙回收装置，其与电渗析装置的第一出口连接；铝回收装置，其包括依次设置的中和装置、第二固液分离装置、洗涤装置和干燥装置，中和装置与电渗析装置的第二出口连接。上述系统在处理铝业污泥时铝的回收率高，回收产品的纯度高，具有显著的经济、环境和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种从铝业污泥中回收钙和铝的系统
本技术涉及一种铝业污泥处理系统，具体涉及一种从铝业污泥中回收钙和铝的系统。
技术介绍
铝业污泥是铝型材加工过程中产生的工业排放物，其成分和性质十分复杂，主要成分包括Al(OH)3、Al2O3，其它成分还包括钙、钾、钠等。目前，我国大部分铝型材厂对铝业污泥的处理方式是直接采用生石灰进行中和处理后填埋，该方式会导致大量具有经济价值的铝资源浪费，而高昂的填埋费用既加剧了企业的环保压力，又带来了环境负担，此外还额外加大了处理费用，从而无法兼顾生态环境的保护和资源的可持续利用。铝业污泥的富铝组成特性表明其具有较高的资源化潜力，如加以合理的开发利用，不仅可以实现铝的资源化回收利用，同时降低了环境污染，大大减少了铝材企业的环保负担。然而，现有的铝业污泥资源化处理系统大多不够精细，不仅导致铝的回收率低，此外得到的含铝产品中通常还含有钙等杂质，从而大大降低了含铝产品的利用价值。因此，特别期待一种铝回收率高并且回收产品纯度高的铝业污泥处理系统。
技术实现思路
本技术提供一种从铝业污泥中回收钙和铝的系统，利用该系统处理铝业污泥时铝的回收率高，回收产品的纯度高，具有显著的经济、环境和社会效益。本技术提供一种从铝业污泥中回收钙和铝的系统，包括：溶出装置，其具有铝业污泥进口和溶出液出口；第一固液分离装置，其具有溶出液进口、滤液出口和滤渣出口，所述溶出液进口与所述溶出装置的溶出液出口连通；电渗析装置，其包括阳离子交换膜和阴离子交换膜并且具有进口、第一出口、第二出口和第三出口，所述进口与所述第一固液分离装置的滤液出口连通；钙回收装置，其与所述电渗析装置的第一出口连接；铝回收装置，其包括依次设置的中和装置、第二固液分离装置、洗涤装置和干燥装置，所述中和装置与所述电渗析装置的第二出口连接。在本技术中，溶出装置用于对铝业污泥进行溶出从而形成含有钙和铝的溶出液；其中，铝业污泥是铝型材加工过程中产生的工业排放物，对其不作严格限制，铝业污泥的含水率可以为60-70wt％，铝含量可以为5wt％以上，钙含量可以为5wt％以上。具体地，可以采用浓度为2-3mol/L的可溶性碱溶液对铝业污泥进行溶出；其中，对可溶性碱溶液的具体种类不作严格限制，例如可以为NaOH溶液等。可溶性碱溶液的浓度对铝的回收率具有显著影响，可溶性碱溶液的浓度过高时，可能会导致钙提前沉淀从而降低其回收率，同时减弱阴离子交换膜对AlO2-的选择透过性，导致铝元素无法快速在第二混合液中大量富集，使其回收率降低；可溶性碱溶液的浓度过低时，钙、铝等成分无法完全溶出，同样会降低其回收率。适宜的可溶性碱溶液的浓度应当设置为2-3mol/L，该浓度范围既能够使钙、铝等成分完全溶出，同时不会导致钙、铝等成分沉淀，有利于提高钙、铝等成分的回收率。此外，对溶出时可溶性碱溶液的用量不作严格限制，只要能够浸没铝业污泥即可；具体地，每10kg铝业污泥可以加入15-25L的可溶性碱溶液进行溶出。此外，溶出时的搅拌速度可以为150-200r/min，进一步为180-200r/min；溶出的温度可以为室温；溶出的时间可以为20-30min，进一步为25-30min。进一步地，所述系统还包括破碎装置，所述破碎装置与所述溶出装置的铝业污泥进口连接。破碎装置用于将铝业污泥捣碎至蓬松状，如铝业污泥中有块状硬度较大的固体污泥，破碎装置用于对铝业污泥进行破碎；设置破碎装置有利于钙、铝等成分从铝业污泥中完全脱离。在本技术中，第一固液分离装置用于对所述溶出液进行固液分离从而得到含有钙和铝的滤液；具体地，固液分离用于分离去除溶出液中的固体物、悬浮物等，可以采用常规方式进行固液分离，例如过滤、离心等。在一实施方式中，第一固液分离装置为压滤机，所述压滤机的过滤介质的孔径为600-700目。过滤介质的孔径对铝的回收具有显著影响，过滤介质的孔径过小时，溶出液不易滤过，从而影响固液分离的实际操作；过滤介质的孔径过大时，部分悬浮物会进入到滤液中从而对后续处理造成不利影响，进而降低产品的纯度；适宜的过滤介质的孔径应当设置为600-700目，该孔径范围有利于保证产品纯度，同时不影响固液分离的实际操作。进一步地，所述压滤机为聚丙烯板框压滤机；该聚丙烯板框压滤机能够避免碱性的溶出液对其过滤介质造成破坏。在本技术中，电渗析装置用于对所述滤液进行电渗析从而分别得到含钙的第一混合液和含铝的第二混合液。具体地，电渗析装置能够分离上述固液分离形成的滤液中的AlO2-和Ca2+；其中，阳离子交换膜可以选择性地透过Ca2+，阴离子交换膜可以选择性地透过AlO2-，进而实现钙和铝的分别回收。本技术对阳离子交换膜和阴离子交换膜不作严格限制，只要能够实现上述功能即可。具体地，阳离子交换膜的功能基团可以为磺酸基，主材质可以为耐酸碱的PES、PA、PVDF等，例如可以采用CMI-7000阳离子交换膜；阴离子交换膜的功能基团可以为季铵基，主材质可以为耐酸碱的PES、PA、PVDF等，例如可以采用AMI-7001S阴离子交换膜。在一实施方式中，所述电渗析装置包括槽体、阳离子交换膜组、阴离子交换膜组和一对电极，所述阳离子交换膜组由两个以上间隔设置的所述阳离子交换膜构成，所述阴离子交换膜组由两个以上间隔设置的所述阴离子交换膜构成，所述阳离子交换膜组和所述阴离子交换膜组间隔插设在所述槽体中并且将所述槽体分隔为阴极室、中间室和阳极室，所述一对电极分别插设在所述阴极室和所述阳极室中。本技术对阳离子交换膜组和阴离子交换膜组中的阳离子交换膜及阴离子交换膜的设置数量不作严格限制，例如可以分别设置2-4个。上述电渗析装置结构简单，便于操作，其能够良好地分离固液分离形成的滤液中的AlO2-和Ca2+，从而有利于提高回收产品的纯度。进一步地，电渗析装置的工作电压为35-40V。工作电压对铝的回收率具有显著影响，工作电压过小时不利于AlO2-和Ca2+的完全透过，从而降低了铝和钙的回收率；工作电压过大时可能击穿阳离子交换膜和阴离子交换膜，同样不利于铝和钙的回收；适宜的工作电压为35-40V，该电压范围能够保证钙和铝的完全回收，同时不会造成阳离子交换膜和阴离子交换膜的破坏。此外，上述电渗析装置的工作液可以为0.1-1mol/L的碳酸钠溶液或者蒸馏水。在工作液选用碳酸钠溶液时，Ca2+透过阳离子交换膜进入工作液，并与工作液中的CO32-形成碳酸钙；经固液分离，即可回收得到碳酸钙(含钙产品)。可以理解的是，在工作液选用蒸馏水时，第一混合液为含Ca2+的溶液，可通过加入碳酸钠溶液等形成碳酸钙，进而回收碳酸钙得到含钙产品。进一步地，所述电渗析装置还包括直流电源和电流表，所述直流电源和电流表串联连接在所述一对电极之间。进一步地，所述电极为石墨板状电极。利用上述电渗析装置进行电渗析时，阳离子交换膜组与阴离子交换膜组之间形成中间室，待电渗析溶液(即上述滤液)置于该中间室内；阳离子交换膜组一侧为阴极室，工作液置于阴极室中，电渗析后，中间室的待电渗析溶液中的Ca2+透过阳离子交换膜组进入阴极室的工作液中，从而形成碳酸钠溶液与少量碳酸钙沉淀的混合液(即第一混合液)；阴离子交换膜组一侧为阳极室，工作液置于阳极室中，电渗析后，中间室的待电渗析溶液中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从铝业污泥中回收钙和铝的系统，其特征在于，包括：溶出装置，其具有铝业污泥进口和溶出液出口；第一固液分离装置，其具有溶出液进口、滤液出口和滤渣出口，所述溶出液进口与所述溶出装置的溶出液出口连通；电渗析装置，其包括阳离子交换膜和阴离子交换膜并且具有进口、第一出口、第二出口和第三出口，所述进口与所述第一固液分离装置的滤液出口连通；钙回收装置，其与所述电渗析装置的第一出口连接；铝回收装置，其包括依次设置的中和装置、第二固液分离装置、洗涤装置和干燥装置，所述中和装置与所述电渗析装置的第二出口连接。

【技术特征摘要】
1.一种从铝业污泥中回收钙和铝的系统，其特征在于，包括：溶出装置，其具有铝业污泥进口和溶出液出口；第一固液分离装置，其具有溶出液进口、滤液出口和滤渣出口，所述溶出液进口与所述溶出装置的溶出液出口连通；电渗析装置，其包括阳离子交换膜和阴离子交换膜并且具有进口、第一出口、第二出口和第三出口，所述进口与所述第一固液分离装置的滤液出口连通；钙回收装置，其与所述电渗析装置的第一出口连接；铝回收装置，其包括依次设置的中和装置、第二固液分离装置、洗涤装置和干燥装置，所述中和装置与所述电渗析装置的第二出口连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括破碎装置，所述破碎装置与所述溶出装置的铝业污泥进口连接。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一固液分离装置为压滤机，所述压滤机的过滤介质的孔径为600-700目。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述压滤机为聚丙烯板框压滤机。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张道福，胡长淳，杨金周，武桢，邵俊杰，
申请(专利权)人：广东科达洁能股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44