一种对铝业污泥进行综合利用的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种对铝业污泥进行综合利用的方法和系统。本发明专利技术的方法包括如下步骤：1)采用浓度为2‑3mol/L的可溶性碱溶液对铝业污泥进行溶出，得到溶出液；2)对所述溶出液进行固液分离，得到第一滤液；3)向所述第一滤液中加入可溶性碳酸盐进行反应，对反应产物进行固液分离，得到碳酸钙和第二滤液；4)对所述第二滤液进行氧化，采用阳离子交换树脂对氧化产物进行处理，得到处理液；5)向所述处理液中加入强酸溶液至pH值为8.0‑8.2，随后固液分离、洗涤、干燥，得到Al(OH)3产品。利用本发明专利技术的方法和系统对铝业污泥进行综合利用时，铝的回收率高，并且回收产品的纯度高，具有显著的经济、环境和社会效益。

A Method and System for Comprehensive Utilization of Sludge from Aluminum Industry

The invention provides a method and system for comprehensive utilization of aluminium sludge. The method of the invention comprises the following steps: 1) dissolving aluminium sludge with a soluble alkali solution of 2_3 mol/L concentration to obtain the leachate; 2) separating the leachate from solid to liquid to obtain the first filtrate; 3) reacting with soluble carbonate in the first filtrate to separate the reaction product from solid to liquid to obtain calcium carbonate and the second filtrate; 4) separating the second filtrate; The filtrate is oxidized, and the oxidized product is treated by cation exchange resin to obtain the treatment solution. 5) The strong acid solution is added to the treatment solution until the pH value is 8.0 8.2, then the solid-liquid separation, washing and drying are carried out to obtain the Al (OH) 3 product. When the method and system of the invention are used for comprehensive utilization of sludge in aluminium industry, the aluminium recovery rate is high, and the purity of the recycled product is high, which has remarkable economic, environmental and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种对铝业污泥进行综合利用的方法和系统
本专利技术涉及一种铝业污泥处理方法，具体涉及一种对铝业污泥进行综合利用的方法和系统。
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、铁、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方法大多不够精细，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、铁等杂质，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对铝业污泥进行综合利用的方法和系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种对铝业污泥进行综合利用的方法和系统，利用该方法和系统对铝业污泥进行综合利用时，铝的回收率高，此外回收产品的纯度高，具有显著的经济、环境和社会效益。本专利技术提供一种对铝业污泥进行综合利用的方法，包括如下步骤：1)采用浓度为2-3mol/L的可溶性碱溶液对铝业污泥进行溶出，得到溶出液；2)对所述溶出液进行固液分离，得到第一滤液；3)向所述第一滤液中加入可溶性碳酸盐进行反应，对反应产物进行固液分离，得到碳酸钙和第二滤液；4)对所述第二滤液进行氧化，采用阳离子交换树脂对氧化产物进行处理，得到处理液；5)向所述处理液中加入强酸溶液至pH值为8.0-8.2，随后固液分离、洗涤、干燥，得到Al(OH)3产品。在本专利技术中，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；具体地，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。在本专利技术中，步骤1)中的溶出用于使铝业污泥中的钙、铝等成分从铝业污泥中脱离出来，从而便于后续的分离和回收；可以采用常规方式进行溶出，例如可以在搅拌下进行溶出，从而有利于钙、铝等成分的释放。进一步地，步骤1)中的铝业污泥可以为经破碎处理的铝业污泥碎渣；在溶出之前对铝业污泥进行破碎处理，有利于钙、铝等成分从铝业污泥中完全脱离。具体地，可以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，可采用破碎机进行破碎。本专利技术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。特别是，本专利技术人经大量研究发现：可溶性碱溶液的浓度对铝的回收具有显著影响，可溶性碱溶液的浓度过高时，可能会影响阳离子交换树脂对Fe3+的吸附性能，从而降低氢氧化铝产品的纯度；可溶性碱溶液的浓度过低时，钙、铝等成分无法完全溶出，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，保证钙、铝等成分的回收率，同时不会降低氢氧化铝产品的纯度。本专利技术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。可以理解的是，采用2-3mol/L的NaOH溶液对铝业污泥进行溶出后，铝业污泥中的铝以偏铝酸钠(NaAlO2)的形式存在于溶出液中。在本专利技术中，步骤2)中的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。具体地，可以采用压滤进行固液分离；可以理解的是，应当采用耐碱性的过滤介质进行压滤，从而避免碱性的溶出液对过滤介质造成破坏。特别是，本专利技术人经大量研究发现：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，固液分离可以采用压滤机进行，特别是可以采用聚丙烯板框压滤机进行；固液分离后形成的滤渣含有钙以及少量的铝，可用于陶瓷工艺行业从而进行再利用。在本专利技术中，步骤3)用于回收钙；具体地，向第一滤液中加入可溶性碳酸盐时，第一滤液中的钙与加入的碳酸盐反应生成碳酸钙，经固液分离后即可回收得到碳酸钙产品。对可溶性碳酸盐不作严格限制，例如可以为碳酸钠等，可溶性碳酸盐的浓度可以为8-12mol/L。此外，所述反应的温度可以为室温，所述反应的时间可以为15-30min。在本专利技术中，步骤4)用于去除第二滤液中的铁；具体地，氧化用于将第二滤液中的Fe2+氧化成Fe3+，阳离子交换树脂处理能够吸附氧化产物中的Fe3+从而达到去除第二滤液中的铁的目的。本专利技术人经研究发现，相对于直接采用阳离子交换树脂对第二滤液进行处理，先将Fe2+氧化成Fe3+后采用阳离子交换树脂进行处理，能够更好地对第二滤液中的铁进行去除，从而有利于提高含铝产品的纯度。本专利技术对氧化所采用的氧化剂不作严格限制，优选为环保型氧化剂，例如双氧水等，双氧水的质量含量可以为30％左右。对氧化剂的用量及氧化的时间不作严格限制，只要能够使Fe2+完全氧化成Fe3+即可；具体地，每kg铝业污泥可以加入80-150mL的双氧水进行氧化，此外可以控制氧化的时间为2-5min。此外，对所采用的阳离子交换树脂不作严格限制，只要能够吸附Fe3+从而将其从第二滤液中去除即可；具体地，可以采用D001阳离子交换树脂，其对Fe3+具有良好的吸附去除作用。在本专利技术中，步骤5)中向所述处理液中加入强酸溶液(即中和液)用于生成Al(OH)3，经固液分离、洗涤、干燥，即可得到Al(OH)3产品(即含铝产品)。本专利技术对强酸溶液的具体种类不作严格限制，例如可以为HCl溶液等；特别是，HCl溶液的浓度不宜过高，否则会导致Al(OH)3溶解从而降低其回收率，适宜的浓度为2-3mol/L。特别是，本专利技术人经大量研究发现：加入强酸溶液的量(即体系的终pH值)对铝的回收率具有显著影响，适宜的pH值范围应当设置为8.0-8.2；该pH值范围能够使Al(OH)3充分沉淀，有利于提高铝的回收率。采用本专利技术的上述方法对铝业污泥进行综合利用后，铝的回收率可达98％以上；Al(OH)3产品的纯度可以达到99％以上；Al(OH)3产品中的铁含量仅为1‰左右。此外，处理后废液中的Al3+含量小于20ppm，Ca2+含量小于50ppm，Fe3+含量为5-10ppm，从而便于直接排放或进一步回收利用。本专利技术还提供一种对铝业污泥进行综合利用的系统，包括：溶出装置；第一固液分离装置，其进口端与所述溶出装置的出口端连接；钙回收装置，其包括依次设置的反应装置和第二固液分离装置，所述反应装置的进口端与所述第一固液分离装置的出口端连接；铁去除装置，其包括依次设置的氧化装置和阳离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对铝业污泥进行综合利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采用浓度为2‑3mol/L的可溶性碱溶液对铝业污泥进行溶出，得到溶出液；2)对所述溶出液进行固液分离，得到第一滤液；3)向所述第一滤液中加入可溶性碳酸盐进行反应，对反应产物进行固液分离，得到碳酸钙和第二滤液；4)对所述第二滤液进行氧化，采用阳离子交换树脂对氧化产物进行处理，得到处理液；5)向所述处理液中加入强酸溶液至pH值为8.0‑8.2，随后固液分离、洗涤、干燥，得到Al(OH)3产品。

【技术特征摘要】
1.一种对铝业污泥进行综合利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采用浓度为2-3mol/L的可溶性碱溶液对铝业污泥进行溶出，得到溶出液；2)对所述溶出液进行固液分离，得到第一滤液；3)向所述第一滤液中加入可溶性碳酸盐进行反应，对反应产物进行固液分离，得到碳酸钙和第二滤液；4)对所述第二滤液进行氧化，采用阳离子交换树脂对氧化产物进行处理，得到处理液；5)向所述处理液中加入强酸溶液至pH值为8.0-8.2，随后固液分离、洗涤、干燥，得到Al(OH)3产品。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述铝业污泥为经破碎处理的铝业污泥碎渣。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1)中，在搅拌下进行所述溶出，其中搅拌速度为150-200r/min，溶出时间为20-30min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述固液分离为压滤，并且采用孔径为600-700目的过滤介质进行所述压滤。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中，采用双氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张道福，胡长淳，韩澄光，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：发明
国别省市：广东,44