由铝灰、盐酸及可选的赤泥制备含聚合氯化铝的净水剂的方法技术

本发明专利技术提供一种由铝灰、盐酸及可选的赤泥制备含聚合氯化铝的净水剂的方法，包括以下步骤：将铝灰，与碳酸钠和/或氢氧化钠、含钙原料，混匀，在氧化气氛400‑1000℃焙烧，焙烧生成料与盐酸及可选的赤泥反应，至浆液滤液pH3.5‑4.5，Al2O33‑12m%，盐基度40‑100，钙0.01‑0.5mol/L，过滤，滤液为含聚合氯化铝的净水剂，滤渣水洗所得固渣进一步利用或堆存、填埋。步骤A一次性解决了现有技术需要通过二步或三步才能处理的金属铝水解或酸解放氢气的易燃易爆问题、氮化铝酸解产铵进入净水剂造成的净化后水铵氮问题，和低活性氧化铝尤其是α‑氧化铝的活化问题，以及铝灰含氟的稳定化、无害化问题；净水剂产品使用过程中，被处理水的硬度增加较小。

Method of preparing water purification agent containing polyaluminium chloride from aluminium ash, hydrochloric acid and optional red mud

The invention provides a method for preparing water purifier containing polyaluminium chloride from aluminium ash, hydrochloric acid and optional red mud. The method comprises the following steps: mixing aluminium ash with sodium carbonate and/or sodium hydroxide and calcium-containing raw materials, calcining at 400 1000 C in an oxidizing atmosphere, reacting the calcined material with hydrochloric acid and optional red mud, and reaching pH 3.5 4.5, Al2O33 12m%, salinity 40 100, and alkalinity 40 100. Calcium is 0.01 0.5 mol/L. The filtrate is a water purifier containing polyaluminium chloride. The solid residue obtained by washing the filtrate residue is further utilized, stored and landfilled. Step A solves the flammable and explosive problems of metal aluminium hydrolysis or acid liberation hydrogen, ammonium nitride and ammonium nitride from aluminium nitride acid hydrolysis into water purifier, activation of low active alumina, especially alpha alumina, and the stabilization and harmlessness of fluoride in aluminium ash. The hardness of treated water increased slightly.

【技术实现步骤摘要】
由铝灰、盐酸及可选的赤泥制备含聚合氯化铝的净水剂的方法
本专利技术属于有色冶金环保
，具体涉及一种由铝灰、盐酸及可选的赤泥制备含聚合氯化铝的净水剂的方法。
技术介绍
铝灰是铝工业的重要固体废弃物，根据来源及金属铝含量的不同，一般分为一次铝灰和二次铝灰；除了含金属铝，铝灰一般还含氯化钠、氯化钾、氟化盐、氧化铝、氮化铝。一次铝灰的金属铝含量较高，通常经如盐浴处理等方法回收金属铝。二次铝灰包括由一次铝灰回收金属铝后的剩余物，其金属铝含量低于一次铝灰；二次铝灰也可统指没有金属铝回收价值的铝灰，其组分及含量中金属铝可高至20%、氮化铝可高至30%，氧化铝一般20-50%。二次铝灰成分复杂，杂质较多，不易经过简单的提纯或处理返回利用。铝灰包括二次铝灰中，所含金属铝、氮化铝，其含量较高、表面积较大、性质较活泼，其中所含金属铝遇水或吸潮时可水解产生氢气，量大时有易燃爆危险，所含氮化铝遇水或吸潮时可水解产生氨气或形成氨氮，造成恶臭；所含氟化盐如NaF、KF可溶于水，其它如AlF3、Na3AlF6虽然在水中溶解度很低，但其溶出仍然超过环保限值，易造成水体和土壤的氟污染，所含氯化钠、氯化钾等极易溶出，可造成水体和土壤盐化，因而铝灰被归入国家危险废物名录2016的危险废物，现每吨排放收取环境保护税1000元，且需要付出包括堆存填埋场占地、建设、铝灰运送堆存填埋、维护控制等费用，还要承担可能发生的环境污染风险和处理费用。之前，废铝灰包括二次铝灰大多堆放或填埋，利用较少，目前由于环境保护法规的落实和环保税的实施，有推动力进行大量利用。由于氧化铝含量较高，废铝灰包括二次铝灰的一种用途是制备氯化铝或聚合氯化铝，包括溶液或固体产品。现有技术中，由废铝灰包括二次铝灰作为铝源制备含氯化铝的溶液或含聚合氯化铝溶液的方法，通常包括以下步骤：（1）氯化钠、氯化钾等水溶性盐的加水溶出和回收；（2）在如80-100℃左右水中水解氮化铝，产生氢氧化铝和氨气，氨气逸出经水吸收制成氨水利用或外售，该步处理中部分金属铝也水解产生氢氧化铝和氢气；（3）再加盐酸溶解末水解的金属铝、新生成的氢氧化铝和部分活性较高的氧化铝，反应后固液分离得到含AlCl3的溶液或聚合氯化铝溶液，后者在所加盐酸的量较少时得到，末反应的活性很低的氧化铝尤其是α-氧化铝以及其它不溶成分如氟化钙、氟化铝、冰晶石、硅酸盐进入固渣；（4）固渣配足量的氧化钙或碳酸钙如石灰石粉后在如1200-1400℃焙烧，主要反应是生成铝酸钙，将氧化铝活化，氟盐转化为氟化钙达到固氟目的，焙烧产物可与盐酸、氯化铝溶液，或者与盐酸、氯化铝混合溶液反应，制备含氯化铝的溶液或含聚合氯化铝的溶液，固液分离所得含氯化铝溶液或含聚合氯化铝的溶液，氟、重金属等指标符合要求时，可以作为净水剂产品。也有先将废铝灰包括二次铝灰直接加盐酸反应，因反应放热，温升可达到70℃以上，氯化钠、氯化钾进入溶液，金属铝生成氯化铝和氢气，氮化铝溶解产生氯化铝和氯化铵，反应后固液分离得到含AlCl3的溶液或含聚合氯化铝的溶液和固渣，聚合氯化铝溶液在所加盐酸的量较少时得到；若含水溶性氟盐如NaF、KF则转化为不溶或微溶于水的氟盐如氟化铝、氟铝酸钠、氟铝酸钾，原料中含钙时才能生成溶解度极低、不易造成氟污染的氟化钙，但也只是在含有或加入足量可将氟全部转化为氟化钙时才能固氟，有时需要长时间的反应转化才能将氟全部转化为氟化钙，解决铝灰中氟的污染问题；所得含氯化铝的溶液或含聚合氯化铝的溶液，含氯化钠、氯化钾、氯化铵，固渣主要成分为末反应的活性很低的氧化铝尤其是α-氧化铝以及其它不溶成分如氟化钙、氟化铝、冰晶石、硅酸盐，按上述步骤（4）进行处理和制备，达到所述目的并获得所述产品。所述现有技术由废铝灰包括二次铝灰作为氧化铝源制备含聚合氯化铝净水剂的方法，其主要缺点在于：1、所含金属铝水解或与盐酸反应产出氢气，则对设备的防燃防爆条件要求较高，在开口反应池中有时能看到氢气的燃烧，有的还经常产生爆炸声，存在安全隐患，还不易使用造价较低的玻璃钢反应容器或衬玻璃钢涂层的反应池；有些铝灰中还含有少量的氰，在和盐酸反应的初期、中期，可能放出毒害极大的氰化氢气体，对操作人员的健康、安全造成隐患，进入净水剂产品时，可能造成净后水的氰含量超标；2、所含氮化铝若水解产出氨气、氨水，则需要有用途或可售出，若堵库则影响净水剂的生产，用盐酸吸收制备氯化铵则需要设备投资和运转费用；所含氮化铝和盐酸反应生成氯化铵则不易分离，进入净水剂造成铵氮问题，限制聚合氯化铝净水剂的用途；3、水洗或酸洗后滤渣配氧化钙、碳酸钙活化氧化铝的焙烧一般采用1200-1400℃的较高温度，设备造价和能耗高；4、现有工艺通常需要二个浆液反应工序，两个过滤洗涤工序和一个湿料高温焙烧工序，其中两个过滤洗涤工序，滤渣含有极细固体物，难洗净，滤洗都较慢较难，耗用新鲜水较多，效率较低，需采用压力较高的叶滤机或板框滤机，无法采用滤洗效率高、速度快、耗用新鲜水较多人工占用较少、劳动强度低、运行费用较低的真空带式过滤机；滤渣淋水时较细的部分易流失造成环境污染；5、整体工艺较为复杂，运行费用较高，设备投资高，占用场地、厂房面积大。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种由铝灰、盐酸制备含聚合氯化铝的净水剂的方法，包括以下步骤：A.将铝灰，与所需量的碳酸钠、氢氧化钠中的一种或两种，所需量的碳酸钙、氧化钙、草酸钙、柠檬酸钙、氯化钙中的一种或多种，混匀，在氧化气氛400-1000℃焙烧，制得焙烧生成料；B.取焙烧生成料，与盐酸以及可选的水源，反应制备浆液，反应至浆液滤液pH3.5-4.5，Al2O33-12m%，盐基度40-100，钙0.01-0.5mol/L；C.步骤B浆液过滤，滤液为含聚合氯化铝的净水剂，滤渣水洗所得固渣进一步利用或堆存、填埋。本专利技术方法的工艺特点，是在步骤A的氧化气氛400-1000℃焙烧过程中，利用所配空气或气氛中的氧气将铝灰所含金属铝氧化为氧化铝，将所含氮化铝氧化为氧化铝和氮气，将所含与盐酸反应活性很低的氧化铝尤其是α-氧化铝的至少一部分和所配入碳酸钠、氢氧化钠反应生成易水解、易与酸反应的铝酸钠或偏铝酸钠，从而使铝灰所含氧化铝活化；所配入含钙原料即所述碳酸钙、氧化钙、草酸钙、柠檬酸钙、氯化钙中的一种或多种，以及铝灰所含钙，与铝灰所含氟生成稳定的氟化钙，在本专利技术高温焙烧条件下生成氟化钙的速度较快、程度较完全，所生成氟化钙更稳定，在步骤B的酸处理和聚合氯化铝等聚合物的生成过程溶出或夹带较少，步骤C的滤液或净水剂产品中氟含量较低。其中步骤A一次性解决了现有技术需要通过二步或三步才能处理的金属铝水解或酸解放氢气的易燃易爆问题，氮化铝水解的氨气利用、氮化铝酸解产铵进入净水剂造成的净化后水铵氮问题，和低活性氧化铝尤其是α-氧化铝的活化问题，以及铝灰含氟的稳定化、无害化问题，其工艺简化，投资和运转费用都较低。所述滤渣通常属一般固废，其进一步应用、排放或堆存受限较少，也不存在环境保护税问题。本专利技术所述铝灰包括由一次铝灰回收金属铝后剩余的二次铝灰及没有金属铝回收价值的铝灰。另需指出的是，有些铝灰中虽然同时含氟、含钙，但不含氟化钙，这些氟、钙，在本专利技术方法的强碱性高温条件下能转化为相对更为稳定的氟化钙。本专利技术方法采用成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由铝灰、盐酸制备含聚合氯化铝的净水剂的方法，包括如下步骤：A.将铝灰，与所需量的碳酸钠、氢氧化钠中的一种或两种，所需量的碳酸钙、氧化钙、草酸钙、柠檬酸钙、氯化钙中的一种或多种，混匀，在氧化气氛400‑1000℃焙烧，制得焙烧生成料；B.取焙烧生成料，与盐酸以及可选的水源，反应制备浆液，反应至浆液滤液pH3.5‑4.5，Al2O33‑12m%，盐基度40‑100，钙0.01‑0.5mol/L；C.步骤B浆液过滤，滤液为含聚合氯化铝的净水剂，滤渣水洗所得固渣进一步利用用或堆存、填埋。

【技术特征摘要】
1.一种由铝灰、盐酸制备含聚合氯化铝的净水剂的方法，包括如下步骤：A.将铝灰，与所需量的碳酸钠、氢氧化钠中的一种或两种，所需量的碳酸钙、氧化钙、草酸钙、柠檬酸钙、氯化钙中的一种或多种，混匀，在氧化气氛400-1000℃焙烧，制得焙烧生成料；B.取焙烧生成料，与盐酸以及可选的水源，反应制备浆液，反应至浆液滤液pH3.5-4.5，Al2O33-12m%，盐基度40-100，钙0.01-0.5mol/L；C.步骤B浆液过滤，滤液为含聚合氯化铝的净水剂，滤渣水洗所得固渣进一步利用用或堆存、填埋。2.根据权利要求1所述由铝灰、盐酸制备含聚合氯化铝的净水剂的方法，其特征在于，步骤A中采用氢氧化钠时和铝灰的质量比为（0.5-0.8）：1；和/或采用碳酸钠时和铝灰的质量比为（0.5-1.0）：1；和/或所述含钙原料所含钙，和铝灰所含氟转化生成氟化钙扣除铝灰所含钙所需的钙，其量比为（1.5-2.5）：1；和或步骤B所述浆液滤液中钙浓度为0.05-0.2mol/L。3.根据权利要求1所述由铝灰、盐酸制备含聚合氯化铝的净水剂的方法，其特征在于，步骤A中焙烧温度500-850℃；和/或所述氧化气氛通过供入空气或富氧空气形成。4.根据权利要求1所述由铝灰、盐酸制备含聚合氯化铝的净水剂的方法，其特征在于，步骤A中所述氧化气氛通过供入脱水或除湿的空气或富氧空气形成。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦占忠，张凤炳，赵刚，谷桂芝，韩纪磊，杨保鑫，焦文帅，
申请(专利权)人：山东铝晖环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37