用于使用CO2对含铝工业流出物进行处理的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于对负载有铝的工业流出物进行处理的方法，目的是从该工业流出物中去除全部或部分溶解铝，该方法包括实施以下措施：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用CO2对含铝工业流出物进行处理的方法
[0001]本专利技术涉及对负载有金属(包括碱土金属)的高度碱化的流出物进行处理的领域，目的是对其进行中和并基本上去除存在于流出物中的金属。尤其是在钢铁工业中会发现这个问题，但是其他工业也可能关注，并且尤其要提到的是对基于比如铝土矿(被称为“红泥”，其负载有大量铝)等天然原材料生产铝而产生的水性液体进行处理的情况。
[0002]通过添加二氧化碳气体，可以中和这种类型的流出物并且使金属沉淀以便将其去除。然而，在绝大多数情况下，直接注入带来的问题是完全或部分堵塞注入系统以及设备的性能质量损失。这是因为，由于注入的目的是中和、而且还使无机化合物沉淀，因此不可避免地在引入沉淀必需的CO2的注入点附近形成固体。容易理解的是，由于能够在CO2的注入点附近形成非常大量的固体(每小时可以达到几吨)，因此这些注入点易于被堵塞，并且会损害设备的性能质量。
[0003]该方法存在的问题是，将酸(CO2)直接添加到负载有金属的极碱性的水体中而导致难以控制的瞬时沉淀。在工业情况中，有许多报道称比如导管等注入和混合部位被非常迅速地堵塞。
[0004]现在考虑以下对由铝的生产所产生的水性液体进行处理的情况。然后问题是对含有大量溶解铝的水性液体流进行中和，必须在排出水性液体之前必须将铝去除。通常，此流出物是高碱性的，并且铝是以铝酸盐(Al(OH)
4-)的形式溶解的。这是由于用氢氧化钠对矿石进行处理(“浸出”)造成的。
[0005]可以通过添加CO2以便将碱性介质中的溶解铝酸盐转化为氢氧化铝Al(OH)3来去除铝，氢氧化铝不是很容易溶解、会具有沉淀的趋势。流出物的pH降低，或者更确切地说是被中和或部分中和，并且由此除去铝，由此将其纯化。用于该操作的工作pH范围通常为：
[0006]-低，由此低于要处理的进入的流出物，
[0007]-但是pH不能太低(<5)，因为随后铝以Al
3+
形式溶解。
[0008]概括地说，对于铝的情况，推荐最佳工作pH通常在5到8.5之间。
[0009]然而，CO2的溶解以及使其与负载有电解质的流出物接触的操作仍有困难。这是因为CO2像任何强酸一样会在注入位置产生高浓度酸。在该高酸区域中，固体氢氧化铝的形成非常大，则使注入点阻塞的风险非常高。
[0010]换句话说，通常，流出物含有大量铝酸盐，这样有效地需要大量酸以便引起沉淀和中和。遗憾的是，该操作被证明难以执行，这是因为：
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流出物(液体)和气体(CO2)的均质化或混合并不容易，也就是说不是瞬时的。因此，在流出物与气体之间形成界面的注入区域(例如，无论涉及的是注入器或是多孔管)被证明会非常迅速地产生大量沉淀物，这些沉淀物导致堵塞难以清除：例如，停机并且用强酸剥除。
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此外，所形成的颗粒被证明具有相当的抵抗力，并且如果它们聚集，则可能导致在注入位置下游部分中堵塞。
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最后，不同阶段(气体的注入/转移以及溶解的CO2与含有铝酸盐的流出物接触)经常在同一个区域、同一个设备或导管中进行，而每个阶段所需要的条件都是不同的。
[0014]因此，概括地说，鉴于以上提到的要素，注入CO2与沉淀相结合的操作可能非常难以进行，实际上甚至几乎是不可能的，因此本领域技术人员会放弃其应用。
[0015]这种工业提供的处理的示例如下所述：
[0016]-积垢/结垢的流出物，含有要去除的大量溶解铝。将高pH(pH1，12左右)流出物送入储罐，该储罐通过注入CO2而保持在较低的pH(pH2，7-8.5左右)。该值被认为是使氢氧化铝沉淀的理想选择。
[0017]-中和后的流出物及其固体经由储罐底部离开(泵送)，以便随后通过沉降分离。在该阶段，还可以使用产品的添加(比如，增粘剂、电解质、凝结剂或表面活性剂)，以便(通过团聚、加速结晶等)使最初形成的固体颗粒的尺寸扩大，以便改进它们的“脱附性”或过滤。
[0018]-经常遇到替代性形式：在替代性形式中，注入不是直接注入储罐中，而是在线注入导管中。在泵送后，气态(或液体)CO2通过从最简单的(例如，简单的接出管)到最复杂的(存在市售用于改善溶解的许多气液接触器，比如静态混合器、文丘里管等)装置注入流出物中。然后，直接在流中形成颗粒，流通常仅保留为从液体中分离(过滤、沉降储罐等)。
[0019]然而，遗憾的是，正如已经指出的那样，将酸(CO2)直接添加到负载很多铝酸盐的极碱性的水体中而导致难以控制的瞬时沉淀。实际上，通常，当水体负载很多溶解铝时，酸化经常导致大量的堵塞，以至于：
[0020]-由于这个原因，通常对于在线处理，管线是重复的，以便可以继续在一条管线上进行操作，而另一管线则可以(可选地在高压下)用强酸清洗。则运行成本和维护过高。
[0021]-并且对于在搅拌容器中的处理，操作模式通常是分批的，也就是说，进料和处理的持续时间受到限制，在此也是为了进行可能的清洁。
[0022]可能要强调的是，由此产生的沉积物难以去除，实际上甚至很难去除，并且经常需要同时进行化学作用(强浓酸)和机械作用(刮擦、高压喷射等)以成功消除沉积层。在比如导管的封闭过程中，这更加困难。
[0023]为了克服上述缺点，可以想到第一解决方案，其包括例如通过在澄清器中心在一个或多个注入点处注入CO2流，将CO2尽可能多地分散在澄清池的入口。
[0024]但是，这个解决方案具有若干缺点：
[0025]-最困难的情况是在每个注入器周围局部存在的问题，这是因为将纯净CO2直接添加到流出物中，这样即使在注入点处也产生沉淀。可选地，有必要尽可能多地更换注入器周围的液体，但是这在搅拌容器中仍然是有问题的。
[0026]-转移速率(即CO2的溶解)可能受到限制。这是因为难以设置搅拌容器，无论发生什么情况，搅拌容器都能将气泡保持在液体中持续足够的时间，以几乎完全溶解。气泡可以聚结，迅速上升，而与期望的液体循环无关，这使气泡出现而没有时间被消耗掉。如果搅拌装置不是高性能的装置，这种现象将更加明显，并且当溶液的堆积密度增加时，这一现象将变得至关重要。这是因为，在浓缩溶液中，铝酸盐会聚合(无机聚合)、捕集颗粒等，这将引起粘度的强烈增加。这样就很难维持良好的搅拌、很难具有气液界面，这将损害溶解程度(因此总界面与气泡的细小尺寸有关，并且因此与大量气泡有关)以及防止堵塞(被堵塞的孔将会使注入的流扭曲等)。
[0027]-最后，大量CO2将不溶解，而是将被释放到搅拌反应器的顶部空间。由于CO2是有毒的，因此有必要对其进行以下管理：添加封盖、添加检测器、渗出、以及因此损失引入的一部
分CO2等。
[0028]然后在文献中提供了第二个解决方案，其包括防止直接接触，这是通过使用预先碳酸化的水体、通常是干净的(例如，现场工业网路)来实现的。因此，预先将CO2注入工业清洁用水(不是流出物)中。这种添加CO2的“回旋”方式类似于苏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对负载有铝的工业流出物进行处理的方法，目的是从该工业流出物中去除全部或部分铝，该方法包括实施以下措施：-将该要处理的流出物运送到第一区域，第一区域例如由储罐构成，保持第一区域的pH小于9.5、更优选地在6.5到8.5之间、甚至更优选地在7到8之间，以促进该铝以氢氧化铝的形式沉淀并因此促进其去除；-第二区域是可用的，并且被安排使位于该区域1中的介质的一部分再循环...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁诺，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：