CN103318935B - 含铬铝泥制备高纯氢氧化铝的方法 - Google Patents
含铬铝泥制备高纯氢氧化铝的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明主要涉及一种含铬铝泥制备高纯氢氧化铝的方法,属于化工废弃物综合应用领域,首先进行部分Cr6+回收,再用酸溶铝泥,除铁,制备Al(OH)3和Cr(OH)3混合物并回收部分Cr6+,然后进行Al(OH)3和Cr(OH)3混合物的碱溶及Cr3+的氧化,最终制备出高纯氢氧化铝。本发明具有原料便宜,工艺简单,投资成本低,反应条件温和,产物性能可控,副产物可回收利用,无二次污染等优点,适于推广应用。
Description
技术领域
本发明属于化工废弃物综合应用领域,特别涉及一种用含铬铝泥制备高纯氢氧化铝的方法。
背景技术
以铬铁矿为原料,采用纯碱焙烧法生产铬盐过程中产生大量废渣和废水,对环境污染极大。而无钙焙烧法因大大降低了排渣量,使铬渣严重污染环境的问题可从根本上得到控制,实现清洁生产。在无钙焙烧法生产铬盐过程中产生的废渣是含有大量Cr和Al化合物的含铬铝泥,生产万吨铬盐将产生约7000吨干基含铬铝泥。含铬铝泥中含有Cr(Ⅵ),属于危险化工废弃物,在其堆放过程中会因脱水风化使其表面析出铬酸钠,遇雨溶解后渗入地下或排入河流等水源,对环境造成严重危害。同时,含铬铝泥中的Cr、Al化合物是重要的资源,若将其充分利用,不但会消除环境污染,还会减少资源浪费,促进我国铬盐工业的可持续发展,实现环境效益和经济效益的最大化。
发明内容
发明目的
本发明涉及一种用含铬铝泥制备高纯氢氧化铝的方法,其目的是对含铬铝泥进行综合利用,使其资源化,在解决环境问题的同时创造二次财富。
技术方案
一种含铬铝泥制备高纯氢氧化铝的方法,其特征在于:步骤如下:
(1)部分Cr6+回收
称取含铬铝泥,按固液比1:3~1:50加入水,加热,搅拌,使其混合均匀,过滤或离心分离,得滤饼和含Cr6+的水溶液;
(2)酸溶铝泥
取滤饼,按固液比1:3~1:50加入2~10mol/L的酸溶液,加热使其溶解,抽滤,除去不溶物,保留滤液,得含铬铝泥的酸溶液;
(3)除铁
向含铬铝泥的酸溶液中按体积比1:0.1~1:10加入萃取剂,室温振荡5~60min,静置,待溶液分层,除去油相,得除铁后的含铬铝泥酸溶液;
(4)Al(OH)3和Cr(OH)3混合物的制备及部分Cr6+回收
用0.5~12mol/L碱或碱性盐溶液调节含铬铝泥酸溶液的pH为4~9.5,形成Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀,静置0.5~24h,过滤或离心分离,收集滤液,回收部分Cr6+;洗涤滤饼,得Al(OH)3和Cr(OH)3混合物;
(5)Al(OH)3和Cr(OH)3混合物的碱溶及Cr3+的氧化
按固液比1︰3~1︰20向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入3~12mol/L的强碱溶液,搅拌,待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度,加入理论需求量1.05~1.4倍的H2O2溶液,搅拌,当溶液中Cr3+的浓度为0后,加热煮沸5~20min,冷却至室温;
(6)高纯氢氧化铝的制备及部分Cr6+回收
向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入Al质量0.05~1%的表面活性剂,搅拌均匀后加入2~10mol/L的酸溶液,调节溶液的pH为4~9.5,形成Al(OH)3沉淀,过滤或离心分离,洗涤滤饼至白色,干燥,得高纯氢氧化铝;收集滤液和洗液,回收部分Cr6+。
步骤(2)中所述的酸为H2SO4、HNO3、HCl中任一种。
步骤(3)中的萃取剂为TBP、Primene JMT、N1923、2号煤油中的任一种。
步骤(4)中的碱或碱性盐为尿素、KOH、NaOH、NH3·H2O、NaHCO3、KHCO3、Na2CO3或K2CO3中任一种。
步骤(5)中的强碱为KOH、NaOH中任一种或KOH、NaOH混合溶液。
步骤(6)中所述的表面活性剂为吐温80、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇600、聚乙二醇1000、聚乙二醇6000、六偏磷酸钠中任一种。
步骤(6)中的酸为H2SO4、HNO3、HCl中任一种。
优点及效果
本发明的优点和有益效果如下:
本发明这种含铬铝泥制备高纯氢氧化铝的方法,具有如下优点和有益效果:
(1)原料便宜,工艺简单,设备投资少;
(2)反应条件温和,安全,运行成本低;
(3)产物纯度可控;
(4)副产物可回收利用,无二次污染。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
一种含铬铝泥制备高纯氢氧化铝的方法,其特征在于:步骤如下:
(1)部分Cr6+回收
称取含铬铝泥,按固液比1:3~1:50加入水,加热,搅拌,使其混合均匀,过滤或离心分离,得滤饼和含的Cr6+水溶液;
(2)酸溶铝泥
取滤饼,按固液比1:3~1:50加入2~10mol/L的酸溶液,加热使其溶解,抽滤,除去不溶物,保留滤液,得含铬铝泥的酸溶液;
(3)除铁
向含铬铝泥的酸溶液中按体积比1:0.1~1:10加入萃取剂,室温振荡5~60min,静置,待溶液分层,除去油相,得除铁后的含铬铝泥酸溶液;
(4)Al(OH)3和Cr(OH)3混合物的制备及部分Cr6+回收
用0.5~12mol/L碱或碱性盐溶液调节含铬铝泥酸溶液的pH为4~9.5,形成Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀,静置0.5~24h,过滤或离心分离,收集滤液,回收部分Cr6+;洗涤滤饼,得Al(OH)3和Cr(OH)3混合物;
(5)Al(OH)3和Cr(OH)3混合物的碱溶及Cr3+的氧化
按固液比1︰3~1︰20向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入3~12mol/L的强碱溶液,搅拌,待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度,加入将Cr3+完全氧化为Cr6+所需的H2O2理论需求量1.05~1.4倍的H2O2溶液,搅拌,待溶液中气泡减少后测定其中Cr3+的浓度;若溶液中尚有Cr3+,继续加入H2O2溶液,当溶液中Cr3+的浓度为0后,加热煮沸5~20min,冷却至室温;
(6)高纯氢氧化铝的制备及部分Cr6+回收
向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入Al质量(溶液中Al元素的质量)0.05~1%的表面活性剂,搅拌均匀后加入2~10mol/L的酸溶液,调节溶液的pH为4~9.5,形成Al(OH)3沉淀,过滤或离心分离,洗涤滤饼至白色,干燥,得高纯氢氧化铝;收集滤液和洗液,回收部分Cr6+。
步骤(2)中所述的酸为H2SO4、HNO3、HCl中任一种。
步骤(3)中的萃取剂为TBP、Primene JMT、N1923、2号煤油中的任一种。
步骤(4)中的碱或碱性盐为尿素、KOH、NaOH、NH3·H2O、NaHCO3、KHCO3、Na2CO3或K2CO3中任一种。
步骤(5)中的强碱为KOH、NaOH中任一种或KOH、NaOH混合溶液。
步骤(6)中所述的表面活性剂为吐温80、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇600、聚乙二醇1000、聚乙二醇6000、六偏磷酸钠中任一种。
步骤(6)中的酸为H2SO4、HNO3、HCl中任一种。
实施例1
称取5g含铬铝泥,按固液比1:20加入水,加热,搅拌,使其混合均匀,过滤,得滤饼和含的Cr6+水溶液,其中含Cr6+的水溶液用于回收部分Cr6+;取滤饼,按固液比1:3加入10mol/L的硝酸溶液,加热使其溶解,抽滤,除去不溶物,保留滤液,得含铬铝泥的酸溶液;向含铬铝泥的酸溶液中按体积比1:0.5加入2号煤油,室温振荡20min,静置,待溶液分层,除去油相,得除铁后的含铬铝泥酸溶液;用2mol/L NaOH溶液调节含铬铝泥酸溶液的pH为4.5,形成Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀,静置4h,过滤或离心分离,收集滤液,回收部分Cr6+;洗涤滤饼,得Al(OH)3和Cr(OH)3混合物;按固液比1︰20向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入3mol/L的NaOH溶液,搅拌,待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度,加入将Cr3+完全氧化为Cr6+所需的H2O2理论需求量1.05倍的H2O2溶液,搅拌,待溶液中气泡减少后测定其中Cr3+的浓度为0,加热煮沸10min,冷却至室温;向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入Al质量0.05%的十二烷基硫酸钠,搅拌均匀后加入5mol/L的盐酸溶液,调节溶液的pH为9.5,形成Al(OH)3沉淀,过滤或离心分离,洗涤滤饼至白色,干燥,得高纯氢氧化铝;收集滤液和洗液,回收部分Cr6+。
实施例2
称取5g含铬铝泥,按固液比1:3加入水,加热,搅拌,使其混合均匀,过滤,得滤饼和含Cr6+的水溶液,其中含Cr6+的水溶液用于回收部分Cr6+;取滤饼,按固液比1:50加入2mol/L的盐酸溶液,加热使其溶解,抽滤,除去不溶物,保留滤液,得含铬铝泥的酸溶液;向含铬铝泥的酸溶液中按体积比1:0.1加入TBP,室温振荡5min,静置,待溶液分层,除去油相,得除铁后的含铬铝泥酸溶液;用0.5mol/L KOH溶液调节含铬铝泥酸溶液的pH为4,形成Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀,静置0.5h,过滤或离心分离,收集滤液,回收部分Cr6+;洗涤滤饼,得Al(OH)3和Cr(OH)3混合物;按固液比1︰3向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入12mol/L的KOH溶液,搅拌,待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度,加入将Cr3+完全氧化为Cr6+所需的H2O2理论需求量1.4倍的H2O2溶液,搅拌,待溶液中气泡减少后测定其中Cr3+的浓度,测定溶液中Cr3+的浓度为0,加热煮沸5min,冷却至室温;向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入Al质量1%的十二烷基苯磺酸钠,搅拌均匀后加入3mol/L的硝酸溶液,调节溶液的pH为4,形成Al(OH)3沉淀,过滤或离心分离,洗涤滤饼至白色,干燥,得高纯氢氧化铝;收集滤液和洗液,回收部分Cr6+。
实施例3
称取5g含铬铝泥,按固液比1:50加入水,加热,搅拌,使其混合均匀,过滤,得滤饼和含Cr6+的水溶液,其中含Cr6+的水溶液用于回收部分Cr6+;取滤饼,按固液比1:20加入5mol/L的硫酸溶液,加热使其溶解,抽滤,除去不溶物,保留滤液,得含铬铝泥的酸溶液;向含铬铝泥的酸溶液中按体积比1:10加入N1923,室温振荡60min,静置,待溶液分层,除去油相,得除铁后的含铬铝泥酸溶液;用12mol/L Na2CO3溶液调节含铬铝泥酸溶液的pH为9.5,形成Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀,静置24h,过滤或离心分离,收集滤液,回收部分Cr6+;洗涤滤饼,得Al(OH)3和Cr(OH)3混合物;按固液比1︰5向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入5mol/L的KOH和5mol/L的NaOH混合溶液,搅拌,待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度,加入将Cr3+完全氧化为Cr6+所需的H2O2理论需求量1.2倍的H2O2溶液,搅拌,待溶液中气泡减少后测定其中Cr3+的浓度,测定溶液中Cr3+的浓度为0,加热煮沸20min,冷却至室温;向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入Al质量0.5%的吐温80,搅拌均匀后加入2mol/L的硫酸溶液,调节溶液的pH为4.5,形成Al(OH)3沉淀,过滤或离心分离,洗涤滤饼至白色,干燥,得高纯氢氧化铝;收集滤液和洗液,回收部分Cr6+。
实施例4
称取5g含铬铝泥,按固液比1:30加入水,加热,搅拌,使其混合均匀,过滤,得滤饼和含Cr6+的水溶液,其中含Cr6+的水溶液用于回收部分Cr6+;取滤饼,按固液比1:30加入7mol/L的盐酸溶液,加热使其溶解,抽滤,除去不溶物,保留滤液,得含铬铝泥的酸溶液;向含铬铝泥的酸溶液中按体积比1:5加入Primene JMT,室温振荡40min,静置,待溶液分层,除去油相,得除铁后的含铬铝泥酸溶液;用5mol/L K2CO3溶液调节含铬铝泥酸溶液的pH为8,形成Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀,静置15h,过滤或离心分离,收集滤液,回收部分Cr6+;洗涤滤饼,得Al(OH)3和Cr(OH)3混合物;按固液比1︰10向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入8mol/L的NaOH溶液,搅拌,待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度,加入将Cr3+完全氧化为Cr6+所需的H2O2理论需求量1.3倍的H2O2溶液,搅拌,待溶液中气泡减少后测定其中Cr3+的浓度,测定溶液中Cr3+的浓度为0,加热煮沸15min,冷却至室温;向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入Al质量0.5%的聚乙二醇600,搅拌均匀后加入10mol/L的盐酸溶液,调节溶液的pH为4.5,形成Al(OH)3沉淀,过滤或离心分离,洗涤滤饼至白色,干燥,得高纯氢氧化铝;收集滤液和洗液,回收部分Cr6+。
实施例5
按固液比1︰10向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入3mol/L NaOH和3mol/L KOH的混合溶液,搅拌,待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度,其余条件同实施例2。
实施例6
在上述实施例1~4中碱或碱性盐溶液可以用尿素、KOH、NaOH、NH3·H2O、NaHCO3、KHCO3、Na2CO3或K2CO3代替。
实施例7
在上述实施例1~4中表面活性剂可以用吐温80、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇600、聚乙二醇1000、聚乙二醇6000、六偏磷酸钠代替。
Claims (6)
1.一种含铬铝泥制备高纯氢氧化铝的方法,其特征在于:步骤如下:
(1)部分Cr6+回收
称取含铬铝泥,按固液比1:3~1:50加入水,加热,搅拌,使其混合均匀,过滤或离心分离,得滤饼和含Cr6+的水溶液;
(2)酸溶铝泥
取滤饼,按固液比1:3~1:50加入2~10mol/L的酸溶液,加热使其溶解,抽滤,除去不溶物,保留滤液,得含铬铝泥的酸溶液;
(3)除铁
向含铬铝泥的酸溶液中按体积比1:0.1~1:10加入萃取剂,室温振荡5~60min,静置,待溶液分层,除去油相,得除铁后的含铬铝泥酸溶液;
(4)Al(OH)3和Cr(OH)3混合物的制备及部分Cr6+回收
用0.5~12mol/L碱或碱性盐溶液调节含铬铝泥酸溶液的pH为4~9.5,形成Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀,静置0.5~24h,过滤或离心分离,收集滤液,回收部分Cr6+;洗涤滤饼,得Al(OH)3和Cr(OH)3混合物;
(5)Al(OH)3和Cr(OH)3混合物的碱溶及Cr3+的氧化
按固液比1︰3~1︰20向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入3~12mol/L的强碱溶液,搅拌,待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度,加入理论需求量1.05~1.4倍的H2O2溶液,搅拌,当溶液中Cr3+的浓度为0后,加热煮沸5~20min,冷却至室温;
(6)高纯氢氧化铝的制备及部分Cr6+回收
向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入Al质量0.05~1%的表面活性剂,搅拌均匀后加入2~10mol/L的酸溶液,调节溶液的pH为4~9.5,形成Al(OH)3沉淀,过滤或离心分离,洗涤滤饼至白色,干燥,得高纯氢氧化铝;收集滤液和洗液,回收部分Cr6+;
步骤(3)中的萃取剂为TBP、Primene JMT、N1923、2号煤油中的任一种。
2.根据权利要求1所述的含铬铝泥制备高纯氢氧化铝的方法,其特征在于:步骤(2)中所述的酸为H2SO4、HNO3、HCl中任一种。
3.根据权利要求1所述的含铬铝泥制备高纯氢氧化铝的方法,其特征在于:步骤(4)中的碱或碱性盐为KOH、NaOH、NH3·H2O、NaHCO3、KHCO3、Na2CO3或K2CO3中任一种。
4.根据权利要求1所述的含铬铝泥制备高纯氢氧化铝的方法,其特征在于:步骤(5)中的强碱为KOH、NaOH中任一种或KOH、NaOH混合溶液。
5.根据权利要求1所述的含铬铝泥制备高纯氢氧化铝的方法,其特征在于:步骤(6)中所述的表面活性剂为吐温80、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇600、聚乙二醇1000、聚乙二醇6000、六偏磷酸钠中任一种。
6.根据权利要求1所述的含铬铝泥制备高纯氢氧化铝的方法,其特征在于:步骤(6)中的酸为H2SO4、HNO3、HCl中任一种。
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