CN107935502A - 以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法，包括以下步骤：磨细残渣，粉碎石灰、石膏、水泥，按以下质量份数称取原料：磨细后的残渣55‑70份，粉碎后的石灰5‑10份，粉碎后的石膏5‑10份，粉碎后的水泥5‑15份，工程砂5‑10份，混合上述原料，加入水，搅拌均匀，得到浆料，将浆料压制成型，放置在室温中一定时间，得到免烧砖坯，将免烧砖坯蒸养养护一定时间，冷却到室温，得到免烧砖，将反应过程中产生的残渣二次利用，制成免烧砖，提高了利用率，减少了环境污染，能够解决现有技术中铝灰渣利用率低、污染环境的问题。

Description

以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法
技术领域
本公开一般涉及资源再利用领域，具体涉及铝灰渣再利用领域，尤其涉及一种以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法。
背景技术
近些年来，我国的铝的生产能力和消费能力大幅的增加，巨大的消费和生产量对应的也有着巨大的铝灰渣的产量，据了解每吨铝在应用中会有30～40kg的铝灰渣产生。
以铝灰原料制备聚合氯化铝是铝灰渣得到有效处理的一种解决方式。聚合氯化铝残渣就是通过铝灰和工业废盐酸反应制备聚合氯化铝所剩下的残渣。现今，在工业废水的处理中，聚合氯化铝絮凝剂已经逐渐取代了传统凝聚剂而成为主流的絮凝剂，市场需求日益增加。聚合氯化铝不仅具有强烈的凝聚除浊效果，而且也具有明显脱色及去除腐殖质的效果，使用pH范围比传统铝盐要宽得多。使用聚合氯化铝，无论是低温还是常温水，都能获得较好的混凝除浊效能。此外聚合氯化铝能够明显提高固液分离效率，改善沉降过滤及污泥脱水性能，从而缩短沉淀池的停留时间。处理后水中的残留铝含量十分低，出水pH改变很小，不会影响到原水的酸碱性，成本低于现有各种无机混凝剂，对投放系统及操作人员皮肤、衣物腐蚀性小，改善了劳动条件。
随着铝工业的发展，大量铝灰渣的产生难以得到快速有效地解决。虽然许多学者发现了通过铝灰酸溶一步法制备聚合氯化铝可以有效地解决铝灰渣堆积问题，但是制备聚合氯化铝剩下的残渣仍然难以解决，大部分工厂采用随意填埋的方式处理，这不仅处理成本高、污染环境、占用土地资源，而且聚合氯化铝残渣中的有用物质没有得到充分利用，因此有效地利用聚合氯化铝残渣中的有用物质或研究将聚合氯化铝残渣用于制备新产品的方法是目前需要解决的首要问题。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种手把强度高、使用寿命长的以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法。
第一方面，本发明的以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法，
以残渣为主料制备免烧砖的方法，包括以下步骤：
磨细残渣，粉碎石灰、石膏、水泥，按以下质量份数称取原料：磨细后的残渣55-70份，粉碎后的石灰5-10份，粉碎后的石膏5-10份，粉碎后的水泥5-15份，工程砂5-10份，混合上述原料，加入水，搅拌均匀，得到浆料，
将浆料压制成型，放置在室温中一定时间，得到免烧砖坯，
将免烧砖坯蒸养养护一定时间，冷却到室温，得到免烧砖，
以双废制备聚合氯化铝的方法，包括以下步骤：
原料预处理：磨细铝灰渣，将铝灰渣和去离子水混合搅拌均匀，加热充分反应，过滤，将过滤得到的第一滤渣通过干燥装置干燥后磨细；
聚合氯化铝的初步制备：将预处理之后的铝灰渣、工业废盐酸、去离子水按一定配比进行混合反应，过滤，将上层清液分离出来进行熟化静置，得到聚合氯化铝初品；
聚合氯化铝产品处理：向聚合氯化铝初品中加入生石灰，调节盐基度，沉淀过滤后，得到聚合氯化铝溶液和残渣，干燥的聚合氯化铝溶液获得固体聚合氯化铝。
根据本申请实施例提供的技术方案，通过将去离子水洗涤后的铝灰渣和化工厂生产过程中的废盐酸发生水解聚合反应，合成絮凝剂聚合氯化铝，可将废弃资源进行回收再利用，减少其对环境的污染，保障人们的生命安全，能够解决处理铝灰渣和工艺废盐酸费时费力再利用率低的问题，同时，将反应过程中产生的残渣二次利用，制成免烧砖，提高了利用率，减少了环境污染，能够解决现有技术中铝灰渣利用率低、污染环境的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的实施例的以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法的以双废制备聚合氯化铝方法的流程图，
图2为本发明的实施例的以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法的以双废制备聚合氯化铝方法的流程图，
图3为本发明的实施例的以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参考图1和图2，本发明其中一个实施例为：磨细铝灰渣至100目，取磨细后的铝灰渣100g和500ml去离子水，将铝灰渣和去离子水混合搅拌均匀，加热至95℃充分反应，反应时间为6小时，同时使用氨气收集装置收集逸出的氨气；然后静置10min，到上层液体清澈，然后过滤，将过滤得到的第一滤渣通过干燥装置干燥；在环境温度为80℃的条件下，向50g预处理之后的铝灰渣中加入250ml离子水，搅拌均匀，在30分钟内缓慢滴加125ml工业废盐酸，工业废盐酸中盐酸质量分数为30％，反应3小时，充分反应之后，将残渣和溶液移入熟化装置内保持60℃不变，静置熟化30小时；沉降处理后，过滤获得第二滤渣和聚合氯化铝溶液初品，向聚合氯化铝初品容易中加入生石灰调节盐基度变为85％；将聚合氯化铝溶液通过干燥装置干燥后即可得到固体聚合氯化铝。
本发明其中一个实施例为：磨细铝灰渣至100目，取磨细后的铝灰渣100g和700ml去离子水，将铝灰渣和去离子水混合搅拌均匀，加热至98℃充分反应，反应时间为6.5小时，同时使用氨气收集装置收集逸出的氨气；然后静置10min，到上层液体清澈，然后过滤，将过滤得到的第一滤渣通过干燥装置干燥；在环境温度为80℃的条件下，向50g预处理之后的铝灰渣中加入250ml离子水，搅拌均匀，在30分钟内缓慢滴加150ml工业废盐酸，工业废盐酸中盐酸质量分数为30％，反应3.2小时，充分反应之后，将残渣和溶液移入熟化装置内保持60℃不变，静置熟化30小时；沉降处理后，过滤获得第二滤渣和聚合氯化铝溶液初品，向聚合氯化铝初品容易中加入生石灰调节盐基度变为85.46％；将聚合氯化铝溶液通过干燥装置干燥后即可得到固体聚合氯化铝。
本发明其中一个实施例为：磨细铝灰渣至100目，取磨细后的铝灰渣100g和800ml去离子水，将铝灰渣和去离子水混合搅拌均匀，加热至100℃充分反应，反应时间为8小时，同时使用氨气收集装置收集逸出的氨气；然后静置10min，到上层液体清澈，然后过滤，将过滤得到的第一滤渣通过干燥装置干燥；在环境温度为80℃的条件下，向50g预处理之后的铝灰渣中加入300ml离子水，搅拌均匀，在60分钟内缓慢滴加175ml工业废盐酸，工业废盐酸中盐酸质量分数为30％，反应4小时，充分反应之后，将残渣和溶液移入熟化装置内保持80℃不变，静置熟化36小时；沉降处理后，过滤获得第二滤渣和聚合氯化铝溶液初品，向聚合氯化铝初品容易中加入生石灰调节盐基度变为86％；将聚合氯化铝溶液通过干燥装置干燥后即可得到固体聚合氯化铝。
在本发明的原料预处理过程中，铝灰渣为电解铝或铸造铝生产工艺中产生的熔渣经冷却加工后的产物，是固体废料的一种，铝灰渣中含铝量为50％左右。
在本发明的原料预处理过程中，会产生一定量的氨气，可以进行回收再利用，制成氨水等产品，防止污染环境，环保。
在本发明的残渣无害化处理过程中，可将聚合氯化铝残渣进行回收再利用，制成新产品，减少其对环境的污染，保障人们的生命安全。
本发明聚合氯化铝的合成方法，其流程为原料预处理过程、反应过程、聚合氯化铝产品处理，具体反应反应式为：
(1)铝灰的水解反应：
AlN+3H2O→Al(OH)3+NH3↑
(2)铝灰在盐酸中的溶出反应：
2Al+6HCl+12H2O→2[Al(OH2)6]Cl3+3H2↑
Al2O3+6HCl+9H2O→2[Al(OH2)6]Cl3
(3)随着铝的溶出，溶液pH值升高，发生水解反应：
(4)水解生成的盐酸继续和铝灰反应，溶液pH值继续升高，发生架桥聚合反应：
本发明的聚合氯化铝的制备方法，在合成聚合氯化铝的过程中所得一切残渣、气体均可得到回收再利用，对环境污染较少。所用原料价格便宜，生产过程所用设备少，生产成本低。制得的产品所含杂质较少，盐基度高，性能优于市售产品。
参考图3，本发明其中一个实施例为：
以残渣为主料制备免烧砖的方法，包括以下步骤：
磨细残渣，磨细后残渣的粒径100目，粉碎石灰、石膏、水泥，按以下质量份数称取原料：磨细后的残渣55份，粉碎后的石灰8份，粉碎后的石膏6份，粉碎后的水泥15份，工程砂8份，其中水泥为普通硅酸泥水泥，水泥标号为32.5R，混合上述原料，加入水，水占磨细后的残渣、粉碎后的石灰、粉碎后的石膏、工程砂质量之和的5％，搅拌均匀，得到浆料，
将浆料压制成型，压力为18Mpa，保压时间3分钟，放置在室温中20小时，得到免烧砖坯，
将免烧砖坯蒸养养护一定时间，养护时间24小时，养护温度为86℃，养护湿度为80％RH，冷却到室温，得到免烧砖。
本发明其中一个实施例为：
以残渣为主料制备免烧砖的方法，包括以下步骤：
磨细残渣，磨细后残渣的粒径60目，粉碎石灰、石膏、水泥，按以下质量份数称取原料：磨细后的残渣62份，粉碎后的石灰5份，粉碎后的石膏5份，粉碎后的水泥7份，工程砂5份，其中水泥为普通硅酸泥水泥，水泥标号为32.5R，混合上述原料，加入水，水占磨细后的残渣、粉碎后的石灰、粉碎后的石膏、工程砂质量之和的15％，搅拌均匀，得到浆料，
将浆料压制成型，压力为15Mpa，保压时间5分钟，放置在室温中22小时，得到免烧砖坯，
将免烧砖坯蒸养养护一定时间，养护时间28小时，养护温度为80℃，养护湿度为85％RH，冷却到室温，得到免烧砖。
本发明其中一个实施例为：
以残渣为主料制备免烧砖的方法，包括以下步骤：
磨细残渣，磨细后残渣的粒径80目，粉碎石灰、石膏、水泥，按以下质量份数称取原料：磨细后的残渣70份，粉碎后的石灰10份，粉碎后的石膏10份，粉碎后的水泥5份，工程砂10份，其中水泥为普通硅酸泥水泥，水泥标号为32.5R，混合上述原料，加入水，水占磨细后的残渣、粉碎后的石灰、粉碎后的石膏、工程砂质量之和的8％，搅拌均匀，得到浆料，
将浆料压制成型，压力为20Mpa，保压时间7分钟，放置在室温中21小时，得到免烧砖坯，
将免烧砖坯蒸养养护一定时间，养护时间26小时，养护温度为100℃，养护湿度为95％RH，冷却到室温，得到免烧砖。
按照本发明方法制得的免烧砖抗压强度>20Mpa，抗折强度>5Mpa，吸水率<10％，抗冻性强。并且本发明的制备免烧砖的方法中不需另外加入粘结剂使用，节约了制造成本。
本发明以双废制备聚合氯化铝残渣为主料，另加水泥、石灰、工程砂等，通过本发明制得的免烧砖能够达到国家标准要求，在生产过程中无需另外加入胶凝材料，也无需消耗热能。本发明原料50％以上是聚合氯化铝残渣，属于固体废料，既合理利用了废弃物，减少了聚合氯化铝残渣的堆积，又解决了聚合氯化铝残渣的随意填埋对环境的污染问题。通过本发明提供的免烧砖制备方法制得的免烧砖，具有强度高、吸水率低、抗冻性强等特点，可广泛应用于路面材料、建筑材料等方面。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法，其特征在于，
以所述残渣为主料制备免烧砖的方法，包括以下步骤：
磨细所述残渣，粉碎石灰、石膏、水泥，按以下质量份数称取原料：磨细后的残渣55-70份，粉碎后的石灰5-10份，粉碎后的石膏5-10份，粉碎后的水泥5-15份，工程砂5-10份，混合上述原料，加入水，搅拌均匀，得到浆料，
将所述浆料压制成型，放置在室温中一定时间，得到免烧砖坯，
将所述免烧砖坯蒸养养护一定时间，冷却到室温，得到免烧砖，以双废制备聚合氯化铝的方法，包括以下步骤：
原料预处理：磨细铝灰渣，将铝灰渣和去离子水混合搅拌均匀，加热充分反应，过滤，将过滤得到的第一滤渣通过干燥装置干燥后磨细；
聚合氯化铝的初步制备：将预处理之后的铝灰渣、工业废盐酸、去离子水按一定配比进行混合反应，过滤，将上层清液分离出来进行熟化静置，得到聚合氯化铝初品；
聚合氯化铝产品处理：向所述聚合氯化铝初品中加入生石灰，调节盐基度，沉淀过滤后，得到聚合氯化铝溶液和残渣，干燥的聚合氯化铝溶液获得固体聚合氯化铝。
2.根据权利要求1所述的以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法，其特征在于，在以所述残渣为主料制备免烧砖的方法中，磨细后残渣的粒径≤100目，所述水泥为普通硅酸泥水泥，所述水泥标号为32.5R。
3.根据权利要求1所述的以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法，其特征在于，在以所述残渣为主料制备免烧砖的方法中，所述水占所述残渣、石灰、石膏、工程砂质量之和的5-15％。
4.根据权利要求1所述的以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法，其特征在于，在以所述残渣为主料制备免烧砖的方法中，将所述浆料压制成型时，压力为15-20Mpa，保压时间≥3分钟。
5.根据权利要求1所述的以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法，其特征在于，在以所述残渣为主料制备免烧砖的方法中，将所述浆料压制成型，放置在室温中的时间≥20小时。
6.根据权利要求1所述的以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法，其特征在于，在以所述残渣为主料制备免烧砖的方法中，将所述免烧砖坯蒸养养护，养护时间≥24小时，养护温度为80-100℃，养护湿度为80-95％RH。
7.根据权利要求1所述的以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法，其特征在于，在以双废制备聚合氯化铝的方法的原料预处理步骤中，磨细铝灰渣至粒径为100目，铝灰渣和去离子水的固液比为1:5-8，将去离子水和铝灰渣混合物加热至95-100℃，将铝灰渣加入去离子水之后搅拌6-8小时充分反应，干燥时间为3-4小时，将干燥后的滤渣磨细至粒径为100目。
8.根据权利要求1所述的以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法，其特征在于，在以双废制备聚合氯化铝的方法的聚合氯化铝的初步制备步骤中，取以下质量份数的原料：
预处理之后的铝灰渣：1份，工业废盐酸：2.5-3.5份，去离子水：5-6份，
在环境温度为80℃的条件下，向预处理之后的铝灰渣中加入离子水，搅拌均匀，在30-60分钟内缓慢滴加工业废盐酸，反应3-4小时之后，将残渣和溶液放入温度为60-80℃的熟化装置熟化30-36小时，过滤，获得第二滤渣和聚合氯化铝溶液初品。
9.根据权利要求1所述的以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法，其特征在于，在以双废制备聚合氯化铝的方法的聚合氯化铝产品处理步骤中，向得到的聚合氯化铝溶液中加入生石灰，调节溶液的盐基度至85％以上。
10.根据权利要求1所述的以双废制备聚合氯化铝残渣为主料制备免烧砖的方法，其特征在于，在以双废制备聚合氯化铝的方法中，所述工业废盐酸中盐酸的质量分数为30％。
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