CN109133131A - 氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统与方法 - Google Patents

氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统与方法,依次包括煲模液生成系统、氧化液收集系统、煲膜液添加系统、反应液分离系统、一次滤液收集系统、一次滤液回收系统、硫酸钠回收系统和二次滤液收集系统。涉及铝挤压企业产生废渣占总渣量28%的煲模液和占总渣量27%的氧化液的在线回收处理,利用氧化废液为反应液,添加煲模液或其他含偏铝酸钠和氢氧化钠的碱液(如氧化线碱蚀液(不含碱蚀剂)、铝灰的碱溶解液等,R≥3.5),在pH介于7.00‑7.50之间,回收氢氧化铝和硫酸钠副产品,实现煲模废水废渣零排放,彻底阻断钠离子对废水中心的污染。

Description

氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统与方法
技术领域
本发明涉及铝加工技术领域,尤其涉及氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统与方法。
背景技术
铝型材挤压模具使用后要放入高浓度碱液中进行煲模,将模腔内的铝反应腐蚀掉。煲模液中氢氧化钠的浓度达200-300g/L,随着反应的进行,铝离子含量不断升高,当达到60-70g/L以上、反应速度明显降低时,就必须将煲模液排掉,排掉的废液中含有大量的铝离子及氢氧化钠,潜在的经济价值非常大。
中国专利201320875536.9提出用煲模液中和阳极氧化液回收氢氧化铝的方法,确实可以回收满足国标GB4294-2010要求的氢氧化铝,但没有回收硫酸根离子和钠离子,而钠离子是中水回用的最大障碍。
中国专利CN201710461889.7、CN201010273267.X提供了一种回收煲模液的方法,即采用晶析法回收氢氧化铝和氢氧化钠,有两方面的技术障碍可能阻碍这些专利的实施。障碍一是煲模液不同于碱蚀液,煲模液排放时,游离碱为250g/L左右,铝离子为50g/L左右,R值(游离碱与铝离子浓度之比)在5.0以上,而碱蚀液的游离碱为60g/L左右,铝离子为20g/L左右,R值在3.0左右,碱性槽液,偏铝酸钠分解、氢氧化铝析出的R值区间为:R<3.0,大量氢氧化铝分解析出;3.0≤R≤3.5,部分氢氧化铝分解析出;R>3.5,氢氧化铝不分解析出;碱蚀液的R值为3.0左右,完全可以利用拜耳法,采用晶析手段回收氢氧化铝、回用氢氧化钠;但煲模液的R值在5.0以上,离偏铝酸钠的分解区间太远,大量的游离碱阻碍了偏铝酸钠分解,溶解可能生成的氢氧化铝;为了分解煲模液的偏铝酸钠,回收氢氧化铝,必须添加大量的酸,消耗游离碱,降低R值,使R值回到分解区间,方可回收氢氧化铝;但大量酸的添加,已损失大量的碱,这种回收方式已失去碱回收的设计初衷;障碍二是氢氧化铝易分解结垢,设备维护非常麻烦,且回收的氢氧化铝太细,价值不高。
中国专CN201610128702.7提出用石灰处理煲模液,生成铝酸钙、回收氢氧化钠的方法;在强碱条件下,铝酸钙被溶解,该发明不能生成铝酸钙,不能回收煲模液。
现行的处理方法过于简单:一是直接排放进废水处理中心,既增加了处理成本,又浪费了铝和钠资源,还在中水中引入大量的钠离子,阻碍中水回用;二是请专业处理厂家拉走,这些处理厂若单项处理海量的煲模废碱液,需消耗海量的酸液,将为此付出昂贵的处理成本。全国年产挤压铝材2000万吨,产生煲模废液75万吨,含氢氧化钠15万吨、铝3万吨,按现行的处理方法,需添加12万吨硫酸中和,产生45万吨危废碱渣!既付出巨额的废水处理费用,又损失约3万吨铝和15万吨氢氧化钠,还产生45万吨危废碱渣,这种浪费令人触目惊心!
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处,提出氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统与方法。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统,依次包括氧化液收集系统、煲膜液添加系统、反应液分离系统、一次滤液收集系统、一次滤液回收系统和硫酸钠回收系统;
所述氧化液收集系统包括氧化液收集罐、1#反应罐和2#反应罐,所述氧化液收集系统用于收集待处理的氧化液并输送至1#反应罐和2#反应罐;
所述煲膜液添加系统包括1#煲模液收集罐,所述煲膜液添加系统用于往1#反应罐和2#反应罐添加煲膜液,使煲膜液和氧化液反应生成氢氧化铝和硫酸钠;
所述反应液分离系统包括固液分离罐和1#离心机,所述反应液分离系统用于固液分离出氢氧化铝;
所述一次滤液收集系统包括1#滤液回收罐,所述一次滤液收集系统用于收集固液分离后的含有硫酸钠的滤液至1#滤液回收罐;
所述一次滤液回收系统包括3#泵,所述一次滤液回收系统用于将1#滤液回收罐中的沉淀物输送至1#反应罐,循环回收氢氧化铝;
所述硫酸钠回收系统包括硫酸钠结晶罐、冰机和2#离心机,所述硫酸钠回收系统用于将1#滤液回收罐中的上清液输送至硫酸钠结晶罐冷却结晶,然后固液分离回收硫酸钠。
优选地,还包括煲模液生成系统,所述煲模液生成系统包括煲模槽、废水导流沟、2#煲模液收集罐和二次滤液收集池,所述煲模液生成系统用于生成、收集待处理的煲模液进2#煲模液收集罐。
优选地,还包括二次滤液收集系统,所述二次滤液收集系统包括2#滤液回收罐,所述二次滤液收集系统用于将收集硫酸钠结晶罐固液分离后的滤液,并将该滤液输送至煲模液生成系统的二次滤液收集池。
优选地,所述氧化液收集系统还包括1#泵、22#阀、1#阀和2#阀,所述氧化液收集罐的顶部和氧化槽连通,所述氧化液收集罐的底部和1#泵的输入口连通,所述1#泵的输出口通过管道分别和1#反应罐的顶部、2#反应罐的顶部连通,所述氧化液收集罐和1#泵之间设有22#阀,所述1#泵和1#反应罐之间设有1#阀,所述1#泵和2#反应罐之间设有2#阀,所述1#反应罐中设有1#电搅拌,所述2#反应罐中设有2#电搅拌;
所述煲膜液添加系统还包括2#泵、3#阀、4#阀、5#阀、6#阀、7#阀、8#阀、9#阀、10#阀、11#阀、12#阀、13#阀和14#阀,所述1#反应罐的底部、2#反应罐的底部均和2#泵连通,所述1#反应罐的底部设有7#阀,所述2#反应罐的底部设有8#阀,所述9#阀设于靠近所述2#泵处,所述1#反应罐分别通过设有3#阀和设有5#阀的管道与所述2#泵连通,所述2#反应罐分别通过设有4#阀和设有6#阀的管道与所述2#泵连通,所述1#煲模液收集罐的底部通过设有10#阀的管道与所述2#泵连通;所述2#泵通过设有12#阀的管道与所述1#滤液回收罐的顶部连通,12#阀设于靠近所述2#泵处;所述2#泵通过设有11#阀的管道分别与1#反应罐的顶部、2#反应罐的顶部连通,并且11#阀设于靠近所述2#泵处,在靠近1#反应罐的顶部处设置13#阀,在靠近2#反应罐的顶部处设置14#阀。
优选地,所述反应液分离系统还包括16#阀和17#阀,所述一次滤液收集系统还包括15#阀、18#阀和19#阀,所述一次滤液回收系统还包括21#阀和20#阀;
所述2#泵还通过设有12#阀的管道与固液分离罐的顶部连通,并且靠近所述固液分离罐处设有16#阀,靠近所述1#滤液回收罐处设有15#阀;所述固液分离罐的底部和1#离心机的输入口连通,所述固液分离罐和1#离心机之间设有17#阀;所述1#离心机设有固态分离料口和液态分离料口,所述1#离心机的固态分离料口输出氢氧化铝,所述1#离心机的液态分离料口通过管道和1#滤液回收罐的顶部连通;所述1#滤液回收罐的底部通过设有19#阀的管道和3#泵连通,所述19#阀靠近1#滤液回收罐的底部;所述1#滤液回收罐的中部通过设有18#阀的管道和3#泵连通,所述18#阀靠近1#滤液回收罐的中部;所述3#泵通过设有21#阀的管道和1#反应罐的顶部连通,所述3#泵通过设有20#阀的管道和硫酸钠结晶罐的顶部连通。
优选地,所述硫酸钠回收系统还包括23#阀、24#阀、25#阀、冷却管、4#泵和26#阀,所述二次滤液收集系统还包括27#阀、5#泵和28#阀;所述冷却管插入所述硫酸钠结晶罐内,并且所述冷却管的一端和冰机的输入口连通,所述冷却管的另一端和冰机的输出口连通,所述冷却管的一端设有23#阀,所述冷却管的另一端设有24#阀;所述硫酸钠结晶罐的底部通过设有25#阀的管道和4#泵连通,所述4#泵通过设有26#阀的管道和2#离心机的输入口连通;所述2#离心机设有固态分离料口和液态分离料口,所述2#离心机的固态分离料口输出硫酸钠,所述2#离心机的液态分离料口通过管道和2#滤液回收罐的顶部连通;所述2#滤液回收罐的底部通过设有27#阀的管道和5#泵连通,所述5#泵通过设有28#阀的管道和二次滤液收集池的顶部连通。
优选地,所述煲模液生成系统还包括6#泵、29#阀、30#阀、31#阀、56#阀、高压雾化水枪和7#泵,所述二次滤液收集池的底部通过设有29#阀的管道和6#泵连通,所述6#泵通过设有30#阀的管道和煲模槽的输入口连通,所述煲模槽的输出口和废水导流沟的输入口连通,所述废水导流沟的输出口和2#煲模液收集罐的顶部连通,所述2#煲模液收集罐的底部通过设有56#阀的管道和7#泵连通,所述7#泵通过管道和连通1#煲模液收集罐的顶部连通,所述6#泵通过设有31#阀的管道和高压雾化水枪的输入口连通,所述高压雾化水枪设置于废水导流沟;所述固液分离罐中设有3#电搅拌,所述1#滤液回收罐中设有4#电搅拌,所述硫酸钠结晶罐中设有5#电搅拌;所述氧化液收集系统还包括1#溢流管和2#溢流管,所述1#反应罐通过1#溢流管和1#滤液回收罐连通,所述2#反应罐通过2#溢流管和1#滤液回收罐连通。
优选地,所述氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统的回收方法,包括以下步骤:
氧化液收集步骤,打开阀1#阀、2#阀和22#阀,开启1#泵,将氧化液收集罐中的氧化液泵入1#反应罐至1#反应罐的溢流口下一半的液位,同时将氧化液收集罐中的氧化液泵入2#反应罐至2#反应罐的溢流口下一半的液位;
煲膜液添加步骤,首先关闭3#阀、4#阀、5#阀、6#阀、8#阀、12#阀和14#阀,打开7#阀、9#阀、11#阀和13#阀,开启2#泵和1#电搅拌,循环1#反应罐中的氧化液;
然后打开10#阀,利用负压,将1#煲模液收集罐中的煲模液吸入2#泵,高速搅拌混合后分别送入1#反应罐和2#反应罐,中和1#反应罐和2#反应罐的氧化液,形成反应液;边添加煲模液,边检测反应液的pH值:当反应液pH值落入7.0-7.5时,达到反应终点,生成氢氧化铝和硫酸钠,关闭10#阀,停止添加煲模液;
反应液分离步骤,先关闭4#阀、6#阀、7#阀、8#阀、10#阀、11#阀和16#阀,打开3#阀或5#阀,打开9#阀、12#阀和15#阀,开启2#泵,将1#反应罐中的上清液泵入1#滤液回收罐;
然后关闭3#阀、5#阀、15#阀和17#阀,打开7#阀和16#阀,开启2#泵和1#电搅拌,将1#反应罐中的固液混合物泵入固液分离罐;
接着关闭3#阀、5#阀、8#阀、7#阀、10#阀、11#阀和16#阀,打开4#阀或6#阀,打开9#阀、12#阀和15#阀,开启2#泵,将2#反应罐中的上清液泵入1#滤液回收罐;
继而关闭4#阀、6#阀、15#阀和17#阀,打开8#阀和16#阀,开启2#泵和1#电搅拌,将2#反应罐中的固液混合物泵入固液分离罐;
最后开启3#电搅拌和1#离心机,打开17#阀,固液分离、喷淋、分装氢氧化铝,含有硫酸钠的一次滤液送入1#滤液回收罐;
硫酸钠回收步骤,先关闭19#阀和21#阀,打开18#阀和20#阀,开启3#泵,将1#滤液回收罐中的上清液泵入硫酸钠结晶罐;
然后关闭25#阀,打开23#阀和24#阀,开启冰机,冷却一次滤液至5℃以下,结晶析出硫酸钠;接着开启5#电搅拌,打开25#阀和26#阀,开启2#离心机和4#泵,固液分离出回收硫酸钠,并将固液分离后的二次滤液输送至2#滤液回收罐。
优选地,还包括以下步骤:
煲模液生成步骤,先关闭煲模槽的排水阀,打开29#阀、30#阀和煲模槽的进水阀,开启6#泵,给煲模槽注水;
然后按150-250g/L氢氧化钠的浓度标准,给煲模液开槽;将模具吊入煲模槽,进行煲模;
煲模完成后,吊出模具,打开31#阀和6#泵,用高压雾化水枪清洗模具,模具晾干回收,清洗水经废水导流沟流入2#煲模液收集罐,回收废液;
当煲模液中的铝离子达到60g/L以上时,打开煲模槽的排水阀,煲模废液经废水导流沟流入2#煲模液收集罐;打开56#阀,开启7#泵,将煲模废液泵入1#煲模液收集罐;
一次滤液回收步骤,在反应液分离步骤完成后,打开19#阀和21#阀,关闭#阀和20#阀,开启4#电搅拌和3#泵,将1#滤液回收罐中沉淀物泵入1#反应罐中,进行二次回收;
二次滤液收集步骤,在硫酸钠回收步骤完成后,关闭27#阀,收集二次滤液;然后打开27#阀和28#阀,开启5#泵,将二次滤液送入煲模车间输送至二次滤液收集池,用于煲模槽开槽和清洗模具。
优选地,所述煲模液中偏铝酸钠分解点的R为3.0;所述煲模液在没有晶种,并且R≥3.50条件下,所述煲模液由管道输送;所述煲模液在没有晶种,并且R≥4.00条件下,所述煲模液长期储存,所述R为游离碱浓度/铝离子浓度;
所述煲膜液添加步骤中,在关闭10#阀,停止添加煲模液后,继续搅拌30分钟,然后静置60分钟。
本发明的有益效果:
1、本发明首次充分研究煲模液的分解规律,得出R=3.00为偏铝酸钠分解点;在没有晶种,并且R≥3.50条件下,煲模液可管道输送;在没有晶种,并且RR≥4.00条件下,煲模液可长期储存;
2、本发明首次利用氧化废液为反应液,添加煲模液或其他含偏铝酸钠和氢氧化钠的碱液(如氧化线碱蚀液(不含碱蚀剂)、铝灰的碱溶解液等,R≥3.5),在pH介于7.00-7.50之间,回收氢氧化铝和硫酸钠副产品;
3、本发明首次在煲模液添加系统中设置10#阀,利用11#阀、13#阀、14#阀、1#反应罐、2#反应罐、7#阀、8#阀和2#泵形成的反应液循环,10#阀处于负压的巧妙设计,将煲模液吸入反应罐;煲模液在2#泵处与氧化液充分混合、反应,生成氢氧化铝,回收金属铝和钠;本添加方法实现低位添加煲模液,避免在反应罐上方高位添加,既杜绝了煲模液从氧化液上表面添加、高温反应溅出伤人的风险,又利用2#泵高速搅拌、充分混合,避免了碱液结块,减轻电搅拌压力,大幅缩短反应时间;
4、本发明首次在一次滤液回收系统、一次滤液收集系统中,设置18#阀、19#阀、20#阀、21#阀和3#泵,利用阀门转换,将1#滤液回收罐中的上清液送入硫酸钠结晶罐冷却结晶,实现硫酸钠回收;将1#滤液回收罐底部的固液混合物送回1#反应罐,实现氢氧化铝再回收;
5、本发明首次在硫酸钠回收系统配置冰机,利用硫酸钠在不同温度下巨大的溶解度差,在5℃以下,结晶分离回收硫酸钠;
6、本发明首次将二次滤液收集系统中收集的含少量硫酸钠溶液,利用5#泵,送回煲模车间二次滤液收集池,给煲模槽开槽、清洗模具,循环使用,等待下一次回收,彻底隔离废水中心的钠离子,实现煲模车间废水废渣零排放,为中水回用清除最大的钠离子障碍;
7、本发明首次将氧化废液设置为反应液母液,添加煲模液,生成的氢氧化铝经历整个酸性过程,与拜耳法生成氢氧化铝经历的整个碱性过程正好相反,获得的氢氧化铝粒度均匀,325目通过率满足国标要求;
8、本发明首次设置的硫酸钠回收方法,是先经过回收氢氧化铝、经历大量氢氧化铝净化过程后,再回收的硫酸钠;硫酸钠品质远超1类优等品指标,其中白度(R457)远超国标88,高达90.3。
9、本发明首次在煲模液生成系统中配置二次滤液收集池和高压雾化水枪,用二次滤液给煲模槽开槽,回用二次滤液;用二次滤液、借助高压雾化水枪清洗模具,减少清洗用水,确保回收的煲模废液浓度;在煲模时大量蒸发用水、和10水硫酸钠消耗大量结晶水前提下,煲模车间的大系统缺水、整个煲模车间需要补水而不排水,实现煲模废水废渣零排放,彻底阻断钠离子对废水中心的污染。
附图说明
附图对本发明做进一步说明,但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明其中一个实施例的煲膜液生成系统结构示意图;
图2是本发明其中一个实施例的氢氧化铝回收系统结构示意图;
图3是本发明其中一个实施例的硫酸钠回收系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一、氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的理论依据
煲模时,模具中的铝料头在碱蚀液中发生如下化学反应:
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O(去自然氧化膜) (1)
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑(溶铝) (2)
NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaOH(槽液分解,再生碱液) (3)
2Al(OH)3=Al2O3.3H2O(槽壁结垢、堵塞管道) (4)
(2)+(3)式,在强碱条件下
2Al+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2↑ (5)
(2)(3)(5)式中,是否生成Al(OH)3沉淀,取决于煲模液游离碱浓度,当R值(游离碱浓度/铝离子浓度)大于3.5时,铝以NaAlO2形式存在,低于3.5时,分解析出Al(OH)3。在碱性条件下,煲模液化学反应的本质是铝与水的反应,铝被溶解,水被分解,释放氢气,生成氢氧根,煲模液总碱浓度增加,增加量为一摩尔铝,增加三摩尔总碱。
按(1)(2)两式,碱浓度越高,溶铝速度越快;按(3)(4)(5)两式,煲模液不稳定,易分解,并结垢。按(3)(4)(5)式,为了防止偏铝酸钠分解,可适当增加氢氧化钠浓度,保持偏铝酸钠稳定,防止回收设备、泵、阀门结垢,以利于回收煲模液。在含偏铝酸钠的煲模液中,逐步添加硫酸(或氧化废液),发生如下化学反应:
与少量稀硫酸反应:
2NaAlO2+H2SO4+2H2O=Na2SO4+2Al(OH)3↓(pH在7以上) (6)
与过量稀硫酸反应:
2NaAlO2+4H2SO4==Na2SO4+Al2(SO4)3+4H2O(pH在4.89以下) (7)
二、氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的试验结果
(a)煲模液溶解铝的分解规律
按不同碱浓度开槽一升,溶解铝屑,研究游离碱浓度、铝离子浓度和槽液分解变化规律;每次溶解完铝屑后,搅拌均匀,补充液位至一升,沉淀,滴定游离碱和铝离子浓度,结果如表1所示(J为游离碱浓度g/L,L为铝离子浓度g/L,R为游离碱浓度/铝离子浓度)。表1列出的大规模实验结果,为煲模液的回收、储存与输送,打下了坚实的在线回收基础。
表1不同浓度碱液溶解铝屑的变化规律
实验结果
试样A
1)开槽指标J98.88L0,随着铝屑添加量的增加,按(1)式,铝屑表面的氧化铝消耗游离碱,J值逐步降低;按(2)(5)式,铝的溶解释放氢气,生成总碱,转化为偏铝酸钠,不消耗游离碱,L值不断增加,R值不断降低,J值降低有限;
2)当铝屑增加到50g时,L值继续增加,指标为J94.76L38.01R2.49,形成偏铝酸钠过饱和溶液,槽液达到氢氧化铝分解析出临界点,R为最低点2.49;
3)当铝屑增加到60g时,指标为J94.76L30.59R3.10,L值降低,氢氧化铝分解析出,R值回升至3.10;
4)继续增加铝屑,按(3)式,槽液进入拜耳法控制区间,溶解的铝不断生成氢氧化铝,铝的溶解、释放氢气、生成氢氧根与氢氧化铝生成、消耗氢氧根同时进行,氢氧化铝析出,不消耗游离碱,故J值降低有限;由于槽液含有大量氢氧化铝晶种,可基本消除偏铝酸钠过饱和状态,R值继续上升至稳态,在铝屑添加至80-160范围内,R值介于3.50-4.00之间,考虑到滴定误差,R值≥4.00时,试样A绝对稳定,不会分解析出氢氧化铝。
试样B
1)开槽指标J199.82L0,随着铝屑添加量的增加,按(1)式,铝屑表面的氧化铝消耗游离碱,J值逐步降低;按(2)(5)式,铝的溶解释放氢气,生成总碱,转化为偏铝酸钠,不消耗游离碱,L值不断增加,R值不断降低,J值降低有限;
2)当铝屑增加到90g时,L值继续增加,指标为J199.76L68.13R2.93,形成偏铝酸钠过饱和溶液,槽液达到氢氧化铝分解析出临界点,R为最低点2.93;
3)当铝屑增加到100g时,指标为J193.64L68.60R2.82,L值不变,氢氧化铝分解析出,R值为2.82;
4)继续增加铝屑,铝屑表面的氧化铝按(3)式,槽液进入拜耳法控制区间,溶解的铝不断生成氢氧化铝,铝的溶解、释放氢气、生成氢氧根与氢氧化铝生成、消耗氢氧根同时进行,氢氧化铝析出,不消耗游离碱,故J值降低有限;由于槽液含有大量氢氧化铝晶种,可基本消除偏铝酸钠过饱和状态,R值继续上升至稳态,在铝屑添加至120-160范围内,R值介于4.00-4.15之间,考虑到滴定误差,R值≥4.20时,试样B绝对稳定,不会分解析出氢氧化铝。
试样C
1)开槽指标J313.12L0,随着铝屑添加量的增加,按(1)式,铝屑表面的氧化铝消耗游离碱,J值逐步降低;按(2)(5)式,铝的溶解释放氢气,生成总碱,转化为偏铝酸钠,不消耗游离碱,L值不断增加,R值不断降低,J值降低有限;
2)当铝屑增加到130g时,L值继续增加,指标为J276.04L92.79R2.98,形成偏铝酸钠过饱和溶液,槽液达到氢氧化铝分解析出临界点,R为最低点2.98;
3)当铝屑增加到140g时,指标为J273.98L93.261R2.94,L值变化很小,氢氧化铝分解析出,R值为2.94;
4)继续增加铝屑,按(3)式,槽液进入拜耳法控制区间,溶解的铝不断生成氢氧化铝,铝的溶解、释放氢气、生成氢氧根与氢氧化铝生成、消耗氢氧根同时进行,氢氧化铝析出,不消耗游离碱,故J值降低有限;由于槽液含有大量氢氧化铝晶种,可基本消除偏铝酸钠过饱和状态,R值继续上升至稳态,在铝屑添加至120-160范围内,R值介于3.18-3.25之间;由于槽液粘度太大,分解的氢氧化铝,搅拌后很难沉淀,滴定误差太大,铝屑添加量>160g以上的数据无法取得,试样C的稳态R值无法取到。
实验结果分析
1)试样A-C,均存在分解临界点。A的分解临界点为J94.76L38.01R2.49,B的分解临界点为J199.76L68.13R2.93,C的分解临界点为J276.04L92.79R2.98;在分解临界点以上,J略微降低,L升高,R降低,槽液逐步进入偏铝酸钠过饱和区间,没有氢氧化铝析出;
2)试样A-C,均存在分解点。A的分解点为J94.76L30.59R3.10,B的分解点为J193.64L68.60R2.82,C的分解点为J273.98L93.261R2.94,在分解点以下,J略微降低,L不再随铝屑的添加而大幅增加,R不再随铝屑添加而大幅降低,槽液进入拜耳法偏铝酸钠分解区间,分解析出大量氢氧化铝。试样A存在明显的过饱和现象,临界点L38.01R2.49,分解点L30.59R3.10,添加10g铝屑后,L不但没有增加,反而大幅降低,析出大量氢氧化铝,R反弹至3.10;试样B过饱和现象不明显,临界点L68.13R2.93与分解点L68.60R2.82之间平稳过度,添加的10g铝屑直接分解成氢氧化铝,L、R几乎没有变化,槽液直接进入拜耳法偏铝酸钠分解区间;试样C过饱和现象不明显,临界点L92.79R2.98与分解点L93.261R2.94之间平稳过度,添加的10g铝屑直接分解成氢氧化铝,L、R几乎没有变化,槽液直接进入拜耳法偏铝酸钠分解区间;
3)进入拜耳法偏铝酸钠分解区间后,继续添加铝屑,L不再增加,R不断升高。试样A的R值逐步趋近3.50-4.00区间,试样B的R值逐步趋近4.00-4.15区间;除添加的铝屑直接分解成氢氧化铝外,大量氢氧化铝晶种的存在,进一步诱导偏铝酸钠分解,彻底消除过饱和现象,实现(3)式化学反应的动态平衡;
4)煲模液倒槽时的指标为J250L50R5.00,试样B、C最接近煲模液的工作指标。实验结果表明,在没有晶种的条件下,煲模液分解的R值为3.00左右,要回收煲模液中的铝,必须分解煲模液,添加相当浓度的酸,消耗游离碱,降低R值至3.00左右,方能分解出氢氧化铝;要管道输送煲模液,R值必须大于3.00,考虑到意外晶种的引入,诱发偏铝酸钠分解,R值最好在3.50以上输送;要长期储存煲模液,不分解、不沉淀,R值最好控制在4.00以上。
(b)无水硫酸钠溶解度随温度的变化规律
取纯水100ml,从0℃开始,添加无水硫酸钠,记录饱和点溶解无水硫酸钠重量(g);每隔10℃,检测一次,得无声硫酸钠饱和浓度随温度的变化规律,如表2所示:
表2无水硫酸钠溶解度随温度的变化规律
实验结果分析
1)无水硫酸钠溶解度随温度变化很大,0℃时4.9g/100ml,40℃时48.8g/100ml,相差近10倍;
2)0-40℃区间,溶解度急剧上升;40-100℃,溶解度略微下降;
3)可用冷却方法,结晶析出10水硫酸钠,通过固液分离,获得10水硫酸钠产品;大幅降低滤液硫酸钠含量。
(c)氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠实验结果
A、定性定量分析:按(6)(7)式,硫酸(或氧化废酸)中添加煲模液,可回收氢氧化铝和硫酸钠,或硫酸铝和硫酸钠。氢氧化铝不溶于水,容易实现氢氧化铝与硫酸钠的分离;硫酸铝与硫酸钠溶于水,实现两者回收,在线分离有一定难度,需要消耗大量清洗用水,排放进入废水中心,钠离子会污染中水,阻碍中水回用。
取老化后、排放前的煲模液,J 253.33L51.35R4.93一升,总碱含量J总12.04当量;添加浓度为200g/L的稀硫酸,当量浓度为4.08,完全反应至中性,需要消耗稀硫酸2.951升,硫酸12.04当量。反应产物为:反应液总体积3.951升,含铝5.71当量、硫酸根12.04当量;生成10水硫酸钠12.04当量,计1938.44g;生成氢氧化铝5.71当量,计148.46g;
B、反应初段:取200g/L稀硫酸2.951升,添加指标为J 253.33L51.35R4.93的煲模液,pH值不断上升;按(7)式,在pH4.5-4.89区间,反应产物为硫酸铝和硫酸钠;利用不同温度下硫酸铝和硫酸钠溶解度的不同,可结晶分离这两种化工产品。考虑到在线处理、铝材厂煲模废液量巨大、这两种化工产品产量巨大、且都溶于水、所用清洗水量巨大,在线分离难度太大,且有水排放,不环保,不宜在线生成硫酸铝和硫酸钠;可一块结晶析出,固液分离,留待后期再结晶,分离硫酸铝和硫酸钠;
C、反应终段:继续添加煲模液,当pH大于4.89时,槽液分解、析出氢氧化铝,添加煲模液一升至反应终点,pH介于7.00-7.50,大部分偏铝酸钠分解析出;过滤、漂洗、烘干,得到满足国标要求的高纯度氢氧化铝产品;冷却一次滤液至5℃以下,利用硫酸钠在低温下溶解度急剧降低的物理特性,结晶析出硫酸钠,固液分离,漂洗,烘干,得硫酸钠产品;二次滤液送回煲模槽继续煲模,实现煲模废水废渣零排放;
D、与氧化液反应:取氧化废液(总酸200g/L、铝离子20/L)2.951升,添加煲模液(J253.33L51.35R4.93)一升至反应终点,pH介于7.00-7.50,偏铝酸钠分解析出;过滤、漂洗、烘干,得到满足国标要求的高纯度氢氧化铝产品,见表3;冷却一次滤液至5℃以下,利用硫酸钠在低温下溶解度急剧降低的物理特性,结晶析出硫酸钠,固液分离,漂洗,烘干,得高品质硫酸钠产品,见表4;二次滤液送回煲模槽继续煲模,实现煲模废水废渣零排放;尽管国家发明专利201310395510.9和201320875536.9利用氧化液与煲模液中和反应,回收了氢氧化铝,但滤液中大量硫酸钠排放进入废水处理中心,既浪费了大量硫酸钠,又污染了中水;大量的钠离子,严重阻碍中水回用;本发明冷却一次滤液至5℃以下,结晶析出硫酸钠,生产硫酸钠产品;二次滤液送回煲模槽继续煲模,完全实现钠离子与废水中心隔离,为中水回用扫除最大的离子障碍。
表3氧化液与煲模液中和生产氢氧化铝检测结果
表4氧化液与煲模液中和生产硫酸钠检测结果
三、氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠副产品试验结果定性分析
按试验1-4及检测结果,可做如下分析:
1、利用氧化废液(或稀硫酸),添加煲模液或其他含偏铝酸钠和氢氧化钠的碱液(如氧化线碱蚀液(不含添加剂)、铝灰的碱溶解液等,R≥3.5),在pH介于4.50-4.89之间,可回收硫酸铝和硫酸钠副产品;在pH介于7.00-7.50之间,可回收氢氧化铝和硫酸钠副产品;
2、在反应终点pH7.0-7.5之间,偏铝酸钠完全分解析出,生成氢氧化铝;固液分离、漂洗、烘干,可获得满足国标要求的高品质氢氧化铝;
3、冷却一次滤液至≤5℃,大量结晶析出硫酸钠;固液分离,烘干,可获得满足国标要求的高品质硫酸钠;
4、含少量硫酸钠的二次滤液,可送回煲模槽循环使用,等待下一次回收,全部隔离废水中心的钠离子,实现煲模车间废水废渣零排放。
四、氧化液煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠与煲模车间配置
依据反应式(6)(7),试验1-4及检测结果,结合煲模液连续生产的实际,煲模液与铝、钠回收、副产品的收集、包装等因素,以及空闲场地等,氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的方法与配置如图1至图3所示:
本系统按年产挤压铝材10万吨设计。年产挤压铝材10万吨,产生煲模废液3750吨,含氢氧化钠750吨、铝150吨,按现行的处理方法,需添加940吨硫酸中和,产生1500吨碱渣!既付出巨额的废水处理费用,又损失约150吨铝和750吨氢氧化钠,还产生1500吨碱渣,这种浪费令人触目惊心!本发明正是提供了一种全新的处理工艺,对3750吨煲模废液进行处理,回收钠430吨、铝150吨,转化成含铝副产品约1500吨、含钠副产品约1万吨,减排污染中水的钠离子430吨、固体危废1500吨,减少中和硫酸940吨,节药煲模用水5000吨。本发明变废为宝,实现废铝和钠的高价值资源化利用。
为了实现年处理3750吨煲模废液的目标,图1至图3配置1个15M3的1#反应罐,1个15M32#反应罐,1个30M3氧化液回收罐,1个30M3的1#煲模液收集罐,1个30M3的2#煲模液收集罐,1个15M31#滤液回收罐,1个15M3固液分离罐,1个15M32#滤液回收罐,1个30M3二次滤液回收池,1个15M3硫酸钠结晶罐,两台离心机(或压滤机),一台冰机,以及配套的管道、泵和阀门。
考虑到煲模液不易长途管道输送的特点,本系统应设置单独的煲模液处理区域,紧邻煲模车间,方便将处理后的二次滤液直接用管道输送回煲模槽,循环使用。与反应液接触的罐、泵、阀和管道,必须按耐酸碱、耐高温设计,反应釜采用电机搅拌。本发明涉及8大系统配置:
煲模液生成系统包括煲模槽、废水导流沟、2#煲模液收集罐和二次滤液收集池,所述煲模液生成系统用于生成、收集待处理的煲模液进2#煲模液收集罐;
氧化液收集系统包括氧化液收集罐、1#反应罐和2#反应罐,所述氧化液收集系统用于收集待处理的氧化液并输送至1#反应罐和2#反应罐;
煲膜液添加系统包括1#煲模液收集罐,所述煲膜液添加系统用于往1#反应罐和2#反应罐添加煲膜液,使煲膜液和氧化液反应生成氢氧化铝和硫酸钠;
反应液分离系统包括固液分离罐和1#离心机,所述反应液分离系统用于固液分离出氢氧化铝;
一次滤液收集系统包括1#滤液回收罐,所述一次滤液收集系统用于收集固液分离后的含有硫酸钠的滤液至1#滤液回收罐;
一次滤液回收系统包括3#泵,所述一次滤液回收系统用于将1#滤液回收罐中的沉淀物输送至1#反应罐,循环回收氢氧化铝;
硫酸钠回收系统包括硫酸钠结晶罐、冰机和2#离心机,所述硫酸钠回收系统用于将1#滤液回收罐中的上清液输送至硫酸钠结晶罐冷却结晶,然后固液分离回收硫酸钠;
二次滤液收集系统包括2#滤液回收罐,所述二次滤液收集系统用于将收集硫酸钠结晶罐固液分离后的滤液,并将该滤液输送至煲模液生成系统的二次滤液收集池。
本发明依托上述系统设置,将铝加工厂海量的氧化液输送至反应罐,按滴定结果添加煲模液,分解析出氢氧化铝,回收氢氧化铝和硫酸钠。各系统操作流程如下:
1、煲模液生成系统操作流程:先关闭煲模槽的排水阀,打开29#阀、30#阀和煲模槽的进水阀,开启6#泵,给煲模槽注水;
然后按150-250g/L氢氧化钠的浓度标准,给煲模液开槽;将模具吊入煲模槽,进行煲模;
煲模完成后,吊出模具,打开31#阀和6#泵,用高压雾化水枪清洗模具,模具晾干回收,清洗水经废水导流沟流入2#煲模液收集罐,回收废液;
当煲模液中的铝离子达到60g/L以上时,打开煲模槽的排水阀,煲模废液经废水导流沟流入2#煲模液收集罐;打开56#阀,开启7#泵,将煲模废液泵入1#煲模液收集罐;
2、氧化液收集系统操作流程:打开阀1#阀、2#阀和22#阀,开启1#泵,将氧化液收集罐中的氧化液泵入1#反应罐至1#反应罐的溢流口下一半的液位,同时将氧化液收集罐中的氧化液泵入2#反应罐至2#反应罐的溢流口下一半的液位。
3、煲膜液添加系统操作流程:首先关闭3#阀、4#阀、5#阀、6#阀、8#阀、12#阀和14#阀,打开7#阀、9#阀、11#阀和13#阀,开启2#泵和1#电搅拌,循环1#反应罐中的氧化液;
然后打开10#阀,利用负压,将1#煲模液收集罐中的煲模液吸入2#泵,高速搅拌混合后分别送入1#反应罐和2#反应罐,中和1#反应罐和2#反应罐的氧化液,形成反应液;边添加煲模液,边检测反应液的pH值:当反应液pH值落入7.0-7.5时,达到反应终点,生成氢氧化铝和硫酸钠,关闭10#阀,停止添加煲模液;继续搅拌30分钟,然后静置60分钟。
4、反应液分离系统操作流程:先关闭4#阀、6#阀、7#阀、8#阀、10#阀、11#阀和16#阀,打开3#阀或5#阀,打开9#阀、12#阀和15#阀,开启2#泵,将1#反应罐中的上清液泵入1#滤液回收罐;
然后关闭3#阀、5#阀、15#阀和17#阀,打开7#阀和16#阀,开启2#泵和1#电搅拌,将1#反应罐中的固液混合物泵入固液分离罐;
接着关闭3#阀、5#阀、8#阀、7#阀、10#阀、11#阀和16#阀,打开4#阀或6#阀,打开9#阀、12#阀和15#阀,开启2#泵,将2#反应罐中的上清液泵入1#滤液回收罐;
继而关闭4#阀、6#阀、15#阀和17#阀,打开8#阀和16#阀,开启2#泵和1#电搅拌,将2#反应罐中的固液混合物泵入固液分离罐;
最后开启3#电搅拌和1#离心机,打开17#阀,固液分离、喷淋、分装氢氧化铝,含有硫酸钠的一次滤液送入1#滤液回收罐。
5、一次滤液收集系统操作流程:关闭15#阀、18#阀、19#阀、20#阀和21#阀,收集一次滤液于1#滤液回收罐中。
6、一次滤液回收系统操作流程:打开19#阀和21#阀,关闭#阀和20#阀,开启4#电搅拌和3#泵,将1#滤液回收罐中沉淀物泵入1#反应罐中,进行二次回收。
7、硫酸钠回收系统操作流程:先关闭19#阀和21#阀,打开18#阀和20#阀,开启3#泵,将1#滤液回收罐中的上清液泵入硫酸钠结晶罐;
然后关闭25#阀,打开23#阀和24#阀,开启冰机,冷却一次滤液至5℃以下,结晶析出硫酸钠;接着开启5#电搅拌,打开25#阀和26#阀,开启2#离心机和4#泵,固液分离出回收硫酸钠,并将固液分离后的二次滤液输送至2#滤液回收罐。
8、二次滤液收集系统操作流程:关闭27#阀,收集二次滤液;然后打开27#阀和28#阀,开启5#泵,将二次滤液送入煲模车间输送至二次滤液收集池,用于煲模槽开槽和清洗模具。
实施例1(煲模液溶解铝的分解规律)
按不同碱浓度开槽一升,溶解铝屑,研究游离碱浓度、铝离子浓度和槽液分解变化规律。每次溶解完铝屑后,搅拌均匀,补充液位至一升,沉淀,滴定游离碱和铝离子浓度,结果如表1所示(J为游离碱浓度g/L,L为铝离子浓度g/L,R为游离碱浓度/铝离子浓度),得到如下实验结果:
1)煲模液中偏铝酸钠分解点为R=3.00,在R=3.00附近,煲模液开始分解,析出氢氧化铝;
2)在没有外界晶种条件下,煲模液管道输送条件为R≥3.50;
3)在没有外界晶种条件下,煲模液长期储存条件为R≥4.00。
实施例2(氧化废液中添加煲模液回收氢氧化铝和硫酸钠)
取氧化废液(总酸200g/L、铝离子20/L)2.951升,添加煲模液(J253.33L51.35R4.93),一升至反应终点,pH介于7.00-7.50,偏铝酸钠分解析出;过滤、漂洗、烘干,得到满足国标要求的高纯度氢氧化铝产品;冷却一次滤液至5℃以下,利用硫酸钠在低温下溶解度急剧降低的物理特性,结晶析出硫酸钠,固液分离,漂洗,烘干,得硫酸钠产品;二次滤液送回煲模槽继续煲模,实现煲模废水废渣零排放;钠离子的回收,完全实现钠离子与废水中心隔离,为中水回用扫除最大的离子障碍;
实施例3(煲模液生成系统操作)
如图1所示,煲模液生成系统操作:关闭煲模槽各个进出阀,打开29#阀、30#阀和6#泵,给煲模槽注水;按150-250g/L氢氧化钠,给煲模液开槽;将模具吊入煲模槽,开始煲模,煲模液反应剧烈,温度很快达到沸点,溢出大量碱雾,开启抽风设置;煲模完成,吊出模具,打开31#阀和6#泵,用高压雾化水枪清洗模具,模具晾干回收,清洗水经导流沟流入2#煲模液收集罐,回收废液;当煲模液铝离子达到60g/L以上时,煲模速度越来越慢,打开38#阀-49#阀间的相应阀门,排放煲模废液,经废水导流沟流入2#煲模液收集罐;打开56#阀,开启7#泵,将煲模废液泵入1#煲模液收集罐,完成煲模液生成系统操作;
实施例4(氧化液收集系统操作)
如图2所示,氧化液收集系统操作:打开阀1#阀、2#阀和22#阀,开启1#泵,将氧化液收集罐中的氧化液泵入1#反应罐至1#反应罐的溢流口下一半的液位,完成氧化液收集系统操作,2#反应罐类推;
实施例5(煲模液添加系统操作)
如图2所示,煲模液添加系统操作:用煲模液滴定氧化液,估算所需添加煲模液的体积;关闭3#阀、4#阀、5#阀、6#阀、8#阀、12#阀和14#阀,打开7#阀、9#阀、11#阀和13#阀,开启2#泵和1#电搅拌,循环1#反应罐中的氧化液;然后打开10#阀,利用负压,将1#煲模液收集罐中的煲模液吸入2#泵,高速搅拌混合后分别送入1#反应罐和2#反应罐,中和1#反应罐和2#反应罐的氧化液,形成反应液;边添加煲模液,边检测反应液的pH值:当反应液pH值落入7.0-7.5时,达到反应终点,生成氢氧化铝和硫酸钠,关闭10#阀,停止添加煲模液;继续搅拌30分钟,静置60分钟,完成煲模液添加系统操作;2#反应罐类推;
实施例6(反应液分离系统操作)
如图2所示,反应液分离系统操作:先关闭4#阀、6#阀、7#阀、8#阀、10#阀、11#阀和16#阀,打开3#阀或5#阀,打开9#阀、12#阀和15#阀,开启2#泵,将1#反应罐中的上清液泵入1#滤液回收罐;关闭3#阀、5#阀、15#阀和17#阀,打开7#阀和16#阀,开启2#泵和1#电搅拌,将1#反应罐中的固液混合物泵入固液分离罐;开启3#电搅拌和1#离心机,打开17#阀,固液分离、喷淋、分装氢氧化铝,含有硫酸钠的一次滤液送入1#滤液回收罐;完成反应液分离系统操作;2#反应罐类推;
实施例7(一次滤液收集系统操作)
如图2所示,一次滤液收集系统操作:关闭15#阀、18#阀、19#阀、20#阀和21#阀,收集一次滤液于1#滤液回收罐中,完成一次滤液收集系统操作;
实施例8(一次滤液回收系统操作)
如图2所示,一次滤液回收系统操作:打开19#阀和21#阀,关闭#阀和20#阀,开启4#电搅拌和3#泵,将1#滤液回收罐中沉淀物泵入1#反应罐中,进行二次回收;完成一次滤液回收系统操作;
实施例9(硫酸钠回收系统操作)
如图3所示,硫酸钠回收系统操作:先关闭19#阀和21#阀,打开18#阀和20#阀,开启3#泵,将1#滤液回收罐中的上清液泵入硫酸钠结晶罐;
然后关闭25#阀,打开23#阀和24#阀,开启冰机,冷却一次滤液至5℃以下,结晶析出硫酸钠;接着开启5#电搅拌,打开25#阀和26#阀,开启2#离心机和4#泵,固液分离出回收硫酸钠,并将固液分离后的二次滤液输送至2#滤液回收罐,完成硫酸钠回收系统操作;
实施例10(二次滤液收集系统操作)
如图3所示,二次滤液收集系统操作:关闭27#阀,收集二次滤液;然后打开27#阀和28#阀,开启5#泵,将二次滤液送入煲模车间输送至二次滤液收集池,用于煲模槽开槽和清洗模具,完成二次滤液收集系统操作。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统,其特征在于:依次包括氧化液收集系统、煲膜液添加系统、反应液分离系统、一次滤液收集系统、一次滤液回收系统和硫酸钠回收系统;
所述氧化液收集系统包括氧化液收集罐、1#反应罐和2#反应罐,所述氧化液收集系统用于收集待处理的氧化液并输送至1#反应罐和2#反应罐;
所述煲膜液添加系统包括1#煲模液收集罐,所述煲膜液添加系统用于往1#反应罐和2#反应罐添加煲膜液,使煲膜液和氧化液反应生成氢氧化铝和硫酸钠;
所述反应液分离系统包括固液分离罐和1#离心机,所述反应液分离系统用于固液分离出氢氧化铝;
所述一次滤液收集系统包括1#滤液回收罐,所述一次滤液收集系统用于收集固液分离后的含有硫酸钠的滤液至1#滤液回收罐;
所述一次滤液回收系统包括3#泵,所述一次滤液回收系统用于将1#滤液回收罐中的沉淀物输送至1#反应罐,循环回收氢氧化铝;
所述硫酸钠回收系统包括硫酸钠结晶罐、冰机和2#离心机,所述硫酸钠回收系统用于将1#滤液回收罐中的上清液输送至硫酸钠结晶罐冷却结晶,然后固液分离回收硫酸钠。
2.根据权利要求1所述的氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统,其特征在于:还包括煲模液生成系统,所述煲模液生成系统包括煲模槽、废水导流沟、2#煲模液收集罐和二次滤液收集池,所述煲模液生成系统用于生成、收集待处理的煲模液进2#煲模液收集罐。
3.根据权利要求2所述的氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统,其特征在于:还包括二次滤液收集系统,所述二次滤液收集系统包括2#滤液回收罐,所述二次滤液收集系统用于将收集硫酸钠结晶罐固液分离后的滤液,并将该滤液输送至煲模液生成系统的二次滤液收集池。
4.根据权利要求3所述的氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统,其特征在于:所述氧化液收集系统还包括1#泵、22#阀、1#阀和2#阀,所述氧化液收集罐的顶部和氧化槽连通,所述氧化液收集罐的底部和1#泵的输入口连通,所述1#泵的输出口通过管道分别和1#反应罐的顶部、2#反应罐的顶部连通,所述氧化液收集罐和1#泵之间设有22#阀,所述1#泵和1#反应罐之间设有1#阀,所述1#泵和2#反应罐之间设有2#阀,所述1#反应罐中设有1#电搅拌,所述2#反应罐中设有2#电搅拌;
所述煲膜液添加系统还包括2#泵、3#阀、4#阀、5#阀、6#阀、7#阀、8#阀、9#阀、10#阀、11#阀、12#阀、13#阀和14#阀,所述1#反应罐的底部、2#反应罐的底部均和2#泵连通,所述1#反应罐的底部设有7#阀,所述2#反应罐的底部设有8#阀,所述9#阀设于靠近所述2#泵处,所述1#反应罐分别通过设有3#阀和设有5#阀的管道与所述2#泵连通,所述2#反应罐分别通过设有4#阀和设有6#阀的管道与所述2#泵连通,所述1#煲模液收集罐的底部通过设有10#阀的管道与所述2#泵连通;所述2#泵通过设有12#阀的管道与所述1#滤液回收罐的顶部连通,12#阀设于靠近所述2#泵处;所述2#泵通过设有11#阀的管道分别与1#反应罐的顶部、2#反应罐的顶部连通,并且11#阀设于靠近所述2#泵处,在靠近1#反应罐的顶部处设置13#阀,在靠近2#反应罐的顶部处设置14#阀。
5.根据权利要求4所述的氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统,其特征在于:所述反应液分离系统还包括16#阀和17#阀,所述一次滤液收集系统还包括15#阀、18#阀和19#阀,所述一次滤液回收系统还包括21#阀和20#阀;
所述2#泵还通过设有12#阀的管道与固液分离罐的顶部连通,并且靠近所述固液分离罐处设有16#阀,靠近所述1#滤液回收罐处设有15#阀;所述固液分离罐的底部和1#离心机的输入口连通,所述固液分离罐和1#离心机之间设有17#阀;所述1#离心机设有固态分离料口和液态分离料口,所述1#离心机的固态分离料口输出氢氧化铝,所述1#离心机的液态分离料口通过管道和1#滤液回收罐的顶部连通;所述1#滤液回收罐的底部通过设有19#阀的管道和3#泵连通,所述19#阀靠近1#滤液回收罐的底部;所述1#滤液回收罐的中部通过设有18#阀的管道和3#泵连通,所述18#阀靠近1#滤液回收罐的中部;所述3#泵通过设有21#阀的管道和1#反应罐的顶部连通,所述3#泵通过设有20#阀的管道和硫酸钠结晶罐的顶部连通。
6.根据权利要求5所述的氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统,其特征在于:所述硫酸钠回收系统还包括23#阀、24#阀、25#阀、冷却管、4#泵和26#阀,所述二次滤液收集系统还包括27#阀、5#泵和28#阀;
所述冷却管插入所述硫酸钠结晶罐内,并且所述冷却管的一端和冰机的输入口连通,所述冷却管的另一端和冰机的输出口连通,所述冷却管的一端设有23#阀,所述冷却管的另一端设有24#阀;所述硫酸钠结晶罐的底部通过设有25#阀的管道和4#泵连通,所述4#泵通过设有26#阀的管道和2#离心机的输入口连通;所述2#离心机设有固态分离料口和液态分离料口,所述2#离心机的固态分离料口输出硫酸钠,所述2#离心机的液态分离料口通过管道和2#滤液回收罐的顶部连通;所述2#滤液回收罐的底部通过设有27#阀的管道和5#泵连通,所述5#泵通过设有28#阀的管道和二次滤液收集池的顶部连通。
7.根据权利要求6所述的氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统,其特征在于:所述煲模液生成系统还包括6#泵、29#阀、30#阀、31#阀、56#阀、高压雾化水枪和7#泵,所述二次滤液收集池的底部通过设有29#阀的管道和6#泵连通,所述6#泵通过设有30#阀的管道和煲模槽的输入口连通,所述煲模槽的输出口和废水导流沟的输入口连通,所述废水导流沟的输出口和2#煲模液收集罐的顶部连通,所述2#煲模液收集罐的底部通过设有56#阀的管道和7#泵连通,所述7#泵通过管道和连通1#煲模液收集罐的顶部连通,所述6#泵通过设有31#阀的管道和高压雾化水枪的输入口连通,所述高压雾化水枪设置于废水导流沟;
所述固液分离罐中设有3#电搅拌,所述1#滤液回收罐中设有4#电搅拌,所述硫酸钠结晶罐中设有5#电搅拌;
所述氧化液收集系统还包括1#溢流管和2#溢流管,所述1#反应罐通过1#溢流管和1#滤液回收罐连通,所述2#反应罐通过2#溢流管和1#滤液回收罐连通。
8.根据权利要求7所述的氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统的回收方法,其特征在于,包括以下步骤:
氧化液收集步骤,打开阀1#阀、2#阀和22#阀,开启1#泵,将氧化液收集罐中的氧化液泵入1#反应罐至1#反应罐的溢流口下一半的液位,同时将氧化液收集罐中的氧化液泵入2#反应罐至2#反应罐的溢流口下一半的液位;
煲膜液添加步骤,首先关闭3#阀、4#阀、5#阀、6#阀、8#阀、12#阀和14#阀,打开7#阀、9#阀、11#阀和13#阀,开启2#泵和1#电搅拌,循环1#反应罐中的氧化液;
然后打开10#阀,利用负压,将1#煲模液收集罐中的煲模液吸入2#泵,高速搅拌混合后分别送入1#反应罐和2#反应罐,中和1#反应罐和2#反应罐的氧化液,形成反应液;边添加煲模液,边检测反应液的pH值:当反应液pH值落入7.0-7.5时,达到反应终点,生成氢氧化铝和硫酸钠,关闭10#阀,停止添加煲模液;
反应液分离步骤,先关闭4#阀、6#阀、7#阀、8#阀、10#阀、11#阀和16#阀,打开3#阀或5#阀,打开9#阀、12#阀和15#阀,开启2#泵,将1#反应罐中的上清液泵入1#滤液回收罐;
然后关闭3#阀、5#阀、15#阀和17#阀,打开7#阀和16#阀,开启2#泵和1#电搅拌,将1#反应罐中的固液混合物泵入固液分离罐;
接着关闭3#阀、5#阀、8#阀、7#阀、10#阀、11#阀和16#阀,打开4#阀或6#阀,打开9#阀、12#阀和15#阀,开启2#泵,将2#反应罐中的上清液泵入1#滤液回收罐;
继而关闭4#阀、6#阀、15#阀和17#阀,打开8#阀和16#阀,开启2#泵和1#电搅拌,将2#反应罐中的固液混合物泵入固液分离罐;
最后开启3#电搅拌和1#离心机,打开17#阀,固液分离、喷淋、分装氢氧化铝,含有硫酸钠的一次滤液送入1#滤液回收罐;
硫酸钠回收步骤,先关闭19#阀和21#阀,打开18#阀和20#阀,开启3#泵,将1#滤液回收罐中的上清液泵入硫酸钠结晶罐;
然后关闭25#阀,打开23#阀和24#阀,开启冰机,冷却一次滤液至5℃以下,结晶析出硫酸钠;接着开启5#电搅拌,打开25#阀和26#阀,开启2#离心机和4#泵,固液分离出回收硫酸钠,并将固液分离后的二次滤液输送至2#滤液回收罐。
9.根据权利要求8所述的氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统的回收方法,其特征在于,还包括以下步骤:
煲模液生成步骤,先关闭煲模槽的排水阀,打开29#阀、30#阀和煲模槽的进水阀,开启6#泵,给煲模槽注水;
然后按150-250g/L氢氧化钠的浓度标准,给煲模液开槽;将模具吊入煲模槽,进行煲模;
煲模完成后,吊出模具,打开31#阀和6#泵,用高压雾化水枪清洗模具,模具晾干回收,清洗水经废水导流沟流入2#煲模液收集罐,回收废液;
当煲模液中的铝离子达到60g/L以上时,打开煲模槽的排水阀,煲模废液经废水导流沟流入2#煲模液收集罐;打开56#阀,开启7#泵,将煲模废液泵入1#煲模液收集罐;
一次滤液回收步骤,在反应液分离步骤完成后,打开19#阀和21#阀,关闭#阀和20#阀,开启4#电搅拌和3#泵,将1#滤液回收罐中沉淀物泵入1#反应罐中,进行二次回收;
二次滤液收集步骤,在硫酸钠回收步骤完成后,关闭27#阀,收集二次滤液;然后打开27#阀和28#阀,开启5#泵,将二次滤液送入煲模车间输送至二次滤液收集池,用于煲模槽开槽和清洗模具。
10.根据权利要求9所述的氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统的回收方法,其特征在于:
所述煲模液中偏铝酸钠分解点的R为3.0;所述煲模液在没有晶种,并且R≥3.50条件下,所述煲模液由管道输送;所述煲模液在没有晶种,并且R≥4.00条件下,所述煲模液长期储存,所述R为游离碱浓度/铝离子浓度;
所述煲膜液添加步骤中,在关闭10#阀,停止添加煲模液后,继续搅拌30分钟,然后静置60分钟。
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