CN110040756A - 一种铝灰制备聚合氯化铝联产耐火材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝灰制备聚合氯化铝联产耐火材料的方法，该方法以废弃物铝灰和盐酸为原料，先将铝灰进行筛分回收单质铝，再将筛下物进行预净化处理，然后将预净化处理后的铝灰与盐酸混合进行浸出反应，经固液分离和洗涤，得到滤液和滤饼；滤饼经干燥、混料、成型、干燥和烧结制备耐火材料，滤液经聚合调控制备聚合氯化铝净水剂。本发明利用废弃物铝灰替代原生铝土矿制备聚合氯化铝净水剂联产耐火材料，不仅解决了铝灰环境污染问题还制备了性能优异的聚合氯化铝和耐火材料，具有良好的经济、环境和社会价值。

Description

一种铝灰制备聚合氯化铝联产耐火材料的方法
技术领域
本发明涉及铝灰综合利用领域，尤其涉及一种利用铝灰制备聚合氯化铝联产耐火材料的新方法。
背景技术
铝灰是铝电解、铝加工和铝再生工业中产生的危险废弃物，铝灰年排放量400万吨左右，一般每生产1t铝约产生10～50kg铝灰。目前，铝灰的资源化利用主要是回收其中的单质铝，但回收单质铝后的二次铝灰直接排放会造成严重的水、土壤和大气污染。因此，二次铝灰安全处置和资源化利用十分迫切。
聚合氯化铝是水处理领域最常用的无机高分子絮凝剂，具有混凝能力强、用量少、净水效能高、适应力强等特点，被广泛应用于饮用水、工业用水和污水等的处理。耐火材料主要应用于钢铁、有色金属、玻璃、水泥、陶瓷、石化、机械、锅炉、轻工、电力、军工等国民经济的各个领域，是保证上述产业生产运行和技术发展必不可少的基本材料，在高温工业生产发展中起着不可替代的重要作用。以铝灰和副产盐酸协同利用制备聚合氯化铝絮凝剂联产耐火材料，在废弃物消纳及资源化利用方面具有良好的现实意义。
目前，利用铝灰制备聚合氯化铝和耐火材料的方法较多，但大部分铝灰综合利用技术并未实现铝灰全量化系统应用。CN102295305A和CN102674422A公开了一种以铝灰为原料制备聚合氯化铝的方法，该方法均是直接向盐酸中添加铝灰进行聚合反应，然后再向其中加入调整剂进行反应，然后经液固分离制备聚合氯化铝。该方法虽然制备了合格的聚合氯化铝，但是未溶解完全的铝灰和调整剂混合，产生大量的废渣难以利用，环境污染隐患巨大；CN105294135A公开了一种利用铝灰直接制备铝尖晶石耐火材料的方法及其制备的材料，以铝灰、含镁或含锌原料和助烧剂为原料，按照一定比例混合，经烧制制备铝尖晶石耐火材料；CN106747348A公开了一种利用铝灰制备棕刚玉生产原料的方法，先将铝灰与水混合形成浆液，再将浆液经过酸/碱处理，经液固分离制备生产棕刚玉的原料；CN106478020A公开了一种用废弃铝灰渣制备免烧砖的方法，以废弃铝灰渣、水淬矿渣、硅灰粉、无水硫酸钙、硅酸盐水泥、熟石灰、氯化钠、碘化钠、聚合十三铝、三乙醇胺和水为原料，按一定比例混合制备免烧砖；CN105754581A公开了一种利用铝灰渣制备石油支撑剂的方法，该方法是先将铝灰球磨筛分，然后将筛下物制浆、造粒、制球、烘干、烧成、冷却、筛分，制备石油支撑剂；以上方法均实现了铝灰的资源化利用，但并未对铝灰进行处理，或者处理后的铝灰并未实现废液废渣的净化处理，导致产品中杂质含量高、产品品质差、二次污染严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝灰制备聚合氯化铝联产耐火材料的方法，经过初净化和深度净化制备含铝溶液和高纯粉料，分别制备聚合氯化铝和耐火材料，实现了铝灰的资源化利用，并且无二次固废和液废排放，同时制备的聚合氯化铝符合国家标准(GB/T22627-2014)的指标要求，所制备的耐火材料产品符合行业标准要求，具有良好的经济、社会价值。
为达此目的，本发明采用了以下技术方案：
一种利用铝灰制备聚合氯化铝联产耐火材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将铝灰进行筛分，筛下物作为原料；
(2)将步骤(1)得到筛下物于水中进行预净化处理，得到预处理铝灰；
(3)将步骤(2)中预处理铝灰于盐酸溶液中溶解，经固液分离和洗涤，得到滤饼、含铝溶液和洗液，洗液返回调配酸液；
(4)将步骤(3)得到的滤饼经干燥、混料、成型、干燥、烧结制备耐火材料；
(5)将步骤(3)得到的含铝溶液经聚合调控制备聚合氯化铝净水剂。
优选的是，步骤(1)所述筛分孔径为0.5～1mm。
优选的是，步骤(2)所述的预净化处理条件为：反应温度60～100℃，反应时间1～10h，液固比2～10ml/g。
优选的是，步骤(3)所述盐酸为工业盐酸、氟化工以及其它行业产生的副产盐酸中的一种或几种的组合。
优选的是，步骤(3)所述铝灰浸出的条件是：反应温度为80～100℃，反应时间1～4h，液固比3～10ml/g，盐酸浓度50～300g/l。
优选的是，步骤(4)所述的干燥设备为闪蒸干燥，干燥温度100～200℃，循环出料。
优选的是，步骤(4)所述的混料需加入一定量的添加剂，添加剂为铝硅矿物、含铝硅的工业固废、含镁矿物以及含镁工业固废中的一种或几种的混合物，添加剂的添加量使混合物中氧化铝含量大于70％。
优选的是，所述的耐火材料可以为刚玉、莫来石、镁铝尖晶石中的一种或几种混合的复相耐火材料。
优选的是，步骤(4)所述的烧结条件为温度1300～1700℃，焙烧时间0.5～4h。
附图说明
图1为本发明一种铝灰制备聚合氯化铝联产耐火材料的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
图1示出了本发明一种铝灰制备聚合氯化铝联产耐火材料的方法的工艺流程图。本发明所使用铝灰化学组成如表1所示。
表1铝灰原料分析
实施例1：
用1mm孔径的筛子对二次铝灰进行筛分，筛下物于水中按液固比3ml/g，反应温度75℃，反应时间1h的条件，进行预净化处理，然后进行液固分离；固相在于150g/l的副产盐酸中，按液固比3ml/g，反应温度90℃，反应时间2.5h的条件进行深度净化，然后液相经聚合调控制备聚合氯化铝。固相经干燥、混料至氧化铝含量60％、成型和1600℃高温烧结2h制备耐火材料。其中，聚合氯化铝的氧化铝含量12％，盐基度70％；耐火材料体积密度2.60g/cm3，吸水率5％。
实施例2：
用1mm孔径的筛子对二次铝灰进行筛分，筛下物于水中按液固比3ml/g，反应温度80℃，反应时间2h的条件，进行预净化处理，然后进行液固分离；固相在于200g/l的副产盐酸中，按液固比4ml/g，反应温度95℃，反应时间3h的条件进行深度净化，然后液相经聚合调控制备聚合氯化铝。固相经干燥、混料至氧化铝含量75％、成型和1650℃高温烧结2h制备耐火材料。其中，聚合氯化铝的氧化铝含量10％，盐基度50％；耐火材料体积密度2.7g/cm3，吸水率4％。
实施例3：
用0.5mm孔径的筛子对二次铝灰进行筛分，筛下物于水中按液固比3ml/g，反应温度85℃，反应时间2.5h的条件，进行预净化处理，然后进行液固分离；固相在于250g/l的副产盐酸中，按液固比5ml/g，反应温度95℃，反应时间3h的条件进行深度净化，然后液相经聚合调控制备聚合氯化铝。固相经干燥、混料至氧化铝含量70％、成型和1650℃高温烧结2h制备耐火材料。其中，聚合氯化铝的氧化铝含量11％，盐基度65％；耐火材料体积密度2.78g/cm3，吸水率0.8％。
实施例4：
用0.5mm孔径的筛子对二次铝灰进行筛分，筛下物于水中按液固比3ml/g，反应温度90℃，反应时间3h的条件，进行预净化处理，然后进行液固分离；固相在于200g/l的副产盐酸中，按液固比5ml/g，反应温度95℃，反应时间2h的条件进行深度净化，然后液相经聚合调控制备聚合氯化铝。固相经干燥、混料至氧化铝含量70％、成型和1650℃高温烧结2h制备耐火材料。其中，聚合氯化铝的氧化铝含量11％，盐基度70％；耐火材料体积密度2.8g/cm3，吸水率0.5％。
实施例5：
用0.5mm孔径的筛子对二次铝灰进行筛分，筛下物于水中按液固比3ml/g，反应温度90℃，反应时间3h的条件，进行预净化处理，然后进行液固分离；固相在于250g/l的副产盐酸中，按液固比5ml/g，反应温度95℃，反应时间3h的条件进行深度净化，然后液相经聚合调控制备聚合氯化铝。固相经干燥、混料至氧化铝含量75％、成型和1700℃高温烧结2h制备耐火材料。其中，聚合氯化铝的氧化铝含量11％，盐基度55％；耐火材料体积密度2.75g/cm3，吸水率1.2％。
最优实施例为4。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种利用铝灰制备聚合氯化铝联产耐火材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将铝灰进行筛分回收单质铝，筛下物作为原料；
(2)将步骤(1)得到筛下物于水中进行预净化处理，得到预处理铝灰；
(3)将步骤(2)中预处理铝灰于盐酸溶液中溶解，经固液分离和洗涤，得到滤饼、含铝溶液和洗液，洗液返回调配酸液；
(4)将步骤(3)得到的滤饼经干燥、混料、成型、干燥、烧结制备耐火材料；
(5)将步骤(3)得到的含铝溶液经聚合调控制备聚合氯化铝净水剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述筛分孔径为0.5～1mm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的预净化处理条件为：反应温度60～100℃，反应时间1～10h，液固比2～10ml/g。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述盐酸为工业盐酸、氟化工以及其它行业产生的副产盐酸中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述铝灰浸出的条件是：反应温度为80～100℃，反应时间1～4h，液固比3～10ml/g，盐酸浓度50～300g/l。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的干燥设备为闪蒸干燥，干燥温度100～200℃，循环出料。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的混料需加入一定量的添加剂，添加剂为铝硅矿物、含铝硅的工业固废、含镁矿物以及含镁工业固废中的一种或几种的混合物，添加剂的添加量使混合物中氧化铝含量大于70％。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述的耐火材料可以为刚玉、莫来石、镁铝尖晶石中的一种或几种混合的复相耐火材料。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的烧结条件为温度1300～1700℃，焙烧时间0.5～4h。
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