CN112334415B

CN112334415B - 用于使用co2对含铝工业流出物进行处理的方法

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Publication number: CN112334415B
Application number: CN201980040700.4A
Authority: CN
Inventors: 布鲁诺·奥尔本; 多米尼克·布拉斯; 菲力浦·坎波
Original assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2018-06-05
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2023-11-17
Anticipated expiration: 2039-05-29
Also published as: EP3802439A1; US20210163307A1; BR112020024516A2; CA3101245A1; FR3081859B1; JP2021526449A; WO2019234327A1; FR3081859A1; AU2019282381A1; CN112334415A

Abstract

本发明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：‑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，并且被安排使位于区域1中的介质的一部分再循环到区域2、然后从那里返回到区域1，并且将气态CO₂注入该再循环的介质中；‑将在区域1中形成的固体颗粒分离并排出；并且其特征在于，由于所述已经注入CO₂的介质的再循环，在区域1中可用的溶解CO₂的量是对进入的流出物进行沉淀所需的要求量的0.5倍到3倍、优选地在1倍到1.5倍之间。

Description

用于使用CO2对含铝工业流出物进行处理的方法

本发明涉及对负载有金属(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。

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。

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。

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。

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：

-低，由此低于要处理的进入的流出物，

-但是pH不能太低(<5)，因为随后铝以Al³⁺形式溶解。

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。

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。

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：

·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。

·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。

·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。

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。

这种工业提供的处理的示例如下所述：

-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。

-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。

-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)。

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：

-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。

-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。

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。

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。

但是，这个解决方案具有若干缺点：

-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。

-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)。

-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。

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”方式类似于苏打水的制造。

大量CO₂溶解。仅随后，将含有所需量的溶解CO₂的这种“驱动”水在pH区域中与要处理的流出物混合，以便优选地形成氢氧化铝，而氢氧化铝不是很容易溶解、在搅拌容器中(结合下游分离装置)或直接在澄清器或沉降器中沉淀。

但是，这个解决方案具有以下缺点：由于增加了总液体流速，因此消耗了水并且产生了相关的成本和不利的环境足迹，这必须通过对流出物进行稀释而在沉淀池上对其进行处理。

如将在以下中更详细地看到的，本发明然后致力于提供一种用于对这种富含铝的流出物进行处理的新颖的解决方案，其可以最佳地利用CO₂。

为此，使用比如CO₂等弱二酸(而不是比如硫酸等强酸)进行酸化具有若干优点：

-更好地控制目标pH以进行沉淀。

-消耗CO₂，其可以作为制造或燃烧的副产品回收(然后使用术语“不可避免的”CO₂)。

-形成比如氢氧化铝等固体。这是因为后者是几乎不溶解的，这样保证了沉淀过程的良好有效性。

根据本发明提供的解决方案则在于将过程分为两个不同区域中的两个不同的阶段：

-第一阶段：该阶段期间的目的是产生主要呈氢氧化铝的形式的晶体。在其中占主导地位的条件、特别是低pH值(优选地5到8.5)是有利的，并且在任何情况下都不会在该区域中直接注入CO₂，因为这会带来如上教导的现有技术的缺点。

该区域“1”可以是储罐、极碱性的且富铝的流出物(例如，pH的量级为12.5)到达的区域。

然后，如以下将更详细地解释的那样，将其布置成在所有情况下在该区域中具有可用的足够的溶解CO₂，以使该区域中的流出物从碱性pH改变为pH优选地小于9.5、更优选地在为6.5到8.5之间。这是因为，如果要处理的流出物的流速是可变的，则要中和的化合物的量是可变的，因此有必要避免在量(浓度和/或流速)的峰值期间处于没有足够的已溶解的CO₂以将其中和的情况。通过pH的这种降低，铝(铝酸盐)的溶解形式将变为氢氧化铝形式并沉淀。

概括地说，在区域1中形成可能会产生积垢的固体，并且因此，如果固体在其形成时积垢，则在该第一区域中会出现问题，该区域必须包含足够的溶解CO₂以“中和”到来的原始流出物。

-第二阶段(第二区域)：在其中目的是进行CO₂的注入以及最佳的最大程度的溶解，同时极大地限制、实际上甚至消除了任何沉淀现象、更确切地说是消除了氧化铝晶体的生成。

为此，根据本发明，提出可以被称为“CO₂的溶解区域”的第二区域能够：

-使得可以抽取一部分预处理的流出物，也就是说，流出物不再含有或几乎不再含有要沉淀的电解质，并且因此不再含有铝酸盐(铝呈溶解形式)。因此，该流从离开该区域2的部分流出物转向，由此从整个过程中转向。在不存在溶解铝(或非常少量)的情况下，由于不再有或几乎没有溶解铝，因此可以在旁路/再循环中注入CO₂而不会引起明显的沉淀。

-因此，将CO₂注入该抽取的样品中，同时使气体向液体的质量传递最大化。这是通过以下保证的：液压条件(如有可能，湍流条件)，尽可能最低的温度(优选地5℃到45℃、更优选地仍在15℃到30℃)，尽可能最高的压力(优选地在1.5巴到20巴之间，更优选地在2巴到4巴之间，但是由于操作成本原因仍然是合理的；因此，小于10巴的压力是有利的)，以及使气体与液体保持接触足够长的时间的混合时间(接触3秒到30秒之间、优选地在5秒到15秒之间是有利的)。

-换句话说，区域2用于将CO₂溶解在从区域1泵出并返回到区域1的液体流中。对该区域进行计算以便溶解足够的CO₂，以将区域1的pH从碱性流出物的输入值(例如12.5)降低到所需的设定值(例如8)。

在该区域2中，不是从高碱性pH(比如12.5)降低至中性或酸性值，而是从区域1中泵送流体，因此接近中性，以便更进一步对其酸化。因此，在该区域1中没有形成固体(或微不足道地)，因此消除了或因此大大降低了阻塞的风险。

-因此，通过针对给定的流速和给定的初始pH、对必须在区域2(再循环回路)中溶解以达到区域1中的所需的pH(具有非常明显的安全裕度)的CO₂的量进行计算来确保储罐/区域1的pH值。

-配比集中于该区域内的压力的气液比(通常为每m³液体中0.1Nm³到5Nm³之间的气体、优选地为每m³液体中0.1Nm³到1Nm³之间的气体)与所抽取的流出物的流速的组合，这样使得可以通常连续地溶解维持所需操作条件、特别是初始流出物到达的区域1中的pH所需的所有CO₂。

-该解决方案将特别包括泵、气液接触器(例如静态混合器)、导管，该导管具有正确尺寸以保持在湍流条件下并且其长度足以保证所需的停留时间(并因此保证接触时间)、例如10秒左右的接触时间。

-因为在该区域2中大部分进行了溶解，所以碳酸化的流出物可以返回到第一区域。因此，如果已观察到操作条件(转移水平大于80％、实际上甚至90％)，则它基本上含有溶解形式的CO₂，即CO₂和碳酸氢盐HCO₃ ^-，因此几乎没有任何气体。因此维持操作条件以保证这些溶解形式，即通常为低pH(小于8到9)，优选地不低于5。

概括地说，区域1必须使得：

-首先，在进入的新鲜流出物(负载有铝酸盐)与转向流之间进行有可能的最紧密的混合，转向流在区域2中被碳酸化并返回到区域1(负载有足够的呈HCO₃ ^-形式、特别是以CO₂形式的溶解CO₂，以保证区域1中的目标沉淀pH)。这将使固体/沉淀物的产生最大化。然后该混合物将由除去了其大部分铝和固体颗粒的液体组成。

-同样，为了在所有情况下适当地控制和保证沉淀，也就是说，即使进入的流出物的质量变化(由于碱浓度而改变产物流速而导致或多或少的碱)，还是优选地是在区域1中提供的溶解CO₂是对所有均匀进入的流出物(用于达到使最多溶解铝沉淀的目标pH值的溶解CO₂的化学计量要求)进行中和所需的溶解CO₂的1.5到2倍。因此，通过区域1中存在的溶解CO₂将会适当地中和任何有需要的峰值(由此进入的流出物的碱度峰值)。概括地说，区域1是按比例的，以便保证达到所需的目标pH/体积对。

例如，这些区域1和2将由以下构成：

-对于包含搅拌部分的容器的区域1，实现液体流(要处理的新鲜流出物以及源自区域2的回流)的良好混合和良好沉淀(没有由(多个)搅拌器产生的强剪，在分批次、半连续或连续模式操作的情况下具有足够的停留时间)，甚至通过沉降(例如，经由通过偏转器来保护的区域)部分地进行分离，以便能够提取在该容器中处理的一部分流出物并将其送到区域2(再循环管线)。在处理之后，可以通过在容器中直接沉降来分离液体和固体混合物(对于搅拌的容器而言是批次操作)，或者可以通过在下游沉降来分离。

-对于例如安装在区域1的设备上的再循环回路的区域2，即，将流送到气液接触器(静态混合器)的泵，其可以注入并充分混合气体-CO₂和液体以促进CO₂溶解，然后是足够长度的导管，以保证有足够的停留时间以同样在此在使水(由此被碳酸化)返回到区域1之前促进溶解。其配比主要基于气液比、沉淀所要处理的新鲜流出物中期望的铝(通常几乎是全部)所必需的CO₂量、以及CO₂在流出物中的溶解度。在此，因此区域2的总体积不是关键的。

这是该优化实现方式的整体(特别是在没有驱水的情况下)，尤其是对于电解质(主要是铝)中的极高度浓缩的水性流出物或溶液，这在本提议中值得注意。

为了更好地理解本发明的方法，以下通过实施示例和附图1来对本发明进行说明。

考虑流速为30m³/h、初始pH为12的流出物，期望将其降低到8.2，以便能够将其排放到网路中，同时预先沉淀出其含有的铝盐。

因此，就CO₂而言，需要使用600g/l x 30＝18kg/h CO₂的量级。

在所提出的实现方式中，流出物到达提供良好均质性的中和储罐的中心，该储罐配备有搅拌系统，在已经就位的储罐不够的情况下，可选地补充附加的搅拌器。

因此，再循环回路必须以溶解形式提供至少18kg/h的CO₂。

当流出物的温度在25℃左右时，在1巴绝对值时溶解度为1.4kg CO₂/m³的量级。

当回路在2巴的绝对压力下操作时，富集流速必须在6.5m³/h左右。

本领域技术人员理解，他将必须结合裕度，然后将保持10m³/h量级的回路流速。

因此，问题是要对含大量要去除的溶解铝的积垢/结垢流出物进行处理。将初始的高pH(pH₁，12左右)流出物送到保持在较低pH(pH₂，8-8.4左右)下的储罐。在这种情况下，这是根据本发明选择的用于使氢氧化铝沉淀的目标值。

中性流出物及其固体经由底部离开(泵送)，以便随后通过沉降(过滤)分离。

储罐中处于pH₂的内容物的一部分通过外部回路(区域2)泵送，通过注入器(例如静态混合器)将CO₂注入外部回路中；该流出物在储罐中除去了其大部分溶解矿物质；由此相应地其结垢要弱得多。

在整个回路中保持湍流条件。然后，在由泵产生的压力下达到pH(pH₃)、甚至接近中性或接近酸性(pH₃<pH₂<pH₁)，该pH保证主要形成碳酸氢盐和存在溶解CO2。

然后，将气-液混合物送到盘管，该盘管的长度可以保证足够的接触时间，以使转移到该流中的CO₂的量最大化。

最后，该处于pH₃的酸化流返回到储罐中，在这里(最接近处于pH₁的进入流)其将进行混合以保障在储罐中占主导地位的pH₂，该pH₂对于形成氢氧化铝晶体是最佳的。

应该注意的是，在这种情况下，pH下降得越多，就越促进沉淀，直到下降至5的极限pH。

因此，应该指出的是，概括地说：

-处于高pH(10-12)的进入的流出物主要由Al(OH)₄ ^-形式的溶解铝组成。

-为了使它尽可能多地从溶解铝释放，有利的是在大约5.5到8之间操作，其中，大部分铝转化为不太容易溶解的Al(OH)3式。

-通过CO₂，几乎不可能具有低于5-5.5的pH并使原本形成的氢氧化铝颗粒重新溶解。CO₂是弱二酸，其第一pKa使得不能降低到大约5以下。

-流出物在经过处理并因此除去大量溶解铝后，可以吸收CO₂(流的一部分在区域1和2之间转向)。但是，优选地在目标区域的顶部进行操作(因此是朝向8，而不是朝向5)，以便有更多的溶解CO₂(CO₂在高pH下比在低pH下的溶解度更好，因为有利的是碳酸氢盐HCO₃ ^-形式而不是游离CO₂)。

在附图1中具有在以上描述中的若干场景中已经涉及的以下元件：

-储罐1，该储罐构成区域1，配备有搅拌系统3，并且被送入要处理的初始流出物4；

-再循环回路10，该再循环回路构成区域2，能够通过泵2抽取(5)存在于储罐1中的介质的一部分，该回路接收CO₂的注入并且其配备有盘管，该盘管的长度使得可以保证接触时间足以使转移到流中的CO₂的量最大化；

-在回路10的端部，如此处理过的流返回到储罐1，由此通过在初始流出物(4)和回路10中用CO₂处理的介质之间进行混合而有助于产生在储罐1中占主导地位的目标pH；

-储罐配备有用于提取处理过的流出物的装置(6)。

本解决方案的优点如下：

-避免如在现有技术的常规解决方案中的消耗工业类型的水来生产苏打水(seltzer water)的情况。

-始终防止将要注入CO₂的区域内出现任何沉淀。沉淀区域1(反应器、沉降器等)始终必须保持在比要处理的进入流更低的pH，可以使铝以氢氧化铝的形式(例如，在pH 8左右)沉淀。然后在区域1中对要处理的进入的流出物进行稀释，这样会导致pH略有增加，实际上这可以通过在区域2(即循环回路)中注入CO₂来补偿。通过对区域1的可靠的体积和目标pH对进行选择，尝试提供大于平均需求(例如1.5到2)的溶解CO₂的量。

-保证使CO₂转移速率最大化，这是由于选择了再循环回路(湍流)中的操作条件和技术。这样将导致消耗尽可能接近系统的要求(无过度消耗)。

区域2仅用于将CO₂溶解在从区域1泵送出并返回到区域1的水流(流出物)中。对该区域进行计算以便溶解足够的CO₂，以将区域1的pH从碱性流出物示例12.5的输入值降低到设定值示例8。也可以使用该区域将气体形式(细小气泡)的CO₂的一部分从区域1引入区域2。

在该区域2中，不是从高碱性pH(12.5)降低至中性或酸性值，而是从区域1中泵送流出物，因此流出物是中性或酸性，以便更进一步对其酸化。因此，在该区域1中没有形成固体(或微不足道地)，并且因此降低了阻塞的风险。甚至可以注入更多的CO₂并对该区域进行更多的酸化，以溶解在中性pH下形成的铝固体，并且可选地使该区域1清除堵塞(即使从理论上讲这不是必需的)。

如上所述，特别注意到，根据本发明，由于已经注入CO₂的介质的再循环，在该区域1中可用的溶解CO₂的量是对进入的流出物进行沉淀所需的要求量的0.5倍到3倍、优选地在1倍到1.5倍之间。

在下面更详细地解释这一点。

特别说明如何确定储罐(区域1)的CO₂需求量以及计算可用的溶解CO₂的量的示例，该量是区域1中进行沉淀所需的CO₂需求量的0.5倍到3倍。

进入区域1的流出物是极碱性的(因此溶解铝具有高pH 1和高浓度)。在此处它将与流出物接触，流出物的pH已降至第3个pH，其中包含来自区域2的必要的溶解CO₂(低pH 2，因为流出物将至少含有所有沉淀必需的CO₂)。二者接触后，溶解CO₂将可以对进入的流出物中的碱进行中和，从而降低pH，以便可以进行沉淀，因此使该流出物除去其溶解铝。所得的pH(pH 3)将在两个先前的pH值之间，并且进行调节以利于沉淀。

在连续运行中，引入的CO₂(因此是弱二酸)的必要量尽可能补偿进入的流出物的碱度(因此补偿酸与碱(alkali)或碱(base)的化学计量比)。然而，如果突然改变操作条件、并且如果碱的量增加，则会在酸碱比方面产生不平衡，这必须进行补偿。然后可以实现以下现象：在区域2中连续循环的流出物可以具有过量的碱，这将在该区域中带来沉淀。考虑到要处理的流出物具有高碱度，这甚至可以通过堵塞(通常在许多应用中非常迅速)来阻塞整个系统。当然，控制-调节系统可以将CO₂的量调节为碱的量(这必须导致沉淀区域1的pH下降)，但这仍然是有问题的。这是因为所涉及的量(区域1的尺寸)可能带来操作参数的缓慢变化：在碱的进入量突然增加的情况下，如果量的尺寸较大(并且因此停留时间较长)，区域1的pH仅缓慢变化。因此，CO₂的量将不会立即响应(实际上甚至响应得太晚)，这会在区域2中带来不期望的快速而强烈的沉淀，由于有过度堵塞的危险而使一切停止的危险。必须绝对避免这种现象。

因此，本发明的推理是保持比发生沉淀的区域1中可用的游离溶解CO₂的进入的流出物所需要的更大的量。

因此，如果操作条件(例如，进入的碱的量)发生变化，则相对于沉淀所需的CO₂的量(因此是化学计量)而言，这种过量的溶解CO₂将使得可以在给定的时间段内“中和”该额外量。在任何情况下，这都将防止将已溶解的铝或碱送到区域2中，并且使控制-调节系统有时间调整要注入的CO₂的流速，以补偿该额外量。

根据本发明预估的是，过量的溶解的、并因此可用的CO₂的量级是用于对中和进行优化(并因此用于对进入的流出物的沉淀进行优化)所需的量的0.5倍到3倍。

以下的示例使得可以更清楚地说明本发明的建议。

以下数据是通过使用市售软件获得的，使得可以研究水体内的平衡。在若干阶段中进行模拟：从(标准)水成分开始，添加氢氧化钠使其升至pH 12。这使得可以具有可用的“合成”流出物。为此，需要添加0.56kg/m³的氢氧化钠。

随后，添加CO₂使得可以将其先中和至pH 8，然后中和至7.5。是被中和至8的流出物例如随后被储存。为了将流出物从12.0中和到8.0，需要添加0.60g/m³的CO₂，从而在流出物中留下18g/m³的游离CO₂。

因此，对于100m³/h的流出物流速，为了中和它将需要1kg/min的CO₂。

此外，如果储罐(或区域1)的测量值为55m³，它将仅含有1kg的游离CO₂，因此可用于补偿突然到达的过量碱度。例如，这在停止注入CO₂的情况下将可以补偿一分钟到达的流出物，或者补偿碱量的增加(例如从要求量的1kg/min到例如1.5)。在后一种情况下，在40秒内，游离CO₂将被消耗掉，pH随后将升高，反应器或区域1将不再沉淀所有进入的碱，并且整个过程将不稳定。最终，已溶解的碱将进入区域2，这可能导致沉淀和堵塞。

因此，优选地增加区域1的体积，以便使更多的游离CO₂可用于“擦除”或抵消尤其是进入的流出物中的波动或破坏。

仍然在上述情况下，对于166m³的区域1，3kg的游离CO₂可用于中和过量的进入碱度。如果这种过量导致1.5kg/min的CO₂需求，则系统将仅在2分钟后漂移。因此，仍然在此示例中，补偿碱度突然过量所需的反应时间将变成5倍。因此，由于整个系统允许控制和调节时间，因此该过程具有更大的灵活性和鲁棒性。

概括地说，建立区域1，以使该区域包含中和每分钟到达该区域的碱所需的CO₂量的最少1.5倍到3倍，从而使该区域1中几乎所有铝(其氧化物)的沉淀成为可能。该区域中的游离CO₂量可以高于3，但出于经济原因，不超过10或15。

在示例中，对于设定pH为8，游离CO₂为18g/m³，对于设定pH为7.5，则为57g/m³。

为了确定区域1的体积并计算可用的游离CO₂的量，所需的游离CO₂的量(单位为kg)除以设定pH下流出物中的游离CO₂的浓度。

因此：区域1的体积＝已确定的CO₂的量(单位为kg)/设定pH下的游离CO₂浓度。

Claims

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，保持第一区域的pH小于9.5，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，并且被安排使位于第一区域中的介质的一部分再循环到第二区域、然后从那里返回到第一区域，并且将气态CO₂注入该再循环的介质中；

-将在第一区域中形成的固体颗粒分离并排出；

其特征在于，由于所述已经注入CO₂的介质的从第二区域到第一区域的再循环，在第一区域中可用的溶解CO₂的量是对第一区域进入的流出物进行沉淀所需的要求量的0.5倍到3倍之间。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一区域由储罐构成。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，保持第一区域的pH在6.5到8.5之间。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，保持第一区域的pH在6.5到8.5之间。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，保持第一区域的pH在7到8之间。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，保持第一区域的pH在7到8之间。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在第一区域中可用的溶解CO₂的量是对第一区域进入的流出物进行沉淀所需的要求量的1倍到3倍之间。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在第一区域中可用的溶解CO₂的量是对第一区域进入的流出物进行沉淀所需的要求量的1.5倍到2倍之间。

9.如权利要求1-6和8中任一项所述的方法，其特征在于，在第二区域中占主导地位的条件是湍流条件。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在第二区域中占主导地位的条件是湍流条件。