CN112607757A - 一种废碱液回收碱的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种废碱液回收碱的方法，将氢氧化铝晶种添加到所述废碱液中，使废碱液中溶解的四羟基合铝酸钠在添加的氢氧化铝晶种作用下分解成氢氧化钠和氢氧化铝，并析出氢氧化铝；通入含二氧化碳的废气，使得所述废碱液中的铝酸根转化为氢氧化铝析出。该方法操作简单，容易控制，澄清碱液以及氢氧化铝的纯度和回收率高。同时，该方法处理成本低，并避免废液污染。通入废气参与反应，能促进析出反应平衡正向移动，加快析出反应的进程，进而促进处理的效率，具有节能的优点，解决了废液处理设备多，能耗大的问题，且降低对容器设备的损耗，延长其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及化工废液处理技术领域，具体而言，涉及一种废碱液回收碱的方法。
背景技术
铝及铝合金具有加工性能优良、耐蚀性好、表面美观、回收率高等优点，在建筑、交通运输、机械、电力等行业获得了广泛应用，近年来以铝代钢扩大铝应用趋势更加明显。铝加工业是传统产业，更是充满勃勃生机的朝阳产业。据统计，欧美发达国家人均年消费铝材32kg以上，而我国人均只有13kg左右，只是发达国家的三分之一左右，国内铝材消费还有巨大的增长空间，但在经济新常态下，能源消耗高、排污总量大、资源回收利用率低的问题也成为行业发展的瓶颈和障碍。
发明内容
基于此，为了解决排污总量大以及资源回收利用率低的问题，本发明提供了一种废碱液回收碱的方法，具体技术方案如下：
一种废碱液回收碱的方法，包括以下步骤：将氢氧化铝晶种添加到所述废碱液中，使废碱液中溶解的四羟基合铝酸钠在添加的氢氧化铝晶种作用下分解成氢氧化钠和氢氧化铝，并析出氢氧化铝；通入含二氧化碳的废气，使得所述废碱液中的铝酸根转化为氢氧化铝析出，所述方法涉及的反应化学式包括：
CO2过量时：AlO2 -+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3 -；
CO2少量时：2AlO2 -+CO2+3H2O＝2Al(OH)3↓+CO3 2-；
x Al(OH)3+NaAl(OH)4＝(x+1)Al(OH)3+NaOH；
CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O；
CO2+Na2CO3+H2O＝2NaHCO3。
上述的一种废碱液回收碱的方法，通过整合利用铝材厂现有设备，无须增加大量设备，工艺及操作要求简单，占地小，成本低，充分利用不同车间的资源整合，从而达到回收碱液，减少废气排放量的目的。
所述氢氧化铝的添加量为：每升废碱液添加0.1kg～2kg的氢氧化铝晶种。
所述方法包括如下步骤：
(1)往所述废碱液中添加氢氧化铝至浆液呈现糊状；
(2)往糊状浆液中通入废气；
(3)静置；
(4)添加水至糊状浆液中；
(5)搅拌；
(6)静置；
(7)将步骤(6)后的混合液分离获得澄清碱液和氢氧化铝。
进一步地，所述废碱液为铝型材挤压模具的煲模液、煲模液的稀释液、用氢氧化钠溶解的铝灰液或氧化前处理的碱蚀液中的任意一种。
进一步地，所述步骤(3)的静置时间为不少于1d。
进一步地，所述步骤(4)中水的添加体积与废碱液的体积比为1:1～2:1。
进一步地，所述步骤(5)的搅拌时间为不小于30min。
进一步地，所述步骤(7)的分离方式为离心机离心分离或压滤机压渣分离的其中一种。
进一步地，通入废气时糊状浆液的温度为20～100℃。
进一步地，所述废气为天然气燃烧产生的尾气。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一个实施例中提供了一种废碱液回收碱的方法，包括以下步骤：将氢氧化铝晶种添加到所述废碱液中，使废碱液中溶解的四羟基合铝酸钠在添加的氢氧化铝晶种作用下分解成氢氧化钠和氢氧化铝，并析出氢氧化铝；通入含二氧化碳的废气，使得所述废碱液中的铝酸根转化为氢氧化铝析出，所述方法涉及的反应化学式包括：
CO2过量时：AlO2 -+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3 -；
CO2少量时：2AlO2 -+CO2+3H2O＝2Al(OH)3↓+CO3 2-；
x Al(OH)3+NaAl(OH)4＝(x+1)Al(OH)3+NaOH；
CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O；
CO2+Na2CO3+H2O＝2NaHCO3。
上述的一种废碱液回收碱的方法，通过整合利用铝材厂现有设备，无须增加大量设备，工艺及操作要求简单，占地小，成本低，充分利用不同车间的资源整合，从而达到回收碱液，减少废气排放量的目的；同时通入二氧化碳，能促进氢氧化钠的消耗，促进四羟基合铝酸钠的分解，加快氢氧化铝的析出，进而促进处理的效率，具有节能的优点。
在其中一个实施例中，所述氢氧化铝晶种的添加量为：每升废碱液添加0.1kg～2kg的氢氧化铝晶种。
在其中一个实施例中，所述方法包括如下步骤：
(1)往所述废碱液中添加氢氧化铝晶种至溶液呈现糊状；
(2)往糊状浆液中通入含二氧化碳的废气；
(3)静置；
(4)添加水至糊状浆液中；
(5)搅拌；
(6)静置；
(7)将步骤(6)后的混合液分离获得澄清碱液和氢氧化铝。
在其中一个实施例中，所述废碱液为铝型材挤压模具的煲模液、煲模液的稀释液、用氢氧化钠溶解的铝灰液或氧化前处理的碱蚀液中的任意一种。
在其中一个实施例中，所述步骤(3)的静置时间为不少于1d。
在其中一个实施例中，所述步骤(4)中水的添加体积与废碱液的体积比为1:1～2:1。
在其中一个实施例中，所述步骤(5)的搅拌时间为不小于30min。
在其中一个实施例中，所述步骤(7)的分离方式为离心机离心分离或压滤机压渣分离的其中一种。
在其中一个实施例中，通入废气时糊状浆液的温度为20～100℃。优选为21～80℃，更优选为25～50℃。
在其中一个实施例中，所述废气为天然气燃烧产生的尾气；进一步的，所述废气所为铸车间熔铸过程的天然气燃烧产生的尾气在其中一个实施例中，所述废气的温度为20～200℃。优选为50～180℃，更优选为75～150℃。
在其中一个实施例中，所述废气的平均流量为1～30L/min，优选为10～29L/min，更优选为20～28L/min。
在其中一个实施例中，所述废气的压力大于0.1MPa，可以为0.1～1.0MPa，优选为0.2～0.5MPa，更优选为0.25～0.26MPa。
在其中一个实施例中，反应产物的pH值为9～10.5，优选为9.1～10.2，更优选为9.5～10。
在其中一个实施例中，在分离回收氢氧化铝后，检测所述澄清碱液中铝离子浓度，若所述澄清碱液中铝离子浓度高于或等于8g/L，将所述澄清碱液重复回收步骤。
在其中一个实施例中，所述澄清碱液和氢氧化铝是在线回收；所述在线回收是当固液分离后，将得到所述澄清碱液直接循环使用，分离得到的所述氢氧化铝能直接作为氢氧化铝晶种继续循环使用。
在其中一个实施例中，所述检测所述澄清碱液中铝离子浓度的方法为：在线回收过程中，设置铝离子的浓度检测传感器，通过栅极-源极电压对源极-漏极电流特性的阈值电压漂移检测感测对象物质中的离子的浓度，且所述浓度检测传感器与控制器相连接，所述控制器能根据所述浓度检测传感器检测到的浓度数据与预先设定的铝离子浓度进行分析对比，做出是否需要重复处理步骤的判断，操作人员根据所述判断进行相应的操作。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述。
实施例1：
一种废碱液回收碱的方法，所述废碱液为铝型材挤压模具的煲模液，包括如下步骤：
(1)往100L所述废碱液中添加10kg氢氧化铝晶种至溶液呈现糊状；
(2)往糊状浆液中通入含二氧化碳的50℃的废气；
(3)静置1d；
(4)添加100L水至糊状浆液中；
(5)搅拌30min；
(6)静置180min，反应产物的pH值为9.1；
(7)将步骤(6)后的混合液分离获得澄清碱液和氢氧化铝。
其中，所述步骤(7)的分离使用离心机离心分离；所述废气为铸车间熔铸过程的天然气燃烧产生的尾气，所述废气的流量为10L/min，所述废气的压力为0.2Mpa。
(8)在回收氢氧化铝后，检测所述澄清碱液中铝离子的浓度8g，若所述澄清碱液中铝离子浓度高于或等于8g/L，所述澄清碱液需要重复回收步骤。
得到的铝离子浓度低于8g/L的所述澄清碱液直接循环使用，得到的所述氢氧化铝直接作为氢氧化铝晶种继续循环使用。
实施例2：
一种废碱液回收碱的方法，所述废碱液为铝型材挤压磨具的煲模液，
包括如下步骤：
(1)往100L所述废碱液中添加20kg氢氧化铝晶种至溶液，并以60r/min搅拌至呈现糊状；
(2)往糊状浆液中通入含二氧化碳的50℃的废气；
(3)静置2d；
(4)添加150L水至糊状浆液中；
(5)搅拌60min；
(6)静置180min，反应产物的pH值为9.5；
(7)将步骤(6)后的混合液分离获得澄清碱液和氢氧化铝。
所述步骤(7)的分离使用压滤机压渣分离。
所述废气为铸车间熔铸过程天然气燃烧产生的尾气，所述废气的流量为20L/min，所述废气的压力为0.25Mpa。
(8)在回收氢氧化铝后，检测所述澄清碱液中铝离子的浓度，若所述澄清碱液中铝离子浓度高于或等于8g/L，所述澄清碱液需要重复回收步骤。
得到的铝离子浓度低于8g/L的所述澄清碱液直接循环使用，得到的所述氢氧化铝直接作为氢氧化铝晶种继续循环使用。
实施例3：
一种废碱液回收碱的方法，所述废碱液为铝型材挤压磨具的煲模液，
(1)往100L所述废碱液中添加40kg氢氧化铝晶种至溶液，并以60r/min搅拌至呈现糊状；
(2)往糊状浆液中通入含二氧化碳的100℃的废气；
(3)静置2d；
(4)添加200L水至糊状浆液中；
(5)搅拌60min；
(6)静置180min，反应产物的pH值为10；
(7)将步骤(6)后的混合液分离获得澄清碱液和氢氧化铝。
所述步骤(7)的分离使用压滤机压渣分离。
所述废气为铸车间熔铸过程天然气燃烧产生的尾气，所述废气的流量为25L/min，所述废气的压力为0.25Mpa。
(8)在回收氢氧化铝后，检测所述澄清碱液中铝离子的浓度，若所述澄清碱液中铝离子浓度高于或等于8g/L，所述澄清碱液需要重复回收步骤。
得到的铝离子浓度低于8g/L的所述澄清碱液直接循环使用，得到的所述氢氧化铝直接作为氢氧化铝晶种继续循环使用。
8g8g对比例1：
一种废碱液回收碱的方法，所述废碱液为铝型材挤压模具的煲模液，所述方法包括如下步骤：
(1)往100L所述废碱液中添加8g氢氧化铝晶种至溶液，并以60r/min搅拌至呈现糊状；
(2)静置1d；
(3)添加50L水至糊状浆液中；
(4)搅拌30min；
(5)静置3h；
(6)将步骤(5)后的混合液分离获得澄清碱液和氢氧化铝。
所述步骤(6)的分离使用压滤机压渣分离。
在回收氢氧化铝后，检测所述澄清碱液中铝离子浓度低于8g/L，若所述澄清碱液中铝离子浓度高于或等于8g/L，所述澄清碱液需要重复回收步骤。
所述澄清碱液是在线回收；所述在线回收是当固液分离后，将得到所述澄清碱液直接循环使用，得到所述氢氧化铝能直接作为晶种继续循环使用。
对比例2：
一种废碱液回收碱的方法，所述废碱液为铝型材挤压磨具的煲模液，
所述方法包括如下步骤：
(1)取废碱液至搅拌釜中；
(2)往100L所述废碱液中添加240g氢氧化铝晶种并启动所述搅拌釜进行搅拌至糊状，停止搅拌，静置并往所述搅拌釜中通入二氧化碳，静置2d后，按照糊状物与水的质量比为1:0.4的比例添加水并启动搅拌釜进行搅拌10-20min，后静置1-3h；
(3)将步骤(2)后的混合液导入压滤机中进行压渣，得到澄清碱液以及氢氧化铝。
在回收氢氧化铝后，检测所述碱液中铝离子浓度低于8g/L，若所述碱液中铝离子浓度高于或等于8g/L，所述碱液返回所述搅拌釜中重复处理步骤；
得到的铝离子浓度低于8g/L的所述澄清碱液直接循环使用，得到的所述氢氧化铝直接作为氢氧化铝晶种继续循环使用。
对比例3：
一种废碱液回收碱的处理方法，包括以下步骤：
干燥：使用回转炉干燥将铝废水渣进行干燥，干燥至水分含量为8％；
碱溶：将干燥后的铝废水渣加至碱液中，加热至100℃使铝废水渣溶解；碱液中氢氧根离子浓度为4mol/L；加入热碱液使铝离子浓度为4mol/L；
冷却结晶：将溶解后的液体趁热保温过滤，以10℃/h的速率冷却至23℃，析出氢氧化铝晶体；
分离：过滤，回收碱液和晶体。
根据对实施例3回收的氢氧化铝进行检测，检测结果与分析如下：
对废碱液按照实施例1-3以及对比例1-3回收的碱液以及回收氢氧化铝进行检测，检测结果如下：
由上述数据分析可知，本发明的废碱液回收过程中回收得到的澄清碱液与氢氧化铝纯度高，且通过自带温度的废气进行适量加热而无需要额外加热，具有节能的优点，添加进废碱液中的氢氧化铝的添加量会影响废碱液中铝离子的浓度，进而会影响澄清碱液的回收质量，且二氧化碳的通入会促进氢氧化铝的析出反应，加快处理的时间与处理的效果。
综上所述,本发明提供了一种废碱液回收碱的方法，具有操作简单，处理效率高，低处理成本的优点。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种废碱液回收碱的方法，其特征在于，包括以下步骤：将氢氧化铝晶种添加到所述废碱液中，使废碱液中溶解的四羟基合铝酸钠在添加的氢氧化铝晶种作用下分解成氢氧化钠和氢氧化铝，并析出氢氧化铝；通入含二氧化碳的废气，使得所述废碱液中的铝酸根转化为氢氧化铝析出，所述方法涉及的反应化学式包括：
CO2过量时：AlO2 -+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3 -；
CO2少量时：2AlO2 -+CO2+3H2O＝2Al(OH)3↓+CO3 2-；
x Al(OH)3+NaAl(OH)4＝(x+1)Al(OH)3+NaOH；
CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O；
CO2+Na2CO3+H2O＝2NaHCO3。
2.如权利要求1所述的一种废碱液回收碱的方法，其特征在于，每升废碱液添加1g～20g的氢氧化铝晶种。
3.如权利要求1所述的一种废碱液回收碱的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)往所述废碱液中添加氢氧化铝至浆液呈现糊状；
(2)往糊状浆液中通入废气；
(3)静置；
(4)添加水至糊状浆液中；
(5)搅拌；
(6)静置；
(7)将步骤(6)后的混合液分离获得澄清碱液和氢氧化铝。
4.如权利要求3所述的一种废碱液回收碱的方法，其特征在于，所述废碱液为铝型材挤压模具的煲模液、煲模液的稀释液、用氢氧化钠溶解的铝灰液或氧化前处理的碱蚀液中的任意一种。
5.如权利要求3所述的一种废碱液回收碱的方法，其特征在于，所述步骤(3)的静置时间为不少于1d。
6.如权利要求3所述的一种废碱液回收碱的方法，其特征在于，所述步骤(4)中水的添加体积与废碱液的体积比为1:1～2:1。
7.如权利要求3所述的一种废碱液回收碱的方法，其特征在于，所述步骤(5)的搅拌时间为不小于30min。
8.如权利要求3所述的一种废碱液回收碱的方法，其特征在于，所述步骤(7)的分离方式为离心机离心分离或压滤机压渣分离的其中一种。
9.如权利要求3所述的一种废碱液回收碱的方法，其特征在于，通入废气时糊状浆液的温度为20～100℃。
10.如权利要求1所述的一种废碱液回收碱的方法，其特征在于，所述废气为天然气燃烧产生的尾气。
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