CN112794353A - 一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法及装置，步骤一：将回收的铝灰在水解仓渣水洗，将水洗后的铝灰渣过滤烘干并粉碎，得到二次铝灰；步骤二：将二次铝灰分为主反应铝灰和副反应铝灰，通过抬升机构对二次铝灰分流，在主反应铝灰中加入回收的废盐酸和水反应，得到氯化铝溶液；步骤三：将氯化铝溶液按一定体积比分为主反应溶液和副反应溶液，将主反应溶液进行一次恒温熟化和二次恒温熟化；步骤四：过滤离心得到聚合氯化铝。本发明以铝灰渣和废盐酸为主要原料，以改进的酸溶法为主要生产手段，实现了聚合氯化铝的制备，能够实现二次铝灰的快速自动筛分，符合国家标准，制备方法合理，达到了环保节能的目的。

Description

一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法及装置

技术领域

本发明涉及铝灰渣资源化利用和聚合氯化铝制备技术领域，具体是涉及一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法及装置。

背景技术

聚合氯化铝(PAC)是一种无机的新兴净水材料，其稳定性好，适应水域宽，水解速度快，吸附能力强，广泛用于饮用水、工业用水和污水处理领域。目前制备聚合氯化铝的方法有很多，使用最多的有酸法、碱法和中和法，酸法制备工艺简单，成本低，但容易产生酸雾；碱法稳定性差，且投资较高；中和法制备过程较为繁琐，但控制好配比后产品质量高，现阶段还无法利用铝灰渣实现大规模工业化生产。

专利CN109052445A公开了一种二次铝灰无害化利用的方法，将水与二次铝灰混合，加热搅拌浸出；水浸后进行固液分离，得到初级滤液和初级滤渣；将所述初级滤液进行加热蒸发，得到可溶性盐；将所述初级滤渣和酸混合，并加热搅拌浸出；酸浸后进行固液分离，得到次级滤液和次级滤渣；将所述次级滤渣用于制砖；将所述次级滤液进行调节pH，将pH调至2.5～3.0之间；将调节pH后的次级滤液加热熟化，然后得到聚合氯化铝。最大化的利用二次铝灰中铝元素，将难与酸反应的氮化铝通过高温水浸，转变成易与酸反应的氢氧化铝，提高了二次铝灰中铝元素的溶出，使制备出的聚合氯化铝产品中氧化铝的含量提高；而且能回收二次铝灰中盐溶剂和氮元素，降低浸出渣对环境的危害，但是水浸过程中难以控制加水量和铝元素的比例，容易造成氢氧化铝再次溶解。

因此，需要提供一种以酸溶法为基础、中和法为辅的铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法，有效将铝灰渣和废盐酸进行利用，并能提高制备的聚合氯化铝的品质，使其具有能够大规模生产的发展前景，解决当前铝冶炼过程中产生的铝灰渣资源浪费的问题，同时也避免了含铝废渣的排放对环境造成的污染，从而使铝资源得以充分利用。

发明内容

本发明针对上述存在的问题提供了一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法及装置。

本发明的技术方案是：

一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法，包括以下步骤：

步骤一：将回收的铝灰渣水洗，除氮除盐，将水洗后的铝灰渣过滤烘干并粉碎，得到二次铝灰；

步骤二：将得到的二次铝灰按6:1的质量比分为主反应铝灰和副反应铝灰，在主反应铝灰中按一定比例加入回收的废盐酸和水，在一定温度和搅拌速度下反应，得到氯化铝溶液，在副反应铝灰中按一定比例加入烧碱和水，在一定温度和搅拌速度下反应，得到铝酸钠溶液；

步骤三：将得到的氯化铝溶液按4:1的体积比分为主反应溶液和副反应溶液，将主反应溶液进行一次恒温熟化，与此同时将副反应溶液过滤后与氨水进行反应得到氢氧化铝，再将一次恒温熟化后的主反应溶液过滤去除滤渣，将得到的氢氧化铝加入到主反应溶液中，调节pH在5.5-6之间，继续进行二次恒温熟化，期间在二次恒温熟化结束前2h加入步骤二中得到的铝酸钠溶液，得到熟化后的混合物；

步骤四：将熟化后的混合物过滤离心取上清液，得到液态的聚合氯化铝。

进一步地，所述步骤二中主反应铝灰和副反应铝灰在分离配比时采用连续不间断的方式进行分离，主反应铝灰在反应时为真空状态，节省时间提高时效。

进一步地，所述步骤二中废盐酸的质量浓度为10％，主反应铝灰、废盐酸和水的质量比为1：3：4.5，主反应铝灰的反应温度为92℃，搅拌速度为200±5r/min，反应时间为6-8h，其中，先加入水总量1/3的水，然后在前1.5h内将废盐酸全部加入，在之后的1h内将余量水全部加入，选用合理的配比和搅拌速度有利于提高铝浸出率而且不会因搅拌过快导致盐酸挥发过快。

进一步地，所述步骤二中副反应铝灰、烧碱和水的质量比为1：1.5：4，副反应铝灰的反应温度为65℃，搅拌速度为150±5r/min，反应时间为1.5h，升高温度有利于副反应的进行，但反应温度过高反应液体浑浊、部分呈胶状且不易分离。

进一步地，所述步骤三中一次恒温熟化的温度为70-80℃，持续时间为24-30h，二次恒温熟化的温度为80-90℃，持续时间为12-18h，合理的熟化温度有利于铝的浸出和铝聚合形态的转化。

进一步地，所述步骤三中副反应溶液与氨水的质量比为2：5，提高最终聚合氯化铝中的铝含量。

一种如上述铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法所用的装置，包括水解仓、用于对二次铝灰分流的抬升机构以及位于所述抬升机构两侧并排设置的主、副反应仓，

所述水解仓中部贯穿且密封设有传送绞龙，所述传送绞龙一端连接有铝灰渣仓，传送绞龙另一端连接有干燥粉碎仓，水解仓一侧连接有自来水罐，位于水解仓内部的所述传送绞龙顶部开口且底部开设有滤水孔，水解仓内底部设有废水槽，所述干燥粉碎仓内部位于传送绞龙下方自上而下设有若干破碎辊组件，所述破碎辊组件包括两个平行设置且配合转动的破碎辊，干燥粉碎仓下部设有漏斗，

所述抬升机构位于所述干燥粉碎仓下方，抬升机构上部设有与所述漏斗对应的储料槽，抬升机构底部设有矩形的基板，所述基板中心设有电机组，所述基板上表面四个边角位置处各设有一个固定块，所述固定块上方设有卡块，所述固定块上表面位于卡块一侧设有弧形槽，所述弧形槽与储料槽前后两侧对称设置的转轴转动连接，所述卡块内部滑动贯穿设有用于压紧所述转轴的压块，所述压块通过连杆与所述电机组连接，所述转轴的末端设有齿轮，所述齿轮为具有半齿的齿轮结构，所述固定块外侧的基板上设有滑轨，所述滑轨内设有滑动杆，所述滑动杆两端设有与齿轮相啮合的齿，所述滑动杆通过贯穿滑轨底部的连杆与所述电机组连接，

位于所述抬升机构两侧并排设置的主、副反应仓，所述主反应仓顶部通过水管与所述自来水罐连接，主反应仓侧边设有通过水泵及水管与主反应仓连接的废盐酸池，主反应仓底部设有两组安装有流量调节阀的出液管，其中一组出液管与熟化仓连接，另一组出液管与二次反应仓连接，所述二次反应仓一侧连接有氨水罐，所述副反应仓一侧连接有烧碱添加罐，副反应仓另一侧与熟化仓连接。

进一步地，所述水解仓和主、副反应仓顶部均设有用于回收废气的排气管，能够将反应所产生的氨气等有害气体进行回收避免造成空气污染。

进一步地，所述干燥粉碎仓内壁设有若干电加热丝，对二次铝灰进行烘干。

进一步地，所述电机组包括用于驱动可伸缩压块的第一电机和用于驱动滑动杆的第二电机，能够分别进行驱动且能够做往复运动。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法以铝灰渣和废盐酸为主要原料，以改进的酸溶法为主要生产手段，实现了聚合氯化铝的制备，并且得到的聚合氯化铝符合国家标准，制备方法合理，达到了环保节能的目的。

(2)本发明的铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法通过将铝灰渣进行水解并分配，一部分用于酸溶，另一部分制备得到铝酸钠溶液用于提高最终聚合氯化铝中的盐基度，且得到的氯化铝溶液一部分进行熟化，另一部分与氨水反应得到氢氧化铝，用于提高最终聚合氯化铝中的铝含量。

(3)本发明的铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法可以通过对铝灰渣中水解的铝进行筛分使用无需额外提供铝的化合物作为反应原料，同时回收水解得到的氨气制备氨水以供步骤四中使用。

(4)本发明还提供了一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的装置，能够实现二次铝灰的快速自动筛分，为工业化生产的实现提供了保证。

附图说明

图1是本发明制备方法的工艺流程图；

图2是本发明装置的整体结构示意图；

图3是本发明装置的水解仓及干燥粉碎仓内部结构示意图；

图4是本发明装置的抬升机构结构示意图；

图5是本发明装置的抬升机构主视图；

图6是本发明装置的抬升机构在工作状态下的主视图。

其中，1-水解仓，11-传送绞龙，12-滤水孔，13-废水槽，2-铝灰渣仓，3-干燥粉碎仓，31-破碎辊，32-漏斗，33-电加热丝，4-自来水罐，5-抬升机构，51-储料槽，511-转轴，512-齿轮，52-基板，53-电机组，54-固定块，541-弧形槽，55-卡块，551-可伸缩压块，56-滑轨，57-滑动杆，6-主反应仓，61-废盐酸池，62-出液管，7-副反应仓，71-烧碱添加罐，8-熟化仓，9-二次反应仓，91-氨水罐。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本发明实施例中所用术语“前后”、“左右”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的位置。

实施例1

如图1所示，一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法，包括以下步骤：

步骤一：将回收的5kg铝灰渣水洗，除氮除盐，所选用的铝灰渣中铝的质量分数为68.9％，水洗后的二次铝灰中铝的质量分数为72.5％，水洗能够提高铝灰渣中铝的质量分数，将水洗后的铝灰渣过滤烘干并粉碎，得到二次铝灰。

步骤二：将得到的二次铝灰按6:1的质量比分为主反应铝灰和副反应铝灰，主反应铝灰和副反应铝灰的质量比为6：1，主反应铝灰和副反应铝灰在分离配比时采用抬升机构5进行连续不间断分离，在主反应铝灰中按一定比例加入回收的废盐酸和水，在一定温度和搅拌速度下反应，得到氯化铝溶液，其中，废盐酸的质量浓度为10％，主反应铝灰、废盐酸和水的质量比为1：3：4.5，主反应铝灰的反应温度为92℃，搅拌速度为200r/min，反应时间为6h，其中，先加入水总量1/3的水，然后在前1.5h内将废盐酸全部加入，在之后的1h内将余量水全部加入；在副反应铝灰中按一定比例加入烧碱和水，在一定温度和搅拌速度下反应，得到铝酸钠溶液，副反应铝灰、烧碱和水的质量比为1：1.5：4，副反应铝灰的反应温度为65℃，搅拌速度为150r/min，反应时间为1.5h。

步骤三：将得到的氯化铝溶液按4:1的体积比分为主反应溶液和副反应溶液，主反应溶液和副反应溶液的质量比为4：1，将主反应溶液进行一次恒温熟化，一次恒温熟化的温度为70℃，持续时间为24h，二次恒温熟化的温度为80℃，持续时间为12h；与此同时将副反应溶液过滤后与氨水进行反应得到氢氧化铝，副反应溶液与氨水的质量比为2：5，再将一次恒温熟化后的主反应溶液过滤去除滤渣，将得到的氢氧化铝加入到主反应溶液中，调节pH在5.5，继续进行二次恒温熟化，期间在二次恒温熟化结束前2h加入步骤二中得到的铝酸钠溶液，得到熟化后的混合物。

步骤四：将熟化后的混合物过滤离心取上清液，得到液态的聚合氯化铝。

如图2、3所示，如上述铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法所用的装置，包括水解仓1、用于对二次铝灰分流的抬升机构5以及位于抬升机构两侧并排设置的主、副反应仓6、7，

水解仓1中部贯穿且密封设有传送绞龙11，传送绞龙11一端连接有铝灰渣仓2，传送绞龙11另一端连接有干燥粉碎仓3，水解仓1一侧连接有自来水罐4，位于水解仓1内部的传送绞龙11顶部开口且底部开设有滤水孔12，水解仓1内底部设有废水槽13，干燥粉碎仓3内部位于传送绞龙11下方自上而下设有两组破碎辊组件，所述破碎辊组件包括两个平行设置且配合转动的破碎辊31，干燥粉碎仓3下部设有漏斗32，干燥粉碎仓3内壁设有的两组电加热丝33，电加热丝33为市售电加热丝；

如图1、4-6所示，抬升机构5位于干燥粉碎仓3下方，抬升机构5上部设有与漏斗32对应的储料槽51，抬升机构5底部设有矩形的基板52，基板52中心设有电机组53，基板52上表面四个边角位置处各设有一个固定块54，固定块54上方设有卡块55，固定块54上表面位于卡块55一侧设有弧形槽541，弧形槽541与储料槽51前后两侧对称设置的转轴511转动连接，卡块55内部滑动贯穿设有用于压紧转轴511的压块551，压块551通过连杆与电机组53连接，转轴511的末端设有齿轮512，齿轮512为具有半齿的齿轮结构，固定块54外侧的基板52上设有滑轨56，滑轨56内设有滑动杆57，滑动杆57两端设有与齿轮512相啮合的齿，滑动杆57通过贯穿滑轨56底部的连杆与电机组53连接，电机组53包括用于驱动可伸缩压块551的第一电机和用于驱动滑动杆57的第二电机，第一、第二电机为市售伺服电机；

如图2所示，位于抬升机构两侧并排设置的主、副反应仓6、7，主反应仓6顶部通过水管与自来水罐4连接，主反应仓6侧边设有通过水泵及水管与主反应仓6连接的废盐酸池61，主反应仓6底部设有两组安装有流量调节阀的出液管62，其中一组出液管62与熟化仓8连接，另一组出液管62与二次反应仓9连接，二次反应仓9一侧连接有氨水罐91，副反应仓7一侧连接有烧碱添加罐71，副反应仓7另一侧与熟化仓8连接，水解仓1和主、副反应仓6、7顶部均设有用于回收废气的排气管。

下面将对本实施例中铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法及装置的实验原理和工作原理进行说明：

水解仓1的工作原理：

当传送绞龙11将铝灰渣仓2中的铝灰渣输送至水解仓1内部时，开启自来水罐4的水管向水解仓1内部注水，自来水流入传送绞龙11的开口内与铝灰渣发生水解反应，水解反应产生的氨气由水解仓1顶部的排气管回收，水解反应产生的废液由传送绞龙11底部的滤水孔12排出至废水槽13，滤水孔12的直径大小小于铝灰渣的直径，使铝灰渣不会落入废水槽13中。

干燥粉碎仓3的工作原理：

当传送绞龙11将水解后的铝灰渣输送至干燥粉碎仓3内部时，落入相互配合转动的破碎辊31中间，进行粉碎并由干燥粉碎仓3内壁设有的电加热丝33进行烘干，经过上下两组破碎辊31的粉碎和电加热丝33的烘干后，粉末状的二次铝灰进入到漏斗32中被匀速排出。

抬升机构5的工作原理：

当漏斗32将粉末状的二次铝灰匀速排出后，漏斗32下方的抬升机构5开始工作，控制储料槽51向主反应仓6的方向抬升45°并停留6s，然后控制储料槽51向副反应仓7的方向抬升45°并停留1s，达到分配二次铝灰比例的目的；

其中，在使用时，电机组53内的第一电机推动可伸缩压块551沿卡块55向左移动，变为图5所示的状态，使位于储料槽51右侧的可伸缩压块551压紧转轴511，此时第二电机推动连杆从而带动滑动杆57向左运动，使滑动杆57右端的齿与右侧的齿轮512相啮合，齿轮512转动带动转轴511沿滑槽541转动从而使与转轴511固定连接的储料槽51向右侧翻转抬升，变为图6所示的状态，将主反应铝灰倾倒至主反应仓6的入口内并停留6s；随后，电机组53内的第一电机推动可伸缩压块551沿卡块55向右移动，变为图4所示的状态，使位于储料槽51左侧的可伸缩压块551压紧转轴511，此时第二电机推动连杆从而带动滑动杆57向右运动，使滑动杆57左端的齿与左侧的齿轮512相啮合，齿轮512转动带动转轴511沿滑槽541转动从而使与转轴511固定连接的储料槽51向左侧翻转抬升，将副反应铝灰倾倒至副反应仓7的入口内并停留1s，使主反应铝灰和副反应铝灰的比例为6：1。

主反应仓6的工作原理：

当主反应铝灰全部进入到主反应仓6中后，开启水泵将废盐酸池61内的废盐酸泵入到主反应仓6中，同时开启自来水罐4泵入自来水，抽真空后反应，反应得到氯化铝溶液；

其中，控制废盐酸的流量使其在反应的前1.5h内全部泵入完成，这是由于废盐酸投入量过多过快，废盐酸不能完全反应，增加了产品成本，且易挥发，会对实验工作环境及操作人员的健康造成不利影响，同时废盐酸量越大，H⁺浓度越大，游离酸就越多，不利于盐基度的提高，但废盐酸加入量过少过慢时，制备的聚合氯化铝会出现浑浊，导致溶液和废渣难于分离；

而在前1.5h内泵入待加入自来水总量的1/3，这是由于在反应的初期，主反应铝灰的反应较为剧烈，水分挥发损失较大，应及时加水补充，若加水量过少则会导致铝灰结块，反应不完全；若加水量过多，则会导致废盐酸的浓度降低，反应进行速度缓慢，制备的聚合氯化铝盐基度减小，因此选择此种加水方式。

熟化仓8的工作原理：

当得到的氯化铝溶液按照设定的比例通过流量调节阀调节由出液管62流入熟化仓8后，开始按照设定的温度时间进行一次恒温熟化，过滤后将副反应溶液与氨水进行反应得到的氢氧化铝加入其中，调节pH为5.5，这是由于羟基水离子不断释放出H⁺，促进溶出反应的进行，提高了聚合氯化铝的氧化铝质量分数，同时各种羟基铝离子与氯离子形成聚铝，促进聚合反应的进行；

随后继续按照设定的温度时间进行二次恒温熟化，期间在二次恒温熟化结束前加入步骤二中得到的铝酸钠溶液，铝酸钠溶液加入时间为二次恒温熟化结束前2h，这是由于铝酸钠溶液中的铝和氯化铝溶液中的氯离子及氢氧根离子结合发生反应，再进一步聚合，用离子反应式表示为：

Cl^-+Al³⁺+OH^-→[Al₂(OH)_nCl_6-n]_m

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于熟化过程中调节的pH值不同。

步骤三：将得到的氢氧化铝加入到主反应溶液中，增加氢氧化铝加入量调节pH在5.7，继续进行二次恒温熟化。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于熟化过程中调节的pH值不同。

步骤三：将得到的氢氧化铝加入到主反应溶液中，增加氢氧化铝加入量调节pH在6，继续进行二次恒温熟化。

实施例4

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于主反应铝灰的反应时间不同。

步骤二：主反应铝灰、废盐酸和水的质量比为1：3：4.5，主反应铝灰的反应温度为92℃，搅拌速度为200r/min，反应时间为6.8h。

实施例5

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于主反应铝灰的反应时间不同。

步骤二：主反应铝灰、废盐酸和水的质量比为1：3：4.5，主反应铝灰的反应温度为92℃，搅拌速度为200r/min，反应时间为7.4h。

实施例6

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于主反应铝灰的反应时间不同。

步骤二：主反应铝灰、废盐酸和水的质量比为1：3：4.5，主反应铝灰的反应温度为92℃，搅拌速度为200r/min，反应时间为8h。

实施例7

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于一次恒温熟化温度不同。

步骤三：将得到的氯化铝溶液按一定体积比分为主反应溶液和副反应溶液，主反应溶液和副反应溶液的质量比为4：1，将主反应溶液进行一次恒温熟化，一次恒温熟化的温度为74℃，持续时间为24h。

实施例8

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于一次恒温熟化温度不同。

步骤三：将得到的氯化铝溶液按一定体积比分为主反应溶液和副反应溶液，主反应溶液和副反应溶液的质量比为4：1，将主反应溶液进行一次恒温熟化，一次恒温熟化的温度为80℃，持续时间为24h。

实施例9

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于一次恒温熟化时间不同。

步骤三：将得到的氯化铝溶液按一定体积比分为主反应溶液和副反应溶液，主反应溶液和副反应溶液的质量比为4：1，将主反应溶液进行一次恒温熟化，一次恒温熟化的温度为70℃，持续时间为27h。

实施例10

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于一次恒温熟化时间不同。

步骤三：将得到的氯化铝溶液按一定体积比分为主反应溶液和副反应溶液，主反应溶液和副反应溶液的质量比为4：1，将主反应溶液进行一次恒温熟化，一次恒温熟化的温度为70℃，持续时间为30h。

实施例11

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于二次恒温熟化温度不同。

步骤三：将得到的氯化铝溶液按一定体积比分为主反应溶液和副反应溶液，主反应溶液和副反应溶液的质量比为4：1，将主反应溶液进行一次恒温熟化，一次恒温熟化的温度为70℃，持续时间为24h，二次恒温熟化的温度为85℃，持续时间为12h。

实施例12

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于二次恒温熟化温度不同。

步骤三：将得到的氯化铝溶液按一定体积比分为主反应溶液和副反应溶液，主反应溶液和副反应溶液的质量比为4：1，将主反应溶液进行一次恒温熟化，一次恒温熟化的温度为70℃，持续时间为24h，二次恒温熟化的温度为90℃，持续时间为12h。

实施例13

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于二次恒温熟化时间不同。

步骤三：将得到的氯化铝溶液按一定体积比分为主反应溶液和副反应溶液，主反应溶液和副反应溶液的质量比为4：1，将主反应溶液进行一次恒温熟化，一次恒温熟化的温度为70℃，持续时间为24h，二次恒温熟化的温度为80℃，持续时间为14h。

实施例14

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于二次恒温熟化时间不同。

步骤三：将得到的氯化铝溶液按一定体积比分为主反应溶液和副反应溶液，主反应溶液和副反应溶液的质量比为4：1，将主反应溶液进行一次恒温熟化，一次恒温熟化的温度为70℃，持续时间为24h，二次恒温熟化的温度为80℃，持续时间为18h。

实验例

对应用实施例1-13中的铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法进行聚合氯化铝性能测试，其中盐基度与GBT22627—2014水处理剂聚氯化铝进行对比，浸出率为浸出液中铝组分与水解后的二次铝灰中铝组分的质量比。测试结果如下所示：

表一

	pH值	盐基度％	浸出率％
				实施例1	5.5	46.58	71.66
实施例2	5.7	49.92	75.04
				实施例3	6	47.63	70.22

可以看出，增加氢氧化铝加入量提高pH使聚合氯化铝盐基度和浸出率均有所提高，但pH值过高后盐基度提高但浸出率有所下降，因此选择实施例2中的pH值为5.7；

表二

	反应时间h	盐基度％	浸出率％
				实施例1	6	46.58	71.66
实施例4	6.8	48.05	73.12
				实施例5	7.4	51.41	77.87
实施例6	8	50.01	74.54

可以看出，增加反应时间，使得聚合氯化铝盐基度和浸出率先升高后下降，可能是由于随着反应的进行，溶液中氯化铝浓度增大，抑制了正反应的进行，因此综合考虑反应的能耗和时效等因素后，选择实施例5中的反应时间为7.4h；

表三

可以看出，增加一次恒温熟化的熟化温度，使聚合氯化铝盐基度和浸出率均有所提高，较高的温度会有利于铝的进一步溶出和铝向聚合形态的迁移转化，因此选择实施例7中的最优一次恒温熟化的熟化温度为74℃；

表四

可以看出，增加一次恒温熟化的熟化时间，使聚合氯化铝盐基度和浸出率先上升后下降，随着熟化时间的延长，促进了铝浸出反应的进行，提高了聚合氯化铝的浸出率，同时各种羟基铝离子与氯离子形成聚铝，促进聚合反应的进行，盐基度逐渐升高，但时间过长后抑制了正反应的进行，反而造成了盐基度和浸出率下降，因此选择实施例9中的最优一次恒温熟化的熟化时间为27h；

表五

可以看出，增加二次恒温熟化的熟化温度，使聚合氯化铝盐基度和浸出率均有所提高，较高的温度会有利于铝的进一步溶出和铝向聚合形态的迁移转化，但温度过高时聚合氯化铝盐基度和浸出率略微有所下降，因此选择实施例11中的最优二次恒温熟化的熟化温度为85℃；

表六

可以看出，增加二次恒温熟化的熟化时间，使聚合氯化铝盐基度和浸出率先上升后下降，随着熟化时间的延长，促进了铝浸出反应的进行，提高了聚合氯化铝的浸出率，同时各种羟基铝离子与氯离子形成聚铝，促进聚合反应的进行，盐基度逐渐升高，但时间过长后抑制了正反应的进行，是的铝酸钠溶液加入的效果影响不大，因此选择实施例13中的最优二次恒温熟化的熟化时间为14h。

Claims (10)

1.一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将回收的铝灰渣水洗，将水洗后的铝灰渣过滤烘干并粉碎，得到二次铝灰；

步骤二：将得到的二次铝灰按6:1的质量比分为主反应铝灰和副反应铝灰，在主反应铝灰中按一定比例加入回收的废盐酸和水，在一定温度和搅拌速度下反应，得到氯化铝溶液，在副反应铝灰中按一定比例加入烧碱和水，在一定温度和搅拌速度下反应，得到铝酸钠溶液；

步骤三：将得到的氯化铝溶液按4:1的体积比分为主反应溶液和副反应溶液，将主反应溶液进行一次恒温熟化，与此同时将副反应溶液过滤后与氨水进行反应得到氢氧化铝，再将一次恒温熟化后的主反应溶液过滤去除滤渣，将得到的氢氧化铝加入到主反应溶液中，调节pH在5.5-6之间，继续进行二次恒温熟化，期间在二次恒温熟化结束前2h加入步骤二中得到的铝酸钠溶液，得到熟化后的混合物；

步骤四：将熟化后的混合物过滤离心取上清液，得到液态的聚合氯化铝。

2.根据权利要求1所述的一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法，其特征在于，所述步骤二中主反应铝灰和副反应铝灰在分离配比时采用连续不间断的方式进行分离，主反应铝灰在反应时为真空状态。

3.根据权利要求1所述的一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法，其特征在于，所述步骤二中废盐酸的质量浓度为10％，主反应铝灰、废盐酸和水的质量比为1：3：4.5，主反应铝灰的反应温度为92℃，搅拌速度为200±5r/min，反应时间为6-8h，其中，先加入水总量1/3的水，然后在前1.5h内将废盐酸全部加入，在之后的1h内将余量水全部加入。

4.根据权利要求1所述的一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法，其特征在于，所述步骤二中副反应铝灰、烧碱和水的质量比为1：1.5：4，副反应铝灰的反应温度为65℃，搅拌速度为150±5r/min，反应时间为1.5h。

5.根据权利要求1所述的一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法，其特征在于，所述步骤三中一次恒温熟化的温度为70-80℃，持续时间为24-30h，二次恒温熟化的温度为80-90℃，持续时间为12-18h。

6.根据权利要求1所述的一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法，其特征在于，所述步骤三中副反应溶液与氨水的质量比为2：5。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法所用的装置，其特征在于，包括水解仓(1)、用于对二次铝灰分流的抬升机构(5)以及位于所述抬升机构两侧并排设置的主、副反应仓(6、7)，

所述水解仓(1)中部贯穿且密封设有传送绞龙(11)，所述传送绞龙(11)一端连接有铝灰渣仓(2)，传送绞龙(11)另一端连接有干燥粉碎仓(3)，水解仓(1)一侧连接有自来水罐(4)，位于水解仓(1)内部的所述传送绞龙(11)顶部开口且底部开设有滤水孔(12)，水解仓(1)内底部设有废水槽(13)，所述干燥粉碎仓(3)内部位于传送绞龙(11)下方自上而下设有若干破碎辊组件，所述破碎辊组件包括两个平行设置且配合转动的破碎辊(31)，干燥粉碎仓(3)下部设有漏斗(32)，

所述抬升机构(5)位于所述干燥粉碎仓(3)下方，抬升机构(5)上部设有与所述漏斗(32)对应的储料槽(51)，抬升机构(5)底部设有矩形的基板(52)，所述基板(52)中心设有电机组(53)，所述基板(52)上表面四个边角位置处各设有一个固定块(54)，所述固定块(54)上方设有卡块(55)，所述固定块(54)上表面位于卡块(55)一侧设有弧形槽(541)，所述弧形槽(541)与储料槽(51)前后两侧对称设置的转轴(511)转动连接，所述卡块(55)内部滑动贯穿设有用于压紧所述转轴(511)的压块(551)，所述压块(551)通过连杆与所述电机组(53)连接，所述转轴(511)的末端设有齿轮(512)，所述齿轮(512)为具有半齿的齿轮结构，所述固定块(54)外侧的基板(52)上设有滑轨(56)，所述滑轨(56)内设有滑动杆(57)，所述滑动杆(57)两端设有与齿轮(512)相啮合的齿，所述滑动杆(57)通过贯穿滑轨(56)底部的连杆与所述电机组(53)连接，

所述主反应仓(6)顶部通过水管与所述自来水罐(4)连接，主反应仓(6)侧边设有通过水泵及水管与主反应仓(6)连接的废盐酸池(61)，主反应仓(6)底部设有两组安装有流量调节阀的出液管(62)，其中一组出液管(62)与熟化仓(8)连接，另一组出液管(62)与二次反应仓(9)连接，所述二次反应仓(9)一侧连接有氨水罐(91)，所述副反应仓(7)一侧连接有烧碱添加罐(71)，副反应仓(7)另一侧与熟化仓(8)连接。

8.根据权利要求7所述的一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的装置，其特征在于，所述水解仓(1)和主、副反应仓(6、7)顶部均设有用于回收废气的排气管。

9.根据权利要求7所述的一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的装置，其特征在于，所述干燥粉碎仓(3)内壁设有若干电加热丝(33)。

10.根据权利要求7所述的一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的装置，其特征在于，所述电机组(53)包括用于驱动可伸缩压块(551)的第一电机和用于驱动滑动杆(57)的第二电机。

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