CN112850765A - 由铝灰生产聚合氯化铝铁产品质量控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种由铝灰生产聚合氯化铝铁产品质量控制方法，铝灰经无害化处置工序，反应后经过滤得净化后铝灰和含氟、氯溶液。反应结束后经过滤得净化后铝灰和含氟、氯溶液。不仅可以利用铝灰生产无机絮凝剂聚合氯化铝铁，还能够有效地控制聚合氯化铝铁产品中铵氮含量、重金属含量及COD指标，使产品质量符合水处理行业使用要求，不仅消除由铝灰本身对环境的污染，而且还将避免所产聚合氯化铝铁在使用过程中对水体造成的二次污染。

Description

由铝灰生产聚合氯化铝铁产品质量控制方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种由铝灰生产聚合氯化铝铁产品质量控制方法。
背景技术
1、铝灰是铝冶炼及加工过程产生的固体废渣，根据来源的不同通常分为一次铝灰和二次铝灰。其主要化学组成有Al、Al2O3、SiO2、AlN、MgO、NH3、CaO，同时还含有微量的F、Cl、重金属等。过往行业内对提取金属铝后的一次铝灰和二次铝灰废渣做堆存处理，铝灰中的氮化铝在空气中受潮后会解出氨气，气味恶臭难闻，且有毒性，对环境造成较大的污染。此举不仅造成铝资源浪费还会带来环境问题。
2、铝灰被列入危险废物后，铝灰的处置己经成为困扰铝加工企业的一大难题，制约了铝加工业的进一步发展。因此，寻找经济有效的方法加以利用和治理铝灰，不仅将提高铝行业的经济效益，在实现资源的有效循环利用的同时，还将对实现经济、社会的可持续发展产生重要的影响。
3、铝灰中含有AlN、重金属等，会对环境直接或间接造成危害，直接丢弃会造成环境污染。同时，铝灰又是一种具有综合利用价值的可再生资源，从中可以回收金属铝、氧化铝、铝盐，也可以合成絮凝剂（如聚合氯化铝、聚合氯化铝铁等），还可以用于耐火材料、路用及建筑材料、炼钢脱硫剂等方面。尤其是生产水处理行业所需絮凝剂，生产成本可控，产品市场需求量大，为行业内热点发展方向。
4、由于铝灰成分复杂，含有氮、氟、氯、重金属等，铝加工企业铝制品制造过程所产生的铝灰甚至有时还含有少量的有机物，如脱模剂等。在铝灰生产聚合氯化铝/聚合氯化铝铁时容易造成所产产品氮、氟、重金属、COD超标，虽然国家标准对除重金属外的其它指标未做要求，但可以确定的是以铝灰所产聚合氯化铝铁作水处理剂时，如果聚合氯化铝铁中氮、氟、重金属、COD超标，处理后所得成品水中氮、氟、重金属、COD也将超标，直接影响水处理剂的使用效果。上述情况极大的限制了由铝灰生产聚合氯化铝铁的发展及产业化应用。
发明内容
本发明提供了一种由铝灰生产聚合氯化铝铁产品质量控制方法，不仅可以利用铝灰生产无机絮凝剂聚合氯化铝铁，还能够有效地控制聚合氯化铝铁产品中铵氮含量、重金属含量及COD指标，使产品质量符合水处理行业使用要求，不仅消除由铝灰本身对环境的污染，而且还将避免所产聚合氯化铝铁在使用过程中对水体造成的二次污染。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
（1）将铝灰送无害化处置工序，与配料液混合成浆，加入适量助剂，控制工艺条件（反应温度、反应时间、反应体系pH值），使铝灰中的氮化铝强化水解，生成氢氧化铝和氨气。由于助剂的加入，使氨气在料浆体系中的溶解度下降并迅速逸出，由此提升水解反应速率，强化脱氮效果；在处理过程，铝灰中的氟、氯进入液相，反应结束后经过滤得净化后铝灰和含氟、氯溶液。所得含氟、氯溶液返回无害化处置工序循环用作配料液。该溶液循环到一定程度后（氟、氯浓度达标时），送综合利用工序，依次脱除其中的氟、氯收得萤石（氟化钙）、氯化钠和氯化钾；
处理过程所逸出的氨气用酸吸收，生成铵盐溶液；所得溶液浓度达标后经处理制得铵盐；所述铵盐为硫酸铵或氯化铵，吸收过程无有害气体排放；
（2）将净化后铝灰与计算量的盐酸混合，所述盐酸优选为副产盐酸或废盐酸。然后控制工艺条件进行酸浸。酸浸结束，经过滤收得主要成分为氯化铝、氯化铁的酸浸出液和主要成分为硅的酸浸残渣。
（3）向酸浸出液中加入硫化剂，控制工艺条件（温度、时间、pH值），使酸浸出液中的重金属转化为硫化物沉淀，经过滤得净化后液Ⅰ，使净化后液Ⅰ中重金属含量符合聚合氯化铝铁生产技术要求；最终所得聚合氯化铝铁产品质量符合行业标准。
（4）将净化后液Ⅰ送COD脱除工序，加入脱除剂，控制工艺条件（温度、时间、pH值）进行反应，使溶液中的还原性物质（各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等）得到脱除，得净化后液Ⅱ。净化后液Ⅱ的COD值被有效控制在0~1000mg/L之间。
（5）将净化后液Ⅱ送聚合氯化铝铁制备工序，经碱化、聚合、冷却静置
2~24h制得优质液体聚合氯化铝铁产品。进一步地，将所得液体聚合氯化铝铁用滚筒干燥或喷雾干燥机干燥，得固体聚合氯化铝铁产品。
所述无害化处置工序所用助剂为碱土金属氧化物，所述碱土金属氧化物指氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠或碳酸钙中的任意一种。
酸浸出液净化过程所用硫化剂为硫化钠、硫化氢、硫化铵或硫化铁中的任意一种或两种以上组合。
净化后液ⅠCOD脱除工序所用脱除剂为过氧化氢、氯酸钾、氯酸钠、次氯酸钠、氧化锰、软锰矿、高锰酸钾、臭氧中的任意一种或两种以上组合。
有益效果：
1、解决了由铝灰生产聚合氯化铝铁所得产品铵氮、重金属及COD超标的问题。
2、扩大了所产聚合氯化铝铁产品的应用领域，可广泛应用于城市生活污水、工业废水、饮用水处理行业。
3、突破了由铝灰生产聚合氯化铝铁时的技术瓶颈，制得了高品质产品，实现了经济效益和环境效益的有机结合。
实施例：
实施例1
以南阳淅川某公司铝灰为例：其主要化学组成为Al2O3 34.87%，AlN 1.74%，Al0.66%，F1.21%，Fe2O32.17%，SiO29.10%，Cl2.19%，重金属（以Pb计）50ppm，有机物1.36%，水分19.03%。
将1000kg上述铝灰按照技术方案所述过程经无害化处置、酸解、净化、脱除COD、碱化、聚合、熟化制得氧化铝含量为28.5%的固体聚氯化铝铁1470kg，所得产品盐基度为74.26%，重金属含量为10ppm，COD 50mg/L，氨氮（以N计）0.005%，优于HGT 5359-2018 标准。
实施例2
以河北保定某公司铝灰为例：其主要化学组成为Al2O3 (总)72.24%，AlN 6.56%，Al4.27%，F0.43%，Fe2O31.63%，SiO26.70%，Cl2.86%，重金属（以Pb计）100ppm，有机物0.91%，水分5.78%。
将1000kg上述铝灰按照技术方案所述过程经无害化处置、酸解、净化、脱除COD、碱化、聚合、熟化制得氧化铝含量为8.6%的液体聚氯化铝铁7700kg，所得产品盐基度为69.75%，重金属含量为5ppm，COD 13mg/L，氨氮（以N计）20mg/L，优于HGT 5359-2018 标准。

Claims (4)

1.一种由铝灰生产聚合氯化铝铁产品质量控制方法，其特征在于：
步骤1：将铝灰送无害化处置工序，与配料液混合成浆，加入适量助剂，控制工艺条件，使铝灰中的氮化铝强化水解，生成氢氧化铝和氨气；由于助剂的加入，使氨气在料浆体系中的溶解度下降并迅速逸出，由此提升水解反应速率，强化脱氮效果；在处理过程，铝灰中的氟、氯进入液相，反应结束后经过滤得净化后铝灰和含氟、氯溶液；
所得含氟、氯溶液返回无害化处置工序循环用作配料液；
该溶液循环到氟、氯浓度达标时，送综合利用工序，依次脱除其中的氟、氯收得萤石（氟化钙）、氯化钠和氯化钾；
处理过程所逸出的氨气用酸吸收，生成铵盐溶液；所得溶液浓度达标后经处理制得铵盐；所述铵盐为硫酸铵或氯化铵，吸收过程无有害气体排放；
步骤2：将净化后铝灰与计算量的盐酸混合，所述盐酸优选为副产盐酸或废
盐酸；然后控制工艺条件进行酸浸；酸浸结束，经过滤收得主要成分为氯化铝、氯化铁的酸浸出液和主要成分为硅的酸浸残渣；
步骤3：向酸浸出液中加入硫化剂，控制温度、时间、pH值工艺条件，
使酸浸出液中的重金属转化为硫化物沉淀，经过滤得净化后液Ⅰ，使净化后液Ⅰ中重金属含量符合聚合氯化铝铁生产技术要求，最终所得聚合氯化铝铁产品质量符合国家标准；
步骤4：将净化后液Ⅰ送COD脱除工序，加入脱除剂，控制温度、时间、pH值工艺条件进行反应，使溶液中的各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐还原性物质得到脱除，得净化后液Ⅱ；净化后液Ⅱ的COD值被有效控制在0~1000mg/L之间；
步骤5：将净化后液Ⅱ送聚合氯化铝铁制备工序，经碱化、聚合、冷却静置
2~24h制得优质液体聚合氯化铝铁产品；进一步地，将所得液体聚合氯化铝铁用滚筒干燥或喷雾干燥机干燥，得固体聚合氯化铝铁产品。
2.根据权利要求1所提出的由铝灰生产聚合氯化铝铁产品质量控制方法，
其特征在于：步骤1所述无害化处置工序所用助剂为碱土金属氧化物，所述碱土金属氧化物指氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠或碳酸钙中的任意一种。
3.根据权利要求1所提出的由铝灰生产聚合氯化铝铁产品质量控制方法，其特征在于：步骤3所述酸浸出液净化过程所用硫化剂为硫化钠、硫化氢、硫化铵或硫化铁中的任意一种或两种以上组合。
4.根据权利要求1所提出的由铝灰生产聚合氯化铝铁产品质量控制方法，其特征在于：步骤4所述净化后液ⅠCOD脱除工序所用脱除剂为过氧化氢、氯酸钾、氯酸钠、次氯酸钠、氧化锰、软锰矿、高锰酸钾、臭氧中的任意一种或两种以上组合。
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