CN114772970B - 一种利用湿法氟化铝生产废水制备液体速凝剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用湿法氟化铝生产废水制备液体速凝剂的方法，涉及低碱含氟速凝剂制备技术领域。所述方法包括如下步骤：将氢氧化钠加入湿法氟化铝生产废水中，经搅拌溶解后，加入氢氧化铝，经充分反应后得到混合溶液a；将氢氧化铝加入湿法氟化铝生产废水中，经充分混合后，加入硫酸，经充分反应后得到混合溶液b；在混合溶液b中加入氟硅酸，高速剪切搅拌，将形成的凝胶溶解，再加入氟硅酸盐的混合物，得到混合溶液c；在混合溶液c中加入混合溶液a，调节pH值为2.0～5.0，经充分混合后得到液体混凝土促凝剂。在制备过程中，充分利用了反应物的化学热，降低生产成本；充分回收利用湿法氟化铝生产废水中的氟化铝，处理大量废液，经济效益明显。

Description

一种利用湿法氟化铝生产废水制备液体速凝剂的方法
技术领域
本发明涉及低碱含氟速凝剂制备技术领域，具体涉及一种利用湿法氟化铝生产废水制备液体速凝剂的方法。
背景技术
混凝土速凝剂可以加快喷射混凝土的凝结硬化速度，减少回弹损失，防止喷射混凝土因重力引起脱落，加大一次喷射厚度和缩短喷射层的间隔时间，主要应用于隧道、水利水电涵洞、引水洞等混凝土紧急抢险等工程中。
目前全球氟化铝需求量大，干法制备氟化铝所需的萤矿石储量小，而磷矿中氟储量却超过萤石百倍以上，因而磷肥副产氟硅酸的湿法工艺制备氟化铝在市场中占比份额已过半，但湿法氟化铝生产工艺会产生大量含氟废液，废液中氟化铝含量为2～3％，此废水不能直接排放但处理成本高。国内无碱或者低碱液体速凝剂的中的硫酸铝几乎都采用工业级十八水硫酸铝，不同硫酸铝产品中含铁等杂质不等，导致速凝剂的初终凝性能及均质性都不太稳定，水泥适应性窄，1d砂浆强度低，28d砂浆强度损失也较大，从现场施工效果和经济效益方面，尚不能完全满足市场需求。
因此，如果能开发一种利用湿法氟化铝生产废水制备液体速凝剂的方法，回收利用湿法氟化铝生产废水中的氟化铝，并改善速凝剂的促凝性能，既能降低废水处理成本，同时也能提高速凝剂的经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用湿法氟化铝生产废水制备液体速凝剂的方法，解决现有技术中湿法氟化铝生产废液处理成本高、速凝剂促凝效果不稳定、适应性窄的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种利用湿法氟化铝生产废水制备液体速凝剂的方法，其特征在于包括如下步骤：
S1.将氢氧化钠加入湿法氟化铝生产废水中，经搅拌溶解后，加入氢氧化铝，经充分反应后得到混合溶液a；
S2.将氢氧化铝加入湿法氟化铝生产废水中，经充分混合后，加入硫酸，经充分反应后得到混合溶液b；
S3.在混合溶液b中加入氟硅酸，高速剪切搅拌，将形成的凝胶溶解，再加入氟硅酸盐的混合物，得到混合溶液c；
S4.在步骤S3中得到的混合溶液c中加入混合溶液a，调节pH值为2.0～5.0，经充分混合后得到液体混凝土促凝剂。
更进一步的技术方案是所述步骤S1中还加入了质量分数为5％的葡萄糖酸钠溶液。
更进一步的技术方案是所述步骤S1中原料占比为：氢氧化钠为19.5～25.5％，氢氧化铝31～33％，葡萄糖酸钠溶液为4.5～5.5％，其余为湿法氟化铝生产废水。
更进一步的技术方案是所述步骤S2中原料占比为：氢氧化铝7.5～12.5％，工业级浓硫酸17.5～19.5％，其余为湿法氟化铝生产废水。
更进一步的技术方案是所述步骤S3中氟硅酸加入量为12～18％，氟硅酸盐的混合物加入量为5.5～6.5％。
更进一步的技术方案是所述氢氧化铝为工业级一水合偏铝酸。
更进一步的技术方案是所述氟硅酸盐的混合物为氟硅酸镁、氟硅酸钠或者氟硅酸钾至少一种。
更进一步的技术方案是所述湿法氟化铝生产废水中氟化铝含量为2～3％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.在制备过程中，充分利用了反应物的化学热，保证了合成产品所必须的反应条件，从而降低生产成本。充分回收利用湿法氟化铝生产废水中的氟化铝，每吨速凝剂回收利用10kg(折纯氟化铝)，同时又处理大量废液，综合经济效益每吨速凝剂降低成本约100元，经济效益明显，对环境保护具有十分重要的意义。
2.充分利用了湿法氟化铝生产废水中的氟化铝，借F-超强络合Al3+的能力，从而提高溶液中Al3+或游离态铝的浓度，同时氟硅酸分解出硅胶使速凝剂产品具有一定的悬浮作用，使得的速凝剂产品的稳定性≥6个月，利于现场泵送操施工作业。
3.制备过程中操作简单，产品的适应性强，掺量低，在掺量为5～6％(水泥质量)的情况下凝结时间和胶砂强度即可满足JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》一等品的要求，且生产成本低，有益企业推广并占领市场。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
S1：称取湿法氟化铝生产废水437g，加入氢氧化钠248g，溶解完全后缓慢加入315g氢氧化铝粉末，搅拌反应90min，直至溶液变为半透明，得到溶液A，装瓶待用。
S2：称取717g湿法氟化铝生产废水于烧杯中，加入100g氢氧化铝粉末搅拌完全分散，再逐渐加入183g浓硫酸，搅拌反应120min，即可制备B溶液。
S3：在B溶液中加入159g氟硅酸溶液，搅拌30min后依次加入55g氟硅酸盐混合物制备得到C溶液，氟硅酸盐由氟硅酸镁、氟硅酸钠按1:1混合而成。
S4:在溶液C中加入溶液A，调节至pH值为2.1，经充分反应后，冷却至室温，得到高适应性的液体速凝剂。
实施例2
S1：称取湿法氟化铝生产废水434g，加入氢氧化钠198g，溶解完全后缓慢加入323g氢氧化铝粉末，搅拌反应90min，再加入质量分数为5％的葡萄糖酸钠溶液45g，搅拌混合，直至溶液变为半透明，得到溶液A，装瓶待用。
S2：称取515g湿法氟化铝生产废水于烧杯中，加入90g氢氧化铝粉末搅拌完全分散，再逐渐加入195g浓硫酸，搅拌反应120min，即可制备B溶液。
S3：在B溶液中加入140g氟硅酸溶液，搅拌30min后依次加入60g氟硅酸盐混合物制备得到C溶液，氟硅酸盐由氟硅酸镁、氟硅酸钾按1:2混合而成。
S4:在溶液C中加入溶液A，调节至pH值为3.2，经充分反应后，冷却至室温，得到高适应性的液体速凝剂。
实施例3
S1：称取湿法氟化铝生产废水420g，加入氢氧化钠210g，溶解完全后缓慢加入320g氢氧化铝粉末，搅拌反应90min，再加入质量分数为5％的葡萄糖酸钠溶液50g，搅拌混合，直至溶液变为半透明，得到溶液A，装瓶待用。
S2：称取470g湿法氟化铝生产废水于烧杯中，加入125g氢氧化铝粉末搅拌完全分散，再逐渐加入175g浓硫酸，搅拌反应120min，即可制备B溶液。
S3：在B溶液中加入180g氟硅酸溶液，搅拌30min后依次加入50g氟硅酸盐混合物制备得到C溶液，氟硅酸盐由氟硅酸钠、氟硅酸钾按1:2混合而成。
S4:在溶液C中加入溶液A，调节至pH值为4.0，经充分反应后，冷却至室温，得到高适应性的液体速凝剂。
实施例4
S1：称取湿法氟化铝生产废水366g，加入氢氧化钠250g，溶解完全后缓慢加入329g氢氧化铝粉末，搅拌反应90min，再加入质量分数为5％的葡萄糖酸钠溶液55g，搅拌混合，直至溶液变为半透明，得到溶液A，装瓶待用。
S2：称取550g湿法氟化铝生产废水于烧杯中，加入75g氢氧化铝粉末搅拌完全分散，再逐渐加入190g浓硫酸，搅拌反应120min，即可制备B溶液。
S3：在B溶液中加入120g氟硅酸溶液，搅拌30min后依次加入65g氟硅酸盐混合物制备得到C溶液，氟硅酸盐由氟硅酸镁、氟硅酸钾按1:2混合而成。
S4:在溶液C中加入溶液A，调节至pH值为4.5，经充分反应后，冷却至室温，得到高适应性的液体速凝剂。
实施例5
S1：称取湿法氟化铝生产废水447g，加入氢氧化钠190g，溶解完全后缓慢加入315g氢氧化铝粉末，搅拌反应90min，再加入质量分数为5％的葡萄糖酸钠溶液48g，搅拌混合，直至溶液变为半透明，得到溶液A，装瓶待用。
S2：称取555g湿法氟化铝生产废水于烧杯中，加入85g氢氧化铝粉末搅拌完全分散，再逐渐加入188g浓硫酸，搅拌反应120min，即可制备B溶液。
S3：在B溶液中加入120g氟硅酸溶液，搅拌30min后依次加入52g氟硅酸盐混合物制备得到C溶液，氟硅酸盐由氟硅酸镁、氟硅酸钠按1:1混合而成。
S4:在溶液C中加入溶液A，调节至pH值为4.9，经充分反应后，冷却至室温，得到高适应性的液体速凝剂。
实施例6
使用实施例1-5中制得的液体速凝剂，使其与市售基准水泥、市售华润水泥P.O42.5进行试验，按照JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》的要求进行水泥净浆凝结时间和水泥砂浆抗压强度试验。具体检测结果如下表所示。
Figure BDA0003638113610000041
Figure BDA0003638113610000051
本发明使用湿法氟化铝生产废水自制液体硫酸铝型高适应性液体速凝剂在5～6％掺量下能使水泥净浆的凝结时间满足凝结时间小于3分钟，终凝时间小于7分钟的要求，砂浆一天抗压强度大于8Mpa，28天抗压强度比大于98％，且具有较好的水泥适应性，能够使不同类型的水泥满足喷射混凝土的施工要求。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的范围之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对组成或布局进行多种变形和改进。除了对组成或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (3)

1.一种利用湿法氟化铝生产废水制备液体速凝剂的方法，其特征在于包括如下步骤：
S1.将氢氧化钠加入湿法氟化铝生产废水中，经搅拌溶解后，加入氢氧化铝，经充分反应后得到混合溶液a；
S2.将氢氧化铝加入湿法氟化铝生产废水中，经充分混合后，加入硫酸，经充分反应后得到混合溶液b；
S3.在混合溶液b中加入氟硅酸，高速剪切搅拌，将形成的凝胶溶解，再加入氟硅酸盐的混合物，得到混合溶液c；
S4.在步骤S3中得到的混合溶液c中加入混合溶液a，调节pH值为2.0～5.0，经充分混合后得到液体混凝土促凝剂；
所述步骤S1中还加入了质量分数为5%的葡萄糖酸钠溶液；步骤S1中原料占比为：氢氧化钠为19.5～25.5%，氢氧化铝31～33%，葡萄糖酸钠溶液为4.5～5.5%，其余为湿法氟化铝生产废水；所述步骤S2中原料占比为：氢氧化铝7.5～12.5%，工业级浓硫酸17.5～19.5%，其余为湿法氟化铝生产废水；所述步骤S3中氟硅酸加入量为12～18%，氟硅酸盐的混合物加入量为5.5～6.5%；所述湿法氟化铝生产废水中氟化铝含量为2～3%。
2.根据权利要求1所述的一种利用湿法氟化铝生产废水制备液体速凝剂的方法，其特征在于：所述氢氧化铝为工业级一水合偏铝酸。
3.根据权利要求1所述的一种利用湿法氟化铝生产废水制备液体速凝剂的方法，其特征在于：所述氟硅酸盐的混合物为氟硅酸镁、氟硅酸钠或者氟硅酸钾中的两种。
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