CN1305770C - 利用铝型材厂工业污泥制备活性氧化铝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用铝型材厂工业污泥制备活性氧化铝的方法，本发明属于固体废弃物的综合利用，确切地说，它是生态环境材料的技术领域。生产步骤为(1)该污泥是铝型材表面处理过程产生大量的废液，经沉淀过滤得到的固体废渣，这种污泥主要成分是γ-AlOOH、Al(OH)3和具有无定形体结构的固体物质；(2)采用硝酸法：在经过研磨的干污泥粉末中，加入稀硝酸溶液和一定比例干污泥进行混合和练泥，或者直接加水混合练泥，形成可塑性泥团，得到以γ-Al2O3为晶相的活性氧化铝；(3)制备的活性氧化铝外观是白色和灰白色的球状体、柱状体或其它粒状，由于工业污泥粒子超细，表面积大，活性高，有利于形成γ-Al2O3，所以本产品比表面积大，孔容积大，本发明经济效益高。

Description

利用铝型材厂工业污泥制备活性氧化铝的方法
技术领域：
本发明涉及利用铝型材厂工业污泥为原料制备活性氧化铝的方法，属于固体废弃物的综合利用，确切地说，它是生态环境材料的技术领域。
技术背景：
铝型材厂工业污泥是铝型材表面处理过程产生大量的废液，其是乳白色的胶体溶液，粒子超细而高度分散。这种废液一旦排放，必然严重污染环境和江河水域，破坏生态。因此废液排放之前，必须将处理过程产生的大量污泥去除。工厂采用沉淀和过滤方法，滤掉固体污泥，余下澄清的滤液排放。这种固体污泥主要成分是γ-AlOOH、Al(OH)3和具有无定形体结构的固体物质。污泥含水量高达70-80％，这种污泥数量很大，一个大型铝型材厂，每天可产生25-30吨污泥，每月有800-900吨，每年可回收一万多吨。国内大型铝型材企业有几十家，中小型企业有一百多家，每年产生工业污泥数量很大。严重影响铝型材厂废液的综合治理和正常生产，严重造成铝型材厂的二次污染。因此污泥的综合利用事关重大，具有重要的环保意义。本发明利用铝型材厂工业污泥制备活性氧化铝，不需要经过氢氧化铝的制备过程，大大降低活性氧化铝的生产成本，经济效益十分显著。
经检索，中国专利公开号1051541涉及到采用以铝型材加工废渣直接与盐酸反应的工艺路线，通过活性炭吸附脱色得到无色透明的液体聚合氧化铝；中国专利公开号1350065涉及到以铝厂废渣和铝型材表面化学处理产生的废硫酸、废氢氧化钠为原料，制备硫酸铝、铝酸钠和氢氧化铝；光盘号：1993GC14涉及到利用Al(OH)3凝胶废渣生产聚合氧化铝；光盘号：2000GC26涉及到利用废铝渣生产水处理剂—硫酸铝的研究；光盘号：1995GC23涉及到利用铝阳极氧化废铝渣生产硫酸铝；国际联机检索未报到利用铝型材工业污泥制备活性氧化铝。因此，国内外尚未报到利用铝型材厂工业污泥制备活性氧化铝，该项目属国内外首家研究发明的技术和工艺。
发明内容：
本发明的目的是利用铝型材厂工业污泥制备活性氧化铝的方法。
本发明的目的是这样实现的，生产步骤为(1)该污泥是铝型材表面处理过程产生大量的废液，经沉淀过滤得到的固体废渣，这种污泥主要成分是γ-AlOOH、Al(OH)3和具有无定形体结构的固体物质；(2)采用硝酸法：在经过研磨的干污泥粉末中，加入稀硝酸溶液和一定比例干污泥进行混合和练泥，或者直接加水混合练泥，形成可塑性泥团，将泥团可塑成粒径为4-8mm球状，100℃烘干，经烘干后，400-900℃烧结，烧结保温时间为1-6小时，得到以γ-Al2O3为晶相的活性氧化铝；(3)制备的活性氧化铝外观是白色和灰白色的球状体、柱状体或其它粒状，粒径为3-7mm，其性能：比表面积为180-450m2/g，平均孔径为3-7nm，孔容为0.15-0.8cm3/g，吸水率≥50％，抗折强度≥70N/个球。
本发明与现有技术相比具有下列创新性和优点：1)原料和技术创新：现有技术采用工业氧化铝为主原料，而本项目采用铝型材厂工业污泥为原料，具有原料和技术的创新，属于固体废弃物的综合利用和变废为宝的项目，因此具有重大的环保意义。2)本发明与现有技术相比，本项目采用的工业污泥具有粒子超细，部分是晶体，部分是无定形体，表面积大，活性高的特点，有利于污泥转化成γ-Al2O3，其转化率高。3)本发明转化规律与现有技术转变规律不同。本发明转变规律：污泥在500-1100℃转变为γ-Al2O3，在1100-1200℃转变为α-Al2O3；而现有技术转变规律：从γ-Al2O3或Al(OH)3转变为α-Al2O3需经几个中间变体的转变，才能转变为α-Al2O3。4)本发明采用工业污泥制备活性氧化铝不需要经过氢氧化铝的制备过程，而现有技术需要经过氢氧化铝的制备过程，因此大大降低活性氧化铝的制备成本。5)本发明与现有技术相比原料成本很低，经济效益和社会效益十分显著，具有很强的市场竞争能力，所以投资风险小。6)本发明制备活性氧化铝比表面积为180-400m2/g，而现有技术的比表面积为150-300m2/g。所以本发明制备活性氧化铝比表面积比现有技术大。
以铝型材厂工业污泥为原料，在干污泥中加入一定浓度的稀硝酸溶液，不断搅拌练泥，形成可塑性泥团。将泥团成型成直径为4-6mm的粒状(其他形状)坯体，经烘干后，置于高温炉中400-900℃煅烧，保温时间为1-6小时，然后冷却至室温，其晶相是γ-Al2O3。本发明采用的原料是工业污泥，其是固体废弃物，而不是工业氧化铝，不需经过氢氧化铝的制备过程，所以具有原料和技术上的创新。
具体实施方式：
铝型材工业污泥脱水烘干，得到干污泥，其组成：SiO22-3％，Al2O3为60-65％，烧失量为33-35％，其他杂质为0.8-1.2％，将熟料破碎和研磨成320筛目。已称重的干污泥中加入稀硝酸溶液，不断搅拌练泥，形成可塑性泥团。稀硝酸溶液浓度∶浓硝酸∶H2O＝1∶1-1∶10，稀硝酸溶液∶干污泥＝1∶1.1-1∶3。用挤出成型法和转动造粒法，将可塑泥团成型成直径为4-8mm球粒坯体，自然烘干24小时后，移入烘干房烘干。将烘干粒状粒子装入匣钵中，置于高温炉中煅烧，烧结温度为400-900℃，烧结保温时间为2小时，控制升温速度为80℃/小时。将煅烧样品测试比表面积，平均孔径、孔容、吸水率和抗压强度。测试结果：比表面积(BEF)为180-450mm2/g，平均孔径为3-7nm，孔容为0.15-0.8cm3/g，吸水率≥50％，抗压强度≥70N/个球。
采用硝酸法：在经过研磨的干污泥粉末中，加入稀硝酸溶液和一定比例干污泥进行混合和练泥，或者直接加水混合练泥，形成可塑性泥团，将泥团可塑成粒径为4-8mm球状，100℃烘干，经烘干后，400-900℃烧结，烧结保温时间为1-6小时，得到以γ-Al2O3为晶相的活性氧化铝；其叙述的稀硝酸溶液，其浓硝酸与水的重量比为1∶1-1∶10，稀硝酸溶液与干污泥的重量比为1∶1-1∶3。
实施例1：
在已称重的干污泥中加入稀硝酸溶液，不断搅拌练泥，形成可塑性泥团。用转动造粒法，将可塑泥团成型成直径为4-6mm球粒坯体，自然烘干24小时后，移入烘干房烘干，控制含水量为5％左右，将烘干球状粒子装入匣钵中，置于高温炉中煅烧，烧结温度为450℃，烧结保温时间为2小时，控制升温速度为80℃/小时，然后自然冷却至室温。将煅烧的产品测试比表面积，平均孔径、孔容、吸水率和抗压强度。测试数据列于表1中。
          表1实施例1：硝酸溶液浓度对活性氧化铝性能的影响
  实验序号  HNO3∶H2O(重量比)   比表面积(m2/g)   平均孔径(nm)   孔容(cm3/g)   物相
  样品1样品2样品3样品4样品5样品6样品7  1∶21∶31∶41∶51∶61∶71∶8   237245244248264249236   3.513.414.325.244.684.886.29   0.160.160.170.220.270.480.24   γ-Al2O3γ-Al2O3γ-Al2O3γ-Al2O3γ-Al2O3γ-Al2O3γ-Al2O3
实施例2：
实施例2固定酸水比，即HNO3∶H2O＝1∶6，改变稀酸与干污泥比值，探讨其对材料性能的影响。制备方法与实施例1相同。
     表2实施例2稀硝酸溶液用量与干污泥用量比值对材料性能影响(HNO3∶H2O)
  实验序号   稀酸/干污泥   比表面积(m2/g)   平均孔径(nm)  孔容(cm3/g)   物相
  样品8样品9样品10样品11样品12   1∶1.51∶1.81∶2.11∶2.41∶2.7   260267267264400   3.253.524.044.684.33  0.180.200.230.270.46   γ-Al2O3γ-Al2O3γ-Al2O3γ-Al2O3γ-Al2O3
实施例3：
实施例3中HNO3∶H2O＝1∶7，稀硝酸溶液用量与干污泥用量比值为1∶2.4，探讨烧结温度对材料性能的影响。制备方法与实施例1相同。
       表3实施例3：不同烧结温度对材料性能影响
  实验序号 烧结温度(℃)   比表面积(m2/g)   平均孔径(nm)  孔容(cm3/g)   物相
  样品13样品14样品15样品16 500600700800   349255236182   4.885.005.386.32  0.480.240.320.32   γ-Al2O3γ-Al2O3γ-Al2O3γ-Al2O3

Claims (3)

1.利用铝型材厂工业污泥制备活性氧化铝的方法，其特征在于：生产步骤为：
(1)该污泥是铝型材表面处理过程产生大量的废液，经沉淀过滤得到的固体废渣，这种污泥主要成分是γ-AlOOH、Al(OH)3和具有无定形体结构的固体物质；
(2)采用硝酸法：在经过研磨的干污泥粉末中，加入稀硝酸溶液和一定比例干污泥进行混合和练泥，或者直接加水混合练泥，形成可塑性泥团，将泥团可塑成粒径为4-8mm球状，1000℃烘干，经烘干后，400-9000℃烧结，烧结保温时间为1-6小时，得到以γ-Al2O3为晶相的活性氧化铝；
(3)制备的活性氧化铝外观是白色的球状体、柱状体，粒径为3-7mm，其性能：比表面积为180-450m2/g，平均孔径为3-7nm，孔容为0.15-0.8cm3/g，吸水率≥50％，抗折强度≥70N/个球。
2.根据权利要求1所述的利用铝型材厂工业污泥制备活性氧化铝的方法，其特征在于：步骤(2)叙述的稀硝酸溶液，其浓硝酸与水的重量比为1∶1-1∶10。
3.根据权利要求1所述的利用铝型材厂工业污泥制备活性氧化铝的方法，其特征在于：步骤(2)叙述的稀硝酸溶液与干污泥的重量比为1∶1-1∶3。
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