CN1927718A - 用废铝灰制备铝酸钠的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝灰的无害化和资源化的处理方法，也是一种用废铝灰制备铝酸钠的方法，属废渣处理环境保护技术领域，也是无机化学化合物制备技术领域。本发明方法的工艺步骤如下：将废铝灰先进行除氨、脱水处理后，加入NaOH碱化，然后加入适量去离子水，在65～100℃下浸出铝酸钠粗溶液；然后进行压滤，得到铝酸钠精制液；再用10％浓度的NaOH调节Na₂O与Al₂O₃的分子比至1.2～1.6，获得稳定的铝酸钠饱和溶液，最后将饱和铝酸钠溶液加热至130～ 150℃，脱去水分，即得到无水铝酸钠晶体。本发明方法工艺简便，生产成本低；本发明方法可实现铝灰的无害化和资源化处理，有利环境保护。

Description

用废铝灰制备铝酸钠的方法

技术领域

本发明涉及一种用废铝灰制备铝酸钠的方法，也是一种铝灰的无害化和资源化处理方法，属废渣处理环境保护技术领域，也属无机化学化合物制备技术领域。

背景技术

铝灰中含有过氧化锌等有害物质，属于危险废物，产生铝渣的企业主要是黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业。以前铝渣处理主要采用土法手工冶炼的方法提取金属铝，剩下90％的铝灰送至其他企业做净化剂的原料或就地填埋。由于铝灰中含有大量的有害物质，不合理的回收利用或处理，都将给环境造成严重的二次污染。目前，上海在铝渣处理方面有了新的发展，上海新格有色金属有限公司出资1500万元建成了年处理8吨以上的铝渣处理系统，系统安装完成后，可将上海地区的铝渣统一回收，统一处理，这样将大大提高处理能力且减少了二次污染。但是，铝渣经磁选、球磨、筛分后，每年还会产生近1万吨的粒度在100目以下的铝灰，如何对铝灰进一步安全地、合理地加以处理以及与环境友好地进行资源化利用，这将成为迫切需要解决的问题。

目前国内外处理铝灰的方法主要是化学处理法和物理处理法。

化学处理法主要是用盐酸或者硫酸处理铝灰，使其中的铝溶出，然后加入有机添加剂进行聚合反应，制成聚合氯化铝或聚合硫酸铝。聚合硫酸铝是水处理领域中常用的絮凝剂。

物理处理法是将铝灰与其他材料一起制成建筑或耐火用砖。在制成瓷砖或耐火砖的过程中往往需要高温烧结，由于铝灰中成分复杂，所以制成的瓷砖或耐火砖往往产生大量气孔，其理化性能指标很难达到使用要求。铝灰另外一个利用途径是经过预处理后，再经高温灼烧，制成α-氧化铝，并可进一步添加配料后烧制成微孔陶瓷滤料。但是该法由于工艺复杂、设备投资甚高，不太适用。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种对废铝灰的无害化和资源化处理的方法。本发明的目的之二是提供一种用废铝灰制备铝酸钠的方法。

本发明是一种用废铝灰制备铝酸钠的方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：

(a)除氨处理：在废铝灰中加入适量稀盐酸，保持其pH值为5～7；加热至80～100℃并保持沸腾2～3小时，使铝灰中的氮化物完全转化成氨气被去除，氨气回收；

(b)脱水处理：除氨后的铝灰进行脱水至含水＜5％；

(c)碱化处理：在脱水后的铝灰中加入NaOH，并搅拌；

(d)浸出：在上述经碱化处理的铝灰中加入适量的水，并加温浸出铝酸钠粗溶液；浸出温度为65～100℃，浸出时间为1～2小时；

(e)精制：将浸出的铝酸钠粗溶液进行压滤，并用活性炭吸附除去杂质，得到铝酸钠精制液；

(f)制备稳定饱和溶液：取用10％浓度的NaOH来调节铝酸钠溶液中的Na₂O与Al₂O₃的分子比(在线仪器测定)，使其达到1.2～1.6；获得稳定的铝酸钠饱和溶液；并加入稳定剂，其加入量为上述饱和铝酸钠溶液重量的3‰～8‰；

(g)析晶：将上述饱和铝酸钠溶液加热至130～150℃，脱去水分，得到无水铝酸钠晶体，产品转化率为75％～85％。

本发明所用的废铝灰的化学成分为：(wt％)

Al₂O₃      60～67％

SiO₂        10～14％

MgO          10～14％

Fe₂O₃      2～5％

CaO          2～4％

ZnO          0.3～0.4％

Cl           3～4％

N            0.5～1.0％

本发明方法的特点和优点如下：

(1)本发明工艺简单，生产成本低；通过本发明方法，可将工业废弃物铝灰变废为宝，将污染环境的工业垃圾变为有用的原材料，实现了废铝灰的无害化和资源化处理。

(2)目前铝酸钠一般都是采用氢氧化铝碱解法制备，该法生产成本较高，故本发明方法也可作为一种辅助方法来制备铝酸钠。

(3)本发明方法中，通过添加稳定剂三乙醇胺，使铝酸钠饱和和溶液的长期储存性能大大提高。

(4)铝酸钠作为一种重要的无机化工产品，广泛用于水的净化、玻璃和陶瓷蚀刻用的碱洗涤溶液抑制剂、造纸工业作填充剂、钢表面处理保护剂等等。

具体实施方式

现将本发明的具体实施例叙述于后。

实施例1

本发明方法的具体工艺步骤如下：

(1)除氨处理：将30克铝灰放于反应釜内，加入浓度为0.01N的稀盐酸100ml，加热至80℃，并保持沸腾2小时，使铝灰中的氮化物完全转化成氨气被去除，氨气回收；

(2)脱水处理：除氨后的铝灰进行脱水至含水＜5％；

(3)碱化处理：在脱水后的铝灰中加入10克NaOH，并进行搅拌；

(4)浸出：在上述经碱化处理的铝灰中，加入100ml去离子水，并加温浸出铝酸钠粗溶液；浸出温度为80℃，浸出时间为2小时；

(5)精制：将浸出的铝酸钠粗溶液进行压滤，并用活性炭吸附除去杂质，得到铝酸钠精制液；

(6)制备稳定饱和溶液：取用10％浓度的NaOH来调节铝酸钠溶液中的Na₂O与Al₂O₃的分子比，使其达到1.5；获得稳定的铝酸钠饱和溶液；并加入稳定剂三乙醇胺，其加入量为上述饱和铝酸钠溶液重量的5‰

(7)析晶：将上述饱和铝酸钠溶液加热至130℃，脱去水分，得到无水铝酸钠晶体24.5g。

本实施例中所用的废铝灰的化学成分为：(wt％)

Al₂O₃      61.8％

SiO₂        10.5％

MgO          10.7％

Fe₂O₃      2.2％

CaO          2.4％

ZnO          0.38％

Cl           3.7％

N            0.6％

灼烧损失     7.72％

经XRD分析，碱处理后所余残渣为镁硅氧化物和钙镁硅氧化物，以及极少部分没有溶解的氧化铝，这些成分的残渣不会对环境造成任何污染，而且可以直接用于建筑材料的制备。

Claims (12)

1.一种用废铝灰制备铝酸钠的方法，包括制备铝酸钠液体产品和固体产品，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：

(a)物理处理；

(b)浸出铝酸钠粗溶液；

(c)溶液精制；

(d)制备稳定饱和溶液；

(e)制备固体铝酸钠产品。

2.如权利要求1所述的一种用废铝灰制备铝酸钠的方法，其特征在于所述的废铝灰的化学成分为：(wt％)

Al₂O₃  60～67％

SiO₂    10～14％

MgO      10～14％

Fe₂O₃  2～5％

CaO      2～4％

ZnO      0.3～0.4％

Cl       3～4％

N        0.5～1.0％

3.如权利要求1所述的一种用废铝灰制备铝酸钠的方法，物理处理包括铝灰的筛分、除杂、除氨等处理；

4.如权利要求1所述的一种用废铝灰制备铝酸钠的方法，使用NaOH对处理后的铝灰进行碱化处理，并浸出铝酸钠粗溶液；

5.如权利要求4所述的浸出铝酸钠粗溶液的方法，浸出温度为65～100℃，浸出时间为1～2小时；

6.如权利要求1所述的一种用废铝灰制备铝酸钠的方法，要对铝酸钠粗溶液进行精制处理；

7.如权利要求6所述的精制铝酸钠粗溶液的方法，浸出的铝酸钠粗溶液需要进行压滤、除杂处理，除杂处理是选用有吸附能力的材料如陶粒滤料、活性炭、活性磷灰石等去除溶液中的杂质；

8.如权利要求1所述的一种用废铝灰制备铝酸钠的方法，通过调整Na₂O与Al₂O₃的分子比和添加稳定剂，制备稳定的饱和铝酸钠溶液；

9.如权利要求8所述的制备稳定饱和铝酸钠溶液的方法，使用NaOH来调节Na₂O与Al₂O₃的分子比在1.2～1.6范围内(在线仪器测定)；

10.如权利要求8所述的制备稳定饱和铝酸钠溶液的方法，添加稳定剂使溶液保持稳定，稳定剂可以选择三乙醇胺、聚乙烯醇、聚乙二醇等等，加入量为上述饱和铝酸钠溶液重量的3‰～8‰；

11.如权利要求1所述的一种用废铝灰制备铝酸钠的方法，饱和铝酸钠溶液加温后析晶制备成铝酸钠晶体；

12.如权利要求11所述的制备铝酸钠晶体的方法，控制析晶温度在130～150℃。