[发明专利]利用炼铝灰渣为原料制备絮凝剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用炼铝灰渣为原料制备絮凝剂的方法，属于环保材料制剂的制备方法领域。

背景技术

炼铝业以含铝废料(如铝刨花、铝屑等)和回收的废旧铝制品(如可乐罐等)为原料生产铝材，它既处理了大量铝废渣，同时又提供了宝贵的铝材，但由此产生了废渣(铝灰)污染，严重危害环境和居民身体健康。为了保护环境以及进行综合利用，有必要对铝灰渣进一步处理。目前国内已有研究报道：铝灰、石灰、沙按一定比例混合可用作路用材料，但没有充分利用好铝资源。

因此，研究一种工艺简单，操作方便，成本低的利用炼铝灰渣为原料制备絮凝剂的方法具有一定的经济与环境效益。

发明内容

本发明旨在提供一种工艺简单，操作方便，成本低的利用炼铝灰渣为原料制备絮凝剂的方法。

本发明所述的利用炼铝灰渣为原料制备絮凝剂的方法，包括以下步骤：

将经过孔径为1mm的筛子过筛的一次铝灰渣置于反应器中，缓慢加入一定量盐酸，以可控电压电炉加热，用冷凝管通水冷却防止过沸，通过搅拌器搅拌若干小时，过滤后向滤液加入工业废碱调节滤液的pH值至2.7-4.1，即得聚十三铝絮凝剂。

优选的，本发明所述的盐酸的浓度为4mol/L，用量为与铝灰渣的体积重量比为10：1。

更优选的，本发明所述的加热温度为100℃，搅拌速度为100-140rpm，搅拌时间为2h。

进一步优选的，本发明所述的滤液的pH值至3.5。

本发明所述的利用炼铝灰渣为原料制备絮凝剂的方法，所使用的原料充分利用炼铝灰渣，所使用的一次铝灰渣是一种银灰色粉状固体(混有少量大颗粒的固体)，其主要成分：Si0₂含量一般在5％-20％；Al₂O₃含量一般在43％-75％以及少量的Fe₂O₃等，大颗粒固体中含有较多的金属铝，可直接过筛再利用，所以本发明使用的是经过孔径为1mm的筛子过筛的一次铝灰渣。

本发明所述的方法中，利用铝灰渣制备絮凝剂关键是浸出尽可能多的铝，影响Al的浸出量的因素有很多：如酸的种类、酸的浓度、反应温度、反应时间和搅拌速率等。通过大量的试验得知，最佳反应条件为：盐酸浓度4mol/L、盐酸用量为与铝灰渣的体积重量比为10：1、温度100℃、加热2h。4因素中温度对Al浸出量的影响最大，盐酸浓度和用量影响次之，时间对反应结果几乎没有什么影响。因此在中试实验时应尽量调高温度，以达到最佳的经济效益。

本发明所述的方法中，所制备的絮凝剂的作用机理是Al的多羟基聚合物的化学絮凝作用以及少量絮状物的物理吸附作用，影响絮凝剂絮凝作用的主要因素有总铝浓度、盐基度和pH值等。铝含量反映了聚铝溶液中铝羟基络台物的具体数量，而盐基度集中反映了铝羟基络合物水解和聚合的程度，而且从某种意义上讲，盐基度更能体现聚铝溶液中铝羟基络合物的有效性，其中最有絮凝作用的是聚十三铝。聚铝溶液的盐基度越高，聚十三铝的相对含量也越高。由于pH值和盐基度密切相关，通过pH值的调节使该絮凝剂达到最佳的污水处理效果。由于已滤出的铝溶液中含有过量的酸，为了使滤液中的铝离子反应生成絮凝作用较好的聚十三铝，必须用工业废碱调节滤液的pH值，随着pH值的升高，溶液中的铝离子经水解和聚合形成聚十三铝。但溶液的pH值不能超过4.1，否则铝离子将以氢氧化铝的形式沉淀出来。合适的pH值需要通过实验获得,从实验结果可见：在pH值3.5时有最佳的处理效果，沉降速度快，COD去除率高；在pH值调到4.0时有白色絮状物(Al(OH)₃)产生，这可能是影响絮凝作用的主要原因。

处理费用对比：根据市售价格，聚合硫酸铁为1000元／t，聚合氯化铝为900元／t；而本发明所述制备的絮凝剂所用原料，均取自工业废料，故成本极低，经测算成本低于200元／t。

本发明所述的利用炼铝灰渣为原料制备絮凝剂的方法，所使用的原料充分利用炼铝灰渣和工业废碱，所制备得到的絮凝剂沉降速度快、COD去除率高，具有工艺简单，操作方便，成本低的特点，并达到废物利用的环境保护作用。

具体实施方式

实施例一：

将经过孔径为1mm的筛子过筛的一次铝灰渣置于反应器中，缓慢加入浓度为4mol/L的盐酸，用量为与铝灰渣的体积重量比为10：1，以可控电压电炉加热100℃，用冷凝管通水冷却防止过沸，通过搅拌器以100-140rpm速度搅拌2h，过滤后向滤液加入工业废碱调节滤液的pH值至3.5，即得聚十三铝絮凝剂。