本發(fā)明涉及水處理添加劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法。

背景技術(shù)：

鋁灰的主要成分為氧化鋁、氮化鋁、金屬鋁、鹽類以及其它組分，經(jīng)無害化處理后，可作為鋁系凈水劑的原料，如生產(chǎn)聚合氯化鋁。

傳統(tǒng)利用鋁灰生產(chǎn)聚合氯化鋁，是將鋁灰與工業(yè)鹽酸按照一定比例，通常是1：2，混合攪拌一定時(shí)間，然后加水稀釋，陳化一定時(shí)間后，放出上清液，即為液體聚合氯化鋁，經(jīng)滾筒干燥或噴霧干燥，即為固體聚合氯化鋁。由于鋁灰中含有大量鈣、鎂、鐵等雜質(zhì)元素，因此通過傳統(tǒng)方式生產(chǎn)的聚合氯化鋁雜質(zhì)多，顏色和渾濁度不穩(wěn)定，難以生產(chǎn)出高純無色透明的聚合氯化鋁。

使用鋁灰生產(chǎn)聚鋁的改進(jìn)工藝，是將鋁灰與工業(yè)鹽酸按一定比例混合，攪拌反應(yīng)一定時(shí)間，通過一板框過濾器過濾，濾液為三氯化鋁、氯化氫、水和氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鎂等雜質(zhì)的混合物。將濾液加熱至一定溫度，再按比例加入鋁酸鈣粉，調(diào)整體系中氧化鋁含量和鹽基度，再經(jīng)陳化，取上清液，即為液體聚鋁。加入鋁酸鈣粉后的初品經(jīng)滾筒干燥機(jī)干燥，即為低品質(zhì)的固體聚鋁，其水不溶物含量高。陳化后取上清液，經(jīng)噴霧干燥，為高品質(zhì)固體聚鋁，水不溶物含量低，易溶于水。經(jīng)改進(jìn)后的工藝，只是減少了聚鋁產(chǎn)品中，不溶鋁灰的含量，并未解決產(chǎn)品顏色、純度的問題。

一般生產(chǎn)高純無色透明聚合氯化鋁，是采用工業(yè)級氫氧化鋁為原料，添加一定比例的工業(yè)合成鹽酸，且鹽酸必須含鐵低于0.01％，在一加壓反應(yīng)釜內(nèi)，加熱加壓反應(yīng)一定時(shí)間，放出陳化一定時(shí)間，即為成品聚鋁。該工藝對原輔料要求高，且反應(yīng)條件要求高溫高壓，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品多應(yīng)用于飲用水處理。

現(xiàn)有技術(shù)公開了一種無色透明聚氯化鋁的制備方法，將一定量的氫氧化鋁、鹽酸、水加入反應(yīng)池混合，在100-110℃下反應(yīng)2-3小時(shí)，其中，鹽酸的濃度為25-35wt％；將一定量的含鈣化合物加入上述反應(yīng)產(chǎn)物中，并反應(yīng)0.5-1小時(shí)，其中，含鈣化合物選自氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣以及磷酸氫鈣中一種或多種；將上述產(chǎn)物再50-80℃溫度范圍內(nèi)加入一定量的鋁酸鈣，在90-100℃下反應(yīng)2-4小時(shí)，并壓濾。該工藝仍然采用氫氧化鋁、工業(yè)鹽酸，使用的鋁酸鈣是通過碳酸鈣或氫氧化鈣與氫氧化鋁高溫反應(yīng)制得的，其對原輔料品質(zhì)要求高，成本仍偏高。同時(shí)，該發(fā)明僅從原輔料品質(zhì)來把控產(chǎn)品品質(zhì)，未提供因原輔料帶入的鐵、鈣等雜質(zhì)的去除方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法，可以生產(chǎn)出高純無色透明液體聚鋁，解決產(chǎn)品質(zhì)量問題，可選擇生產(chǎn)含鈣產(chǎn)品和無鈣產(chǎn)品，后續(xù)使用噴霧干燥機(jī)，可生產(chǎn)高純固體聚合氯化鋁。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法，包括以下步驟：

(1)鋁灰酸浸

將工業(yè)鹽酸或副產(chǎn)鹽酸與鋁灰進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行固液分離；其中，反應(yīng)溫度為50-70℃，反應(yīng)時(shí)間為1-2h；

(2)脫色

將步驟(1)分離得到的液體加入催化劑進(jìn)行第一次攪拌，攪拌完成后加入脫色劑進(jìn)行第二次攪拌，反應(yīng)結(jié)束后，過濾，得到酸浸液；其中，兩次攪拌時(shí)間均為0.5-5h；

(3)合成

將步驟(2)得到的酸浸液加熱至50-80℃后加入鹽基度調(diào)節(jié)劑，于80-110℃條件下反應(yīng)0.5-5h，過濾得到混合液；

(4)吸附

在步驟(3)得到的混合液中，加入混合液質(zhì)量0.1-1％的吸附劑，于20-60℃下攪拌0.5-5h，過濾，制得。

采用上述方案的有益效果是：首先將原料工業(yè)鹽酸或副產(chǎn)鹽酸與半成品鋁灰進(jìn)行攪拌后過濾，在酸浸液中就含有三氯化鋁、氯化氫、水和鐵等雜質(zhì)，而酸浸液由于含有鐵離子和其它有色雜質(zhì)，隨著三價(jià)鐵和二價(jià)鐵含量的不同，呈現(xiàn)從淡綠色、橙黃色、紅褐色等不同顏色，因此需要加入催化劑將鐵離子全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵，再加入脫色劑，除去溶液顏色。再加入含鈣的或者不含鈣的鹽基度調(diào)節(jié)劑，即可得到聚鋁溶液，若使用含鈣鹽基度調(diào)節(jié)劑，可通過加入化學(xué)除雜劑除鈣，最后通過吸附劑吸附后，即可得到無色透明的高純聚鋁溶液。

進(jìn)一步地，步驟(1)中工業(yè)鹽酸或副產(chǎn)鹽酸與半成品鋁灰的質(zhì)量比為：2：1-4：1。

采用上述方案的有益效果是：鋁灰與鹽酸反應(yīng)自身發(fā)熱，不需外加熱源。

進(jìn)一步地，步驟(2)中催化劑為次氯酸鈉、氯酸鈉、雙氧水中的一種或多種，催化劑的添加量為酸浸液質(zhì)量的0.01-5％。

進(jìn)一步地，步驟(2)中的脫色劑為金屬鋁屑、廢鋁材、金屬鋁粉中的一種或多種，脫色劑的用量為酸浸液質(zhì)量的0.1-5％。

進(jìn)一步地，步驟(3)中調(diào)節(jié)劑為鈣離子鹽基度調(diào)節(jié)劑或者鈉離子鹽基度調(diào)節(jié)劑，鈣離子鹽基度調(diào)節(jié)劑為鋁酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣中的一種或幾種，鈣離子鹽基度調(diào)節(jié)劑添加量為酸浸液質(zhì)量的1-20％，添加方式為直接添加或與水按體積比1：0.5-2混合后添加。

采用上述方案的有益效果是：鹽基度指標(biāo)是衡量聚氯化鋁效果的重要指標(biāo)之一，在水處理中具有一定的鹽基度才可以達(dá)到好的絮凝效果，前期制得的混合液含有的是低鹽基度初產(chǎn)品，因此需要加入鹽基度調(diào)節(jié)劑適當(dāng)?shù)恼{(diào)整鹽基度。其中通過選擇鹽基度調(diào)節(jié)劑的種類或者加入化學(xué)除雜劑可以控制最終得到的聚氯化鋁產(chǎn)品是否含鈣。

進(jìn)一步地，鈉離子鹽基度調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉或碳酸氫鈉，添加量為酸浸液質(zhì)量的5-20％。

進(jìn)一步地，步驟(4)中吸附劑為活性炭或硅藻土。

進(jìn)一步地，步驟(4)還可以包括在步驟(3)得到的混合液中先加入混合液質(zhì)量1-30％的除雜劑，攪拌反應(yīng)0.5-5h后過濾，再加入吸附劑。

進(jìn)一步地，除雜劑的種類為硫酸鈉或硫酸鉀。

綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、降低了高純無色透明聚鋁的生產(chǎn)成本，用鋁灰、副產(chǎn)鹽酸替代工業(yè)氫氧化鋁、工業(yè)合成鹽酸，利用鋁灰與鹽酸反應(yīng)自身發(fā)熱，不需外加熱源等；

2、提高了產(chǎn)品品質(zhì)，提高了工藝的穩(wěn)定性，通過添加金屬鋁除鐵脫色，即擴(kuò)大了工藝原輔料的范圍，又保證了在生產(chǎn)中能除去原輔料混入的雜質(zhì)鐵；

3、提高了產(chǎn)品的靈活性，既可以生產(chǎn)含鈣的無色透明聚鋁，也可以使用硫酸鹽除鈣或者選擇合成時(shí)鹽基度調(diào)節(jié)劑種類，生產(chǎn)無鈣的無色透明聚鋁；

4、該工藝無高溫高壓，提高了操作安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法，在實(shí)施例中使用的均為半封閉耐腐反應(yīng)釜。上方安裝圓形蓋子，蓋子與反應(yīng)釜壁頂端相距100-200mm固定，所留間距，可以進(jìn)入大量新鮮空氣，對產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行稀釋，保持在安全濃度范圍內(nèi)。蓋子面上開有兩個(gè)500的孔，連接通風(fēng)管道，先連接一段pp塑料管，再連接阻燃玻璃鋼管，然后連接到一文丘里，再連接兩級噴淋塔，再通過風(fēng)機(jī)，連接到排氣筒。蓋子上另開有800的進(jìn)料孔和600的觀察孔。向釜中加入定量的工業(yè)鹽酸或副產(chǎn)鹽酸，使用給料機(jī)，定量的緩慢加入半成品鋁灰。該給料機(jī)，為一具有操作平臺(tái)的輸送皮帶，皮帶上方安裝有密封罩，皮帶頂端安裝有擋料板，皮帶輸送速度通過變頻器調(diào)節(jié)。

實(shí)施例1

(1)向酸浸反應(yīng)釜中加入15噸副產(chǎn)鹽酸(氯化氫含量20-30％)，緩慢加入鋁灰5噸，加料時(shí)間3小時(shí)。進(jìn)料后，繼續(xù)反應(yīng)1小時(shí)，反應(yīng)溫度為50℃。將混合物料泵入暗流式板框，進(jìn)行固液分離。分離出的液體為三氯化鋁、氯化氫、水和鐵等雜質(zhì)的混合溶液，17噸。

(2)將17噸酸浸液加入脫色反應(yīng)釜中，加入0.01噸氯酸鈉，攪拌反應(yīng)1小時(shí)。再加入0.02噸廢鋁屑，攪拌反應(yīng)1小時(shí)。通過板框過濾，得無色透明酸浸液16.5噸。

(3)將16.5噸無色透明酸浸液加入合成反應(yīng)釜中，蒸汽加熱至60℃，再緩慢加入1.4噸氧化鈣，加料時(shí)間2小時(shí)，加料后攪拌反應(yīng)1小時(shí)，通過板框過濾，得聚鋁溶液17.5噸。

(4)將17.5噸聚鋁溶液加入吸附反應(yīng)釜中，余溫50℃，加入0.06噸活性炭，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，通過板框過濾，得無色透明聚鋁溶液。

實(shí)施例2

(1)向酸浸反應(yīng)釜中加入20噸工業(yè)鹽酸，緩慢加入鋁灰6.5噸，加料時(shí)間4.5小時(shí)。進(jìn)料后，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)溫度為60℃。將混合物料泵入暗流式板框，進(jìn)行固液分離。分離出的液體為三氯化鋁、氯化氫、水和鐵等雜質(zhì)的混合溶液，23.5噸。

(2)將23.5噸酸浸液加入脫色反應(yīng)釜中，加入0.07噸次氯酸鈉，攪拌反應(yīng)2小時(shí)。再加入0.05噸廢鋁材，攪拌反應(yīng)2小時(shí)。通過板框過濾，得無色透明酸浸液23噸。

(3)將23噸無色透明酸浸液加入合成反應(yīng)釜中，蒸汽加熱至80℃，再緩慢加入4噸碳酸鈣，加料時(shí)間4小時(shí)，加料后攪拌反應(yīng)2小時(shí)，通過板框過濾，得聚鋁溶液26.5噸。

(4)將26.5噸聚鋁溶液加入除雜反應(yīng)釜中，余溫60℃，加入5.5噸硫酸鈉，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，通過板框過濾，得除鈣后得聚鋁溶液26噸和硫酸鈣固體6噸。將所得聚鋁溶液加入吸附反應(yīng)釜中，余溫30℃，加入0.1噸活性炭，攪拌反應(yīng)2小時(shí)，通過板框過濾，得無鈣無色透明聚鋁溶液。

實(shí)施例3

(1)向酸浸反應(yīng)釜中加入10噸工業(yè)鹽酸，緩慢加入鋁灰3.5噸，加料時(shí)間2.5小時(shí)。進(jìn)料后，繼續(xù)反應(yīng)1小時(shí)，反應(yīng)溫度為70℃。將混合物料泵入暗流式板框，進(jìn)行固液分離。分離出的液體為三氯化鋁、氯化氫、水和鐵等雜質(zhì)的混合溶液12噸。

(2)將12噸酸浸液加入脫色反應(yīng)釜中，加入0.08噸雙氧水，攪拌反應(yīng)3小時(shí)。再加入0.02噸金屬鋁粉，攪拌反應(yīng)3小時(shí)。通過板框過濾，得無色透明酸浸液11.5噸。

(3)將11.5噸無色透明酸浸液加入合成反應(yīng)釜中，蒸汽加熱至80℃，再緩慢加入1.8噸碳酸鈉，加料時(shí)間3小時(shí)，加料后攪拌反應(yīng)1小時(shí)。再加入0.05噸活性炭，0.01噸硅藻土，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，通過板框過濾，得無鈣無色透明聚鋁溶液12.5噸。

對比例

(1)向酸浸反應(yīng)釜中加入18噸工業(yè)鹽酸，緩慢加入鋁灰6.1噸，加料時(shí)間4小時(shí)。進(jìn)料后，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)。將混合物料泵入暗流式板框，進(jìn)行固液分離。分離出的液體為三氯化鋁、氯化氫、水和鐵等雜質(zhì)的混合溶液21.5噸。

(2)將21.5噸酸浸液加入合成反應(yīng)釜中，蒸汽加熱至80℃，再緩慢加入1.2噸鋁酸鈣，加料時(shí)間1小時(shí)，再加入1.5噸工業(yè)石灰氧化鈣，加料時(shí)間2小時(shí)，加料后攪拌反應(yīng)2小時(shí)。通過板框過濾，得黃褐色渾濁聚鋁溶液22.5噸。

對實(shí)施例1-3以及對比例制得的聚鋁溶液進(jìn)行取樣分析，得到的數(shù)據(jù)見表1：

表1聚鋁溶液數(shù)據(jù)分析

由表1可知：通過本工藝流程制備出的聚氯化鋁形狀均為無色透明液體，色度為3-5，而對比例中的聚氯化鋁為黃褐色渾濁液體，色度高達(dá)500。鐵離子和鈣離子的含量均遠(yuǎn)小于0.001％(除含鈣聚氯化鋁外)，濁度也遠(yuǎn)小于對比例的數(shù)值。本發(fā)明通過以鋁灰、副產(chǎn)鹽酸替代工業(yè)氫氧化鋁和工業(yè)合成鹽酸，大幅降低成本，并且通過產(chǎn)品的脫色、除雜和吸附，使得無色透明聚鋁在生產(chǎn)中品質(zhì)可控，可采用廉價(jià)的原料生產(chǎn)無色透明無鈣高純度聚合氯化鋁溶液。

雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)地描述，但不應(yīng)理解為對本專利的保護(hù)范圍的限定。在權(quán)利要求書所描述的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員不經(jīng)創(chuàng)造性勞動(dòng)即可作出的各種修改和變形仍屬本專利的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

1.一種利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)鋁灰酸浸

將工業(yè)鹽酸或副產(chǎn)鹽酸與半成品鋁灰進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行固液分離；其中，反應(yīng)溫度為50-70℃，反應(yīng)時(shí)間為1-2h；

(2)脫色

將步驟(1)分離得到的液體加入催化劑進(jìn)行第一次攪拌，攪拌完成后加入脫色劑進(jìn)行第二次攪拌，反應(yīng)結(jié)束后，過濾，得到酸浸液；其中，兩次攪拌時(shí)間均為0.5-5h；

(3)合成

將步驟(2)得到的酸浸液加熱至50-80℃后加入鹽基度調(diào)節(jié)劑，于80-110℃條件下反應(yīng)0.5-5h，過濾得到混合液；

(4)吸附

在步驟(3)得到的混合液中，加入混合液質(zhì)量0.1-1％的吸附劑，于20-60℃下攪拌0.5-5h，過濾，制得。

2.如權(quán)利要求1所述的利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法，其特征在于，所述步驟(1)中工業(yè)鹽酸或副產(chǎn)鹽酸與半成品鋁灰的質(zhì)量比為：2:1-4:1。

3.如權(quán)利要求1所述的利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法，其特征在于，步驟(2)所述的催化劑為次氯酸鈉、氯酸鈉、雙氧水中的一種或多種，催化劑的添加量為酸浸液質(zhì)量的0.01-5％。

4.如權(quán)利要求1所述的利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法，其特征在于，步驟(2)所述的脫色劑為金屬鋁屑、廢鋁材、金屬鋁粉中的一種或多種，脫色劑的用量為酸浸液質(zhì)量的0.1-5％。

5.如權(quán)利要求1所述的利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法，其特征在于，步驟(3)所述的調(diào)節(jié)劑為鈣離子鹽基度調(diào)節(jié)劑或者鈉離子鹽基度調(diào)節(jié)劑，所述鈣離子鹽基度調(diào)節(jié)劑為鋁酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣中的一種或幾種，所述鈣離子鹽基度調(diào)節(jié)劑添加量為酸浸液質(zhì)量的1-20％，添加方法為直接添加或與水按體積比1：0.5-2混合后添加。

6.如權(quán)利要求5所述的利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法，其特征在于，所述鈉離子鹽基度調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉或碳酸氫鈉，添加量為酸浸液質(zhì)量的5-20％。

7.如權(quán)利要求1所述的利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法，其特征在于，步驟(4)所述的吸附劑為活性炭或硅藻土。

8.如權(quán)利要求1所述的利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法，其特征在于，所述步驟(4)還可以包括在步驟(3)得到的混合液中先加入混合液質(zhì)量1-30％的除雜劑，攪拌反應(yīng)0.5-5h后過濾，再加入吸附劑。

9.如權(quán)利要求8所述的利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法，其特征在于，所述除雜劑的種類為硫酸鈉或硫酸鉀。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法制備得到的高純無色透明聚氯化鋁。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種利用鋁灰生產(chǎn)高純無色透明聚氯化鋁的方法，包括以下步驟：(1)將鋁灰與工業(yè)鹽酸或副產(chǎn)鹽酸混合過濾；(2)將過濾的酸浸液與催化劑和脫色劑混合后過濾；(3)將步驟(2)所得酸浸液與鹽基度調(diào)節(jié)劑混合，得聚鋁溶液；(4)使用吸附劑吸附聚鋁溶液，得到高純無色透明聚鋁溶液。本工藝通過產(chǎn)品的脫色、除雜和吸附，使得無色透明聚鋁在生產(chǎn)中品質(zhì)可控，且可采用廉價(jià)的原料生產(chǎn)無色透明無鈣高純度聚合氯化鋁溶液。

技術(shù)研發(fā)人員：張志剛;田詠梅;龍澤斌

受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川科龍達(dá)環(huán)保股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.12.23

技術(shù)公布日：2021.03.19