[发明专利]一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及絮凝剂液体聚合氯化铝的制备方法，尤其是涉及一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法。

背景技术

在铝冶炼、成型过程中会产生多种副产品。作为铝加工业主要的副产品，铝灰产生于所有铝发生熔融的工序，其中的铝含量约占铝生产使用过程中总损失量的1％～12％。随着金属铝应用范围的日益扩大，铝灰的产生量也将成比例增长。以往人们把铝灰看做废渣而到处堆积如山，对土地和生态环境造成了很大的压力，加之铝灰中的氮化铝在空气中受潮后会分解出氨气，气味恶臭难闻，且有毒性，对大气也会造成较大的污染。此举不仅造成铝资源浪费还会带来环境问题，铝灰所造成的环境污染问题已经制约了铝加工业的进一步发展，成为多年来困扰铝加工企业的一大难题。因此，寻找经济有效的方法加以利用和治理铝灰，不仅将提高铝行业的经济效益，在实现资源的有效循环利用的同时，还将对实现经济、社会的可持续发展产生重要的影响。

铝灰的具体成分因产生路径不同而各异，主要由金属铝单质、氧化物和盐熔剂的混合物组成。其中，金属铝在氧化铝和氮化铝的包覆下存在。具体含量为Al：10％～30％，Al₂O₃：20％～40％，Si、Mg、Fe氧化物：7％～15％，K、Na、Ca、Mg的氯化物：15％～30％和微量的氟化物以及残渣。其实，铝灰中含有较高的可再生资源，单以氧化铝计算，氧化铝含量约达20％～40％，如能加以利用，变废为宝，不仅具有良好的经济效益，而且具有很好的环境和生态效益。

目前已有人尝试利用铝灰加工铝盐，主要的方法是采用盐酸来加工碱式氯化铝。由于高温下氧化铝转相成α氧化铝，不溶于酸和碱，因此，这种方法只利用了铝灰中的少量的金属铝，大量的氧化铝未被很好地利用，不仅造成资源的浪费，而且所使用的盐酸还会对环境造成二次污染。同时，从铝灰中回收可溶性盐(如氟化盐及NaCI、KCI等)主要是针对通过熔盐法回收金属铝后的二次铝灰(黑灰或盐饼)，这种铝灰中含有大量的可溶性盐。其回收方法主要是在高温高压下溶解或采用电渗析或控制pH值等方法使铝灰中的盐溶解，然后经过过滤提纯将其回收。此方法的缺点是产生大量的废液，并且提取可溶性盐后的铝灰如不用其他方法回收也会造成污染。

另外，用铝灰合成铝酸盐(主要为铝酸钠和铝酸钙)的方法是将去除可溶性盐后的铝灰溶于NaOH，铝灰中的金属铝和Al₂O₃与NaOH反应生成铝酸钠，然后过滤提纯就可以得到铝酸钠产品同。用铝灰合成铝酸钙则是将铝灰和CaO一起经过高温锻烧，最终得到铝酸钙。其缺点是生产工艺电耗大，易产生二次污染。

也有人从铝灰中回收氧化铝，其生产过程中在加酸反应期间控制温度在90℃左右，硫酸浓度30％，溶入铝灰的量为10％时可以溶出铝灰中88％的氧化铝。此方法虽然可以降低氧化铝的生产成本，但是工艺较复杂，水洗时会产生氨气、甲烷等有害气体，并且产生大量的废液，如不妥善处理将对环境造成严重威胁。

此外，还有人以铝灰(主要指二次铝灰)为原料合成的净水剂硫酸铝。硫酸铝可以除去水中的磷酸盐、锌、铬等杂质，并可除菌，控制水的颜色和气味。其方法是在铝灰和硫酸反应前先去除铝灰中的可溶性盐，并且控制酸的浓度为50％，在90℃下搅拌溶解1小时，可以将铝灰中95％的Al₂O₃溶出。其缺点是铝灰在与硫酸反应时会产生氨气、氢气、甲烷等有害气体。

最后，还有研究人员利用铝灰合成耐火材料及建筑材料，如生产棕刚玉、制备电熔刚玉或镁铝尖晶石复合材料、合成Sialon复合陶瓷、生产陶瓷清水砖、用于耐火浇注料和预制块等。还可以用于铺路等。

总之，铝灰中含有许多会对环境直接或间接造成危害的物质，直接丢弃会造成环境污染。同时，铝灰又是一种具有综合利用价值的可再生资源，从中可以回收铝、盐，氧化铝，也可以合成净水剂，还可以用于耐火材料、路用及建筑材料、炼钢脱硫剂等方面。铝灰的回收利用方法很多，应根据实际情况尽可能综合处理，按照高回收率、较高经济效益和不造成二次污染的原则进行选择。实现铝灰综合利用，既能变废为宝、保护环境，又可降低产品的生产成本，充分体现绿色环保的理念。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝的方法，不仅可以有效地利用铝灰制备絮凝剂液体聚合氯化铝，还能够有效地消除铝灰对环境的污染，并避免在加工过程中对环境造成二次污染。