CN103936041A

CN103936041A - 一种含铝废硫酸的回收利用方法

Info

Publication number: CN103936041A
Application number: CN201310018061.6A
Authority: CN
Inventors: 宿新泰; 秦高飞; 杨超; 王吉德; 马凤云; 李志娟; 钟梅; 武荣兰
Original assignee: Xinjiang University
Current assignee: Xinjiang University
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2033-01-18
Also published as: CN103936041B

Abstract

本发明公开了一种含铝废硫酸的回收利用方法，是利用炼钢过程中排出的废钢渣处理含铝废硫酸，使废酸中硫酸浓度小于1％，并回收其中的氧化铝和氧化铁，属于含铝废酸和固体废弃物的联合回收利用技术领域。该方法首先利用旋转蒸发仪处理含铝废硫酸，使硫酸浓度大于70％；以一定固液比例(含铝废硫酸与废钢渣比例以mL∶g为基准)将废钢渣加入到浓缩后的含铝废硫酸中；操作温度为50-100℃，反应时间为1-3h；反应中产生的氢气回收，用于为反应提供热源；固液分离、联合除杂、结晶、煅烧，获得氧化铝和氧化铁固体；固液分离的滤渣可掺杂到废钢渣中，掺杂比例为1-10∶1(废钢渣：滤渣)，实现循环利用。本发明利用炼钢过程中排出的废钢渣处理含铝废硫酸，以废治废，实现了液固废弃物的联合治理和资源回收。

Description

一种含铝废硫酸的回收利用方法

(一)技术领域

本发明属于一种含铝废硫酸的回收利用方法，特别涉及含铝废硫酸和固体废弃物的联合回收利用技术领域。

(二)背景技术

汽车、家电、航空、机械设备、电镀、冶金等行业大量使用铝及铝合金铸件作为原材料。这些铝铸件使用前往往需要利用浓硫酸进行浸渍和漂洗。该废硫酸洗液的硫酸浓度为1-20％，铝离子含量为0.1-0.3mol/L。据文献报道和工程调研，国内外对铝铸件废硫酸洗液的治理主要采用碱液中和、沉淀的方法，这种解决办法的缺点是：不但浪费了有用的硫酸和硫酸铝资源，而且增加了中和处理费用，同时显著增加了企业排放废水中盐的含量，直接导致后续废水处理成本的大幅度提升。

中国专利号ZL00228030.2，发明创造名称为：一种新型的铝离子稳定及酸回收装置，该申请案的说明书中公开了一种利用离子交换树脂阻滞硫酸，从而将铝离子从废液中分离的方法，脱附的硫酸回收利用。该申请案是利用离子交换树脂吸附硫酸，吸附流出液是铝离子溶液，而再生液是硫酸，由于废硫酸中硫酸浓度很高，因此该专利方法的单批次处理量十分有限。

废钢渣是炼钢工程中排出得废渣，其排出量约占粗钢渣产量的15-20％。目前我国每年产钢近2亿吨，钢渣产量约8300万吨，加之多年来堆存未处理的钢渣2亿多吨，占地近3亿亩。钢渣的堆存，不仅占用大量耕地，同时污染环境，所以最佳出路就是开发钢渣的综合利用，变废为宝。

文献检索表明，目前尚没有公开利用废钢渣来处理含铝废硫酸的回收利用方法。

(三)发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种含铝废硫酸的回收利用方法。

本发明是利用炼钢过程中排出的废钢渣处理含铝废硫酸，回收其中氧化铝和氧化铁，并消耗酸溶液。其关键在以废治废，不仅解决含铝废硫酸直接排放对环境的污染和资料的浪费，同时综合利用了炼钢过程中产生的废钢渣，提取其中丰富的资源，减少环境污染。

本发明技术解决方案是：

含铝废硫酸回收利用方法是通过以下技术方案实现的：

将炼钢过程中排出的废钢渣加入到含铝废硫酸中，加热反应，废钢渣中得氧化物和含铝废硫酸中的酸反应，生成相应的硫酸盐和氢气，收集氢气为反应提供热量。反应结束后经固液分离、联合除杂、结晶、煅烧等过程，得到氧化铝和氧化铁。固液分离后的滤渣按一定比例掺杂到废钢渣中，充分利用，减少固体废物的排放。

其步骤为：

(1)原料准备：含铝废硫酸中铝离子浓度在0.1-0.3mol/L，硫酸浓度为1-20％；通过旋转蒸发仪浓缩后，硫酸浓度大于70％。

(2)以液固比为1-10∶1(含铝废硫酸与废钢渣比例以mL∶g为基准)将废钢渣加入到含铝废硫酸中，搅拌均匀，加入到反应釜中；

(3)在反应温度为50-100℃下反应1-3h；并收集反应产生的气体，气体用于为反应提供热源；

(4)将反应后的溶液进行过滤、联合除杂、结晶，获得硫酸铝和硫酸铁溶液；有硫酸铝和硫酸铁的分离及转化为相应氧化物是公知技术，不再累述。

过滤得到的滤渣按一定比例掺杂在废钢渣中，掺杂比例为1-10∶1(废钢渣∶滤渣)循环利用。

(四)具体实施方式

下面结合实际事例作进一步详细说明：

实例一

(1)原料准备：含铝废硫酸中铝离子浓度在0.11mol/L，硫酸浓度为5.1％；通过旋转蒸发仪浓缩后，硫酸浓度74.6％；

(2)取上述含铝废硫酸100mL，废钢渣10g，将废钢渣加入到含铝废硫酸中，搅拌均匀，加入到反应釜中；

(3)在反应温度为60℃下反应1h；

该条件下排放废水中硫酸浓度降到0.5％以下，铝的回收率达到86.0％，铁的回收率达到84.2％。

实例二

(1)原料准备：含铝废硫酸中铝离子浓度在0.19mol/L，硫酸浓度为10.5％；通过旋转蒸发仪浓缩后，硫酸浓度78.3％；

(3)在反应温度为70℃下反应1.5h；

该条件下排放废水中硫酸浓度降到0.5％以下，铝的回收率达到87.3％，铁的回收率达到84.7％。

实例三

(1)原料准备：含铝废硫酸中铝离子浓度在0.24mol/L，硫酸浓度为15.3％；通过旋转蒸发仪浓缩后，硫酸浓度79.1％；

(2)取上述含铝废硫酸100mL，废钢渣20g，将废钢渣加入到含铝废硫酸中，搅拌均匀，加入到反应釜中；

(3)在反应温度为90℃下反应2.5h；

该条件下排放废水中硫酸浓度降到0.5％以下，铝的回收率达到91.4％，铁的回收率达到87.8％。

实例四

(1)原料准备：含铝废硫酸中铝离子浓度在0.27mol/L，硫酸浓度为6.8％；通过旋转蒸发仪浓缩后，硫酸浓度76.7％；

(2)取上述含铝废硫酸100mL，废钢渣50g，将废钢渣加入到含铝废硫酸中，搅拌均匀，加入到反应釜中；

(3)在反应温度为70℃下反应2h；

该条件下排放废水中硫酸浓度降到0.5％以下，铝的回收率达到89.1％，铁的回收率达到84.2％。

实例五

(1)原料准备：含铝废硫酸中铝离子浓度在0.13mol/L，硫酸浓度为6.7％；通过旋转蒸发仪浓缩后，硫酸浓度70.7％；将实例三中的滤渣掺杂到废钢渣中，掺杂比例为5∶1(废钢渣∶滤渣)；

(2)取上述含铝废硫酸100mL，废钢渣和滤渣的混合渣50g，将废钢渣和滤渣的混合渣加入到含铝废硫酸中，搅拌均匀，加入到反应釜中；

(3)在反应温度为60℃下反应1h；

该条件下排放废水中硫酸浓度降到0.5％以下，铝的回收率达到84.5％，铁的回收率达到81.9％。

实例六

(1)原料准备：含铝废硫酸中铝离子浓度在0.13mol/L，硫酸浓度为6.7％；通过旋转蒸发仪浓缩后，硫酸浓度79.5％；将实例三中的滤渣掺杂到废钢渣中，掺杂比例为1∶1(废钢渣∶滤渣)；

(3)在反应温度为60℃下反应1h；

该条件下排放废水中硫酸浓度降到1％以下，铝的回收率达到82.4％，铁的回收率达到80.1％。

Claims

1.一种含铝废硫酸回收利用方法，其特征在于，利用炼钢过程中排出的废钢渣处理含铝废硫酸，回收其中氧化铝和氧化铁，并消耗酸溶液。

2.按照权利要求1所述的含铝废硫酸回收利用方法，其特征在于，包括以下顺序和步骤：

步骤一、取一定量含铝废硫酸于旋转蒸发仪中，浓缩含铝废硫酸；

步骤二、以液固比为1-10∶1(含铝废硫酸与废钢渣比例以mL∶g为基准)将废钢渣加入到含铝废硫酸中，搅拌均匀，加入到反应釜中；

步骤三、在一定温度下反应一段时间；

步骤四、将反应后的溶液进行过滤、联合除杂、结晶，获得硫酸铝和硫酸铁溶液；有硫酸铝和硫酸铁的分离及转化为相应氧化物是公知技术，不再累述。

3.根据权利要求2所述含铝废硫酸回收利用方法，其特征在步骤一中含铝废硫酸中铝离子浓度在0.1-0.3mol/L，硫酸浓度为1-20％。

4.根据权利要求2所述含铝废硫酸回收利用方法，其特征在步骤一浓缩含铝废硫酸中硫酸浓度大于70％。

5.根据权利要求2所述含铝废硫酸回收利用方法，其特征在步骤二中反应釜带有导气管和集气装置。

6.根据权利要求2所述含铝废硫酸回收利用方法，其特征在步骤二中反应温度为50-100℃，反应时间为1-3h。

7.根据权利要求2所述含铝废硫酸回收利用方法，其特征在步骤三中过滤得到的滤渣按一定比例掺杂在废钢渣中，循环利用。

8.根据权利要求3所述含铝废硫酸回收利用方法，其特征在于，收集的氢气用于为权利要求2中的反应提供热源。

9.根据权利要求7所述含铝废硫酸回收利用方法，其特征在于，其掺杂的比例为1-10∶1(废钢渣∶滤渣) 。