CN109701991A - 从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法，包括对水处理剂聚氯化铝废渣进行水洗处理和利用碱液进行碱洗处理，得到脱Cl^‑处理液和混合泥浆；对所述混合泥浆进行静置沉淀、筛分处理，得到上层泥浆、中层颗粒和底层颗粒，对所述底层颗粒进行喷淋处理得到含铝砂和喷淋废液。该方法实现了从水处理剂聚氯化铝废渣中回收铝资源，减少了资源浪费，同时该方法易于工业化推广。

Description

从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法

技术领域

本发明涉及水处理剂领域，特别是一种从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法。

背景技术

聚氯化铝废渣(简称PAC废渣)是铝矾土和铝酸钙粉在一定条件下和盐酸或混合酸反应后得到液体PAC，残余的固体形成的废渣。聚氯化铝是水处理中的高效絮凝剂，具有吸附活性高、澄清泥沙时间短、适应pH值范围宽、不需要助凝剂和不受水温影响等特点，广泛应用于胶体、悬浮物、有机物、金属离子、磷酸盐、有毒金属、色度等的去除。国内外生产PAC的方法很多，常用方法是铝矾土、铝酸钙粉酸溶两步法，即铝矾土和铝酸钙粉在一定条件下和盐酸或混合酸反应后得到液体PAC。我国年产4000kt液体PAC，每生产1t含10％氧化铝的液体PAC就会产生150kg废渣，每年将会产生600kt固体废渣。此类废渣呈黏稠状，具有弱酸性，如不处理会对环境产生极大危害。

许多学者正致力于回收废渣中有用物质或将其用于制备其他材料，如武汉理工大学蔡卫权等人发表的名称为“聚合氯化铝废渣的减排与高效综合利用”的论文中对PAC废渣进行焙烧热处理、酸浸取和除杂等过程，重点研究了盐酸用量、水量、焙烧条件、反应温度、反应时间等过程因素对从废渣制备氢氧化铝过程中铝溶出率的影响，成功得到了一种Al元素的浸出率为65.55％的处理方法。但此方法采用了大量的盐酸溶液和较高的焙烧温度，消耗了大量的能源且还会再次产生酸洗废渣，因此，如何低成本处理聚氯化铝废渣并从中回收铝资源是目前难度很大的一个问题。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法，具体包括以下步骤：

脱Cl^-处理对水处理剂聚氯化铝废渣进行水洗处理和利用碱液进行碱洗处理，得到脱Cl^-处理液和混合泥浆；其中，所述碱液的质量百分浓度为5％～20％；

喷淋处理对所述混合泥浆进行静置沉淀、筛分处理，得到上层泥浆、中层颗粒和底层颗粒，对所述底层颗粒进行喷淋处理得到含铝砂和喷淋废液。

基于上述，所述的从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法还包括回收所述喷淋废液，并将所述喷淋废液作为对所述水处理剂聚氯化铝废渣颗粒进行水洗处理时的水源。

基于上述，所述脱Cl^-处理步骤具体包括：首先对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粗选，得到粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣和粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣；采用差速粉碎机将粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣粉碎成粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣，然后利用疏解装置对经过粗选后和经过粉碎后的粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣依次进行第一次水洗脱Cl^-处理和利用碱液进行碱洗脱Cl^-处理，得到所述脱Cl^-处理液和所述混合泥浆。

基于上述，所述脱Cl^-处理步骤具体包括：首先对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粗选得到粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣和粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣；采用差速粉碎机将粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣粉碎成粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣，然后利用疏解装置对经过粗选后和经过粉碎后的粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣依次进行第一次水洗脱Cl^-处理、碱洗脱Cl^-处理和第二次水洗脱Cl^-处理，得到所述脱Cl^-处理液、所述混合泥浆和二次水洗液。

基于上述，所述的从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法还包括回收所述二次水洗液并将其作为对所述水处理剂聚氯化铝废渣颗粒进行第一次水洗处理时的水源。

基于上述，所述混合泥浆中Cl^-浓度低于0.3％，且水溶性Al³⁺浓度低于0.5％。

基于上述，所述脱Cl^-处理液中Al₂O₃质量百分含量为5％～10％。

基于上述，所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液中的一种或两者的混合。

当所述碱液的浓度过低时，会造成水处理剂聚氯化铝废渣脱氯不完全；所述碱液的浓度过高，则会严重影响脱氯处理的后续步骤，因此，所述碱液的浓度限定在5％～20％。优选地，所述碱液的浓度为8％～15％，具体可以为8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％等。

与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明提供的从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法主要包括首先对水处理剂聚氯化铝废渣进行水洗和碱洗处理，得到脱Cl-处理液和混合泥浆；然后对所述混合泥浆进行静置沉淀、筛分处理，得到底层颗粒，对所述底层颗粒进行喷淋处理得到含铝砂。该方法通过对水处理剂聚氯化铝废渣脱Cl^-、喷淋处理，从而回收残存在水处理剂聚氯化铝废渣中的含铝砂。因此，本发明提供的上述方法实现了从水处理剂聚氯化铝废渣中回收铝资源，同时还避免了采用化学处理手段产生的酸性废渣和废水，避免了新废弃物的产生，减少了环境污染。所以，该方法易于工业化推广、成本低廉且不会产生酸性矿渣。

进一步，本发明提供的上述方法在回收含铝砂的同时，在喷淋过程中回收喷淋残留的喷淋废液作为水洗处理的水源，节约了资源，进一步降低成本。

进一步的，本发明提供的上述方法在对水处理剂聚氯化铝废渣进行脱Cl^-处理时，利用液态聚氯化铝易溶于水的性质，采用水和碱液对其进行脱Cl-处理，基本上是单纯的物理脱Cl^-方法，不需要消耗热源且还能最大程度上从水处理剂聚氯化铝废渣中除去易溶物质，从而利于回收含铝砂。

进一步的，该方法还包括首先利用差速粉碎机对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粉碎，充分利用了差速粉碎机中两个破碎辊之间的转速差，人为地强化了破碎过程中的“滑差现象”，延长了水处理剂聚氯化铝废渣与破碎辊破碎齿间的接触和滞留时间，克服了水处理剂聚氯化铝废渣粉碎时的打滑现象，使得整个破碎过程变得更加完善、有效，从而缩短了粉碎时间和增大了颗粒表面积，利用疏解装置使得水处理剂聚氯化铝废渣颗粒能与水和碱液充分接触，加速了水洗和碱洗过程，缩短了脱Cl^-处理时间。

进一步的，该方法采用对粉碎、筛分处理筛分后的水处理剂聚氯化铝废渣颗粒依次进行第一次水洗脱Cl^-处理、碱洗脱Cl^-处理和第二次水洗脱Cl^-处理，使得水处理剂聚氯化铝废渣颗粒能与水洗液和碱液充分搅拌混合，加速了水洗和碱洗过程，缩短了脱Cl^-的处理时间。

更进一步的，该方法通过对底层颗粒进行喷淋处理，利用喷淋设备喷出的细小液体持续冲刷底层颗粒，增大了颗粒与液体的接触面积，降低了制得的含铝砂的含杂率。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法的工艺流程图。

图2是本发明实施例2提供的从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

以下各实施例均以巩义市现有的水处理剂聚氯化铝废渣为原料来回收铝资源。

河南巩义是国内最大的净水剂生产基地，其产量占全国的60％以上，达到1200千吨/年。由于大多数厂家的生产工艺为铝矾土加铝酸钙加盐酸工艺，所以每年产生的湿基废渣也在百万吨以上。过去净水剂废渣大多随意倾倒、填埋，造成了严重的废弃物污染和资源浪费。对巩义市现有的水处理剂聚氯化铝废渣进行试验分析，选取的8个试样化学成分如表1所示，从表1中可以看出，巩义市现存的水处理剂聚氯化铝废渣化学成分相近，含有质量百分数均值为22.05％的水分、22.31％的Al₂O₃、38.9％的SiO₂、1.97％的TiO₂、0.39％的MgO、3.04％的CaO、1.74％的Fe₂O₃。

表1水处理剂聚氯化铝废渣化学成分表

样品号	水分％	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>％	SiO<sub>2</sub>％	TiO<sub>2</sub>％	MgO％	CaO％	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>％
								1	33	15.61	37.12	1.82	0.15	1.88	1.21
2	31.62	17.92	29.17	2.59	0.63	3.46	2.5
								3	26.8	24.4	40.92	1.5	0.4	3.78	1.5
4	8	25.6	41.7
								5	10	28.12	43.92
6	15.56	26.01	39.72
								7	22.58	21.04	36.46
8	28.86	19.76	42.15
								均值	22.05	22.31	38.90	1.97		0.39	1.74

实施例1

本实施例提供一种从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法，具体流程图如图1所示，它具体包括以下步骤：

脱Cl^-处理 对水处理剂聚氯化铝废渣进行水洗处理和利用碱液进行碱洗处理，得到脱氯处理液和混合泥浆；其中，混合泥浆中Cl^-浓度为0.2％，水溶性Al³⁺浓度为0.4％，脱Cl^-处理液中Al₂O₃质量百分含量为5％；

喷淋处理 对所述混合泥浆进行静置沉淀、筛分处理，得到上层泥浆、中层颗粒和底层颗粒，对所述底层颗粒进行喷淋处理得到含铝砂和喷淋废液，回收所述喷淋废液并将所述喷淋废液作为对所述水处理剂聚氯化铝废渣颗粒进行水洗处理时的水源。

其中，所述碱液的质量百分浓度为10％，所述碱液为氢氧化钠溶液。

实施例2

本实施例提供一种从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法，具体流程图如图2所示，它具体包括以下步骤：

脱Cl^-处理 首先对水处理剂聚氯化铝废渣进行粗选，得到粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣和粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣；采用差速粉碎机将粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣粉碎成粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣；

然后利用疏解装置对经过粗选后和经过粉碎后的粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣依次进行第一次水洗脱Cl^-处理、碱洗脱Cl^-处理和第二次水洗脱Cl^-处理，得到所述脱Cl^-处理液、所述混合泥浆和二次水洗液；回收所述二次水洗液并作为对所述水处理剂聚氯化铝废渣颗粒进行第一次水洗处理时的水源；

该步骤中对所述废渣颗粒进行二次水洗处理的主要目的和碱洗处理的目的基本上是一致的，都是为了尽可能的回收聚氯化铝，避免或减少铝资源的流失。其中，所述疏解装置为水力碎浆机；所述碱液的浓度为15％，所述碱液为氢氧化钙溶液。其中，所述混合泥浆中Cl^-浓度为0.2％，水溶性Al³⁺为0.4％，脱Cl^-处理液中Al₂O₃质量百分含量为10％；

喷淋处理 对所述混合泥浆进行静置沉淀、筛分处理，得到上层泥浆、中层颗粒和底层颗粒，对所述底层颗粒进行喷淋处理得到含铝砂和喷淋废液，回收所述喷淋废液并将所述喷淋废液作为对所述水处理剂聚氯化铝废渣颗粒进行水洗处理时的水源。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照优选实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法，具体包括以下步骤：

脱Cl^-处理 对水处理剂聚氯化铝废渣进行水洗处理和利用碱液进行碱洗处理，得到脱Cl^-处理液和混合泥浆，其中，所述碱液的质量百分浓度为5%～20%；

喷淋处理 对所述混合泥浆进行静置沉淀、筛分处理，得到上层泥浆、中层颗粒和底层颗粒，对所述底层颗粒进行喷淋处理得到含铝砂和喷淋废液。

2.根据权利要求1所述的从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法，其特征在于，它还包括回收所述喷淋废液，并将所述喷淋废液作为对所述水处理剂聚氯化铝废渣颗粒进行水洗处理时的水源。

3.根据权利要求2所述的从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法，其特征在于，所述脱Cl^-处理步骤具体包括：

首先对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粗选，得到粒径大于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣和粒径小于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣；采用差速粉碎机将粒径大于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣粉碎成粒径小于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣，然后利用疏解装置对经过粗选后和经过粉碎后的粒径小于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣依次进行第一次水洗脱Cl^-处理和利用碱液进行碱洗脱Cl^-处理，得到所述脱Cl^-处理液和所述混合泥浆。

4.根据权利要求2所述的从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法，其特征在于，所述脱Cl^-处理步骤具体包括：

首先对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粗选得到粒径大于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣和粒径小于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣；采用差速粉碎机将粒径大于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣粉碎成粒径小于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣，然后利用疏解装置对经过粗选后和经过粉碎后的粒径小于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣依次进行第一次水洗脱Cl^-处理、碱洗脱Cl^-处理和第二次水洗脱Cl^-处理，得到所述脱Cl^-处理液、所述混合泥浆和二次水洗液。

5.根据权利要求4所述的从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法，其特征在于，它还包括回收所述二次水洗液并将其作为对所述水处理剂聚氯化铝废渣颗粒进行第一次水洗脱Cl^-处理时的水源。

6.根据权利要求1～5任一项所述的从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法，其特征在于，所述混合泥浆中Cl^-浓度低于0.3%，且水溶性Al³⁺浓度低于0.5%。

7.根据权利要求6所述的从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法，其特征在于，所述脱Cl^-处理液中Al₂O₃质量百分含量为5%～10%。

8.根据权利要求7所述的从水处理剂聚氯化铝废渣回收铝资源的方法，其特征在于，所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液中的一种或两者的混合。