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煤化工固废提炼聚合氯化铝新工艺

发布日期：2020-06-11 10:46　浏览次数：

煤化工固废提炼聚合氯化铝新工艺

该专利全部权利属于中国科学院过程工程研究所，未经中国科学院过程工程研究所许可，擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作，请联系中国科学院过程工程研究所

说明书】：
本发明提供了一种利用气化渣制备聚合氯化铝的方法，所述方法包括如下步骤：(1)用盐酸循环浸出气化渣，得到含铝液和浸出渣；(2)将含铝液进行后处理，得到聚合氯化铝。所述方法以气化渣为原料，仅通过循环浸出即可提高液相中氧化铝的含量，无需添加任何铝源，操作过程简单，操作弹性大，酸浸后固相杂质含量低，无二次污染物产生，为聚合氯化铝制备行业提供一种新技术和新原料，缓解了我国优质铝土矿资源枯竭，为硅基材料制备和建材化利用提供一种优质原料，实现了经济与环境效益共同发展。
技术领域
本发明属于无机固废资源化利用技术领域，涉及一种利用气化渣制备聚合氯化铝的方法。
背景技术
煤炭主要用于火力发电，其比例高达60％以上，有机资源利用附加值较低，且造成了严重的大气、土壤和水体污染等问题。基于上述问题，煤气化技术近年来已得到广泛关注，将煤中的有机碳通过气化改性技术合成有机产品(乙醇、甲烷等)，大幅提高有机资源的利用率和附加值，但该过程产生的废渣成分/矿相结构复杂，利用难度大。
针对气化渣的物理特性，CN106336164A和CN106467376A分别公开了一种利用气化渣制备免烧砖的方法，以气化渣为原料，向其中添加水泥、豆沙石或煤矸石、钢渣等物质调节组成比例进行混合，经过成型-养护后得到免烧砖产品；CN104774023A和CN105130487A分别公开了一种利用粉煤灰和气化渣制备轻质陶粒和过滤陶瓷的方法，将粉煤灰、气化渣和钠/钾长石按照一定比例混合后，再加入少量助剂进行成型-干燥-烧成等工序，可得到合格的轻质陶粒和过滤陶瓷产品。基于其化学组成特点，CN103936134A公开了一种利用合成氨气化渣处理含酚废水的方法，将气化渣与稀碱氢氧化钠溶液进行混合反应后，经过水洗-干燥得到改性气化渣，其中颗粒表面及孔道的吸附性能大幅调高，其废水中酚的脱除率可达90％左右；CN106800416A公开了一种利用气化渣制备低蠕变耐火砖的方法，以气化渣、堇青石、锆刚玉、石灰石、粉煤灰和长石等为原料，加入碳化硼纤维和纳米氧化钨等助剂，经过细磨-微波高温烧结-洗涤-干燥等工段得到机械性能高、蠕变性低及抗震性能好的耐火材料。基于气化渣含碳量高的特点，CN102980195A公开了一种煤化工气化渣的处理方法，将气化渣与煤泥均匀混合后再加入白泥浆，通过输送管道将其送至流化床锅炉进行燃烧，提高其中碳的利用效率。但上述方法仍存在气化渣掺入比例低、有价资源流失严重等问题，无法实现气化渣全量化和高值化利用。
聚合氯化铝具有絮凝能力强、净水效率高及适应力强等特点，是当前水处理领域最常用的是无机高分子絮凝剂，例如聚合氯化铝、聚合氯化铝铁等，被广泛应用于工业用水和污水等的处理。现有制备聚合氯化铝的方法一般以低品位铝土矿物、含铝较低的矿物和固体废弃物作为铝源，以工业盐酸为氯源，CN101531388A公开了一种聚合氯化铝的生产配方及工艺，以铝矾土和工业盐酸为原料，通过反应-聚合调控制备得到合格聚合氯化铝净水剂；CN101279755A公开了一种钙型聚合氯化铝净水剂的制备方法，将高岭土通过活化处理后提高其中铝的反应活性，添加盐酸强化溶出其中的氧化铝，进一步通过聚合调控制备得到聚合氯化铝产品。CN107021765A公开了一种利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法，利用酸活化液进行循环浸出促进液相中铝离子富集，进一步通过添加结晶铝原料和钙原料等物质进行聚合调控得到聚合氯化铝产品；CN104724744A公开了一种以粉煤灰为原料研制固态聚合氯化铝絮凝剂的方法，以化学焙烧活化的粉煤灰和工业盐酸作为原料，通过反应-聚合制备聚合氯化铝产品；CN102295305A和CN106892444A公开了一种以铝灰为原料制备聚合氯化铝的方法，先向铝灰中加入工业盐酸进行反应，然后向溶液中加入铝酸钙进行pH调控制备聚合氯化铝净水剂。上述工艺普遍存在氧化铝溶出过程困难，铝源添加量大等问题，经济和环境效益较低。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用气化渣制备聚合氯化铝的方法，所述方法反应条件温和，酸浸液中铝含量高，制备聚合氯化铝的过程中无需添加任何铝源，操作过程简单，酸浸后的固相杂质含量低，为硅基材料制备和建材化利用提供一种优质原料，无二次污染产生，实现了经济与环境效益共同发展。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种利用气化渣制备聚合氯化铝的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)用盐酸循环浸出气化渣，得到含铝液和浸出渣；
(2)将含铝液进行后处理，得到聚合氯化铝。
本发明以气化渣为原料，仅通过循环浸出即可提高液相中氧化铝的含量，可将含铝液中铝离子浓度提高至50-60g/L，同时氧化铝含量(质量百分含量)达7.5％以上，无需添加任何铝源，操作过程简单，操作弹性大，酸浸后固相杂质含量低，Fe2O3含量由9％降低至1％左右，CaO含量由6％降低至1％左右，Na2O含量由3％降低至0.5％左右，且该过程无二次污染物产生，为硅基材料制备和建材化利用提供一种优质原料，实现了经济与环境效益共同发展。
本发明提供的利用气化渣制备聚合氯化铝的方法反应条件温和，为聚合氯化铝制备行业提供一种新技术和新原料，缓解了我国优质铝土矿资源枯竭。
将气化渣替换为其它的物料，采用循环浸出的方法无法达到提高浸出液中铝离子的含量的目的，因为无法采用循环浸出的方法制备聚合氯化铝。
步骤(1)所述盐酸为工业副产盐酸和/或工业盐酸。本发明提供的制备聚合氯化铝的方法达到了废物资源回用的目的，所需的原料仅为工业副产盐酸和/或工业盐酸以及煤气化过程产生的气化渣。
优选地，步骤(1)所述盐酸的浓度为200-350g/L，如210g/L、230g/L、250g/L、280g/L、300g/L、320g/L或340g/L等。
优选地，步骤(1)所述盐酸与气化渣的液固比为3:1-6:1，如3.5:1、4.0:1、4.5:1、4.8:1、5.2:1、5.5:1或5.8:1等。
优选地，步骤(1)所述气化渣中氧化铝质量百分含量不低于20％，如22％、25％、28％、30％、32％、38％或45％等。
步骤(1)所述利用盐酸对气化渣循环浸出是指第一次浸出时使用盐酸浸出气化渣，之后的浸出使用前一次的浸出液浸出前一次的浸出渣，直至循环结束。
步骤(1)所述循环浸出的循环过程中补加部分盐酸。所述部分是指补加的盐酸占总的浸出剂的体积大于0小于100％。
优选地，补加盐酸的浓度为大于300g/L，如310g/L、320g/L、350g/L、380g/L、390g/L、420g/L或450g/L等，此时能够达到浸出效果最好。
步骤(1)所述循环浸出的温度为75-95℃，如78℃、80℃、85℃、88℃或92℃等。
优选地，步骤(1)所述循环浸出过程中每次浸出的时间为60-180min，如80min、100min、120min或150min等。
优选地，步骤(1)所述循环浸出在水浴中进行。
优选地，步骤(1)循环浸出5次以上，如5次、6次、7次、8次、9次、10次或15次等，通过5次以上的循环后可将含铝液中铝离子浓度提高至50-60g/L，同时氧化铝含量(质量百分含量)达7.5-9.5％以上。
步骤(1)所述浸出渣经洗涤，干燥后用于制备建材。
步骤(2)所述后处理包括：将含铝液与碱性盐进行聚合反应，熟化。通过碱性盐进行聚合调控制备得到聚合氯化铝产品，符合国家标准(GB15892-2009)要求。
所述碱性盐选自铝酸钙、氧化钙或钙基固废中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如铝酸钙和氧化钙，铝酸钙和钙基固废，铝酸钙、氧化钙和钙基固废。
优选地，所述钙基固废选自工业废磷渣和/或高钙流化床粉煤灰。

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