改性拜耳法赤泥制备高纯度聚合氯化铝

改性拜耳法赤泥制备高纯度聚合氯化铝3

孟铁宏1,朱云勤1,胡兆平2,李　令1

(1.贵州大学化学与化工学院,贵州贵阳　550025;2.贵州平坝宏大铝化工有限公司,贵州平坝　561108)

摘　要:以改性拜耳法赤泥为原料,采用碳酸钠碱溶法溶出改性赤泥中的氧化铝和利用碳酸化分解处理制得高活性酸溶氢氧化铝凝胶,在一定温度条件下,加入到一定量的盐酸溶液中反应制备出高盐基度纯聚合氯化铝。产品质量达到G B15892—2003《水处理剂　聚氯化铝》饮用水处理优等品要求。该工艺为拜耳法赤泥的综合利用开辟了一条新途径。

关键词:拜耳法赤泥　改性　凝胶法　聚合氯化铝　制备

中图分类号:X756 文献标志码:A 文章编号:1674-0254(2009)04-0023-04

Use the M od i f i ed Red M ud M ade from Bayer Process to

Prepare Extre m ely H i gh Pure Ploya lu m i n u m Chlor i de

MENG Tiehong1,ZHU Yunqin1,HU Zhaop ing2,L IL ing1

(1.College of chem ical engineering,Guizhou University,Guiyang550025,China;

2.Guizhou Pingba Hongda A lum inium Chem icals Co.L td,Pingba561108,China)

Abstract:This paper intr oduced that using the modified bayer red mud as raw materials,leached out alu m inum oxide under the s odium carbonate soluti on,and obtaining highly activated alum inum hydroxide gel with the p r ocess of carbon di oxide decomposition.Under s pecific temperature,put them into hydr ochl oric acid s oluti on and we can get the pure high-basicity P AC.The p roduct met the requirements of high class of national stand2 ard G B15892-2003for drinking water use.This p rocess devel oped a new way for comp rehensive utilizati on of bayer red mud.

Key words:bayer red mud,modified,gel method,poly meric alum inum chloride,p reparation

0　引言

拜耳法赤泥是采用拜耳法生产氧化铝所产生的碱性废渣。由于拜耳法生产氧化铝条件的限制,铝土矿中仍有相当多的氧化铝未被溶出利用而进入赤泥中,造成了大量氧化铝资源的浪费。随着铝工业的发展,铝矿资源逐渐枯竭,对赤泥中宝贵的铝资源的综合利用,具有很重要的现实意义。

聚合氯化铝是一种重要的混凝剂。目前,生产聚合氯化铝较常用的方法有:酸溶一步法、中和法、凝胶法、热分解法等。但是生产较纯净的聚合氯化铝目前只有采用铝锭、铝屑[1]、氢氧化铝[2]为原料的酸溶一步法和以硫酸铝[3]、三氯化铝为原料的凝胶法。以工业废渣拜耳法赤泥作为原料制备纯聚合氯化铝尚未见报道。本文以改性拜耳法赤泥为原料,经纯碱溶出、碳酸化中和生产出高活性的酸溶氢氧化铝,再经盐酸溶解,生产出高盐基度的纯聚合氯化铝。这既利用了工业废渣,又有效地降低了制备聚合氯化铝的成本,具有很好的工业前景。

3贵州省重点技术创新项目“赤泥综合利用技术开发”,合同号:黔经贸技创[2008]16号。

收稿日期:2009-03-03;2009-03-14修回

作者简介:孟铁宏,男,1985年生,硕士研究生,研究方向:应用化学。E-mail:mengtiehong19850@

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1　实验原料、原理及工艺流程

1.1　实验原料

(1)拜耳法赤泥　来源于贵州平坝宏大铝化工有限公司,主要成分如表1。

表1　拜耳法赤泥的成分

组成名称质量分数/%

A l2O319.53

Si O213.87

Ca O24.22

Fe2O35.48

Na2O5.20

Ti O27.39

其他24.31

(2)纯净二氧化碳气体　为碳酸钙与盐酸反应生成的气体,该气体经饱和食盐水洗涤后成纯净二氧化碳气体。工业上可用经净化处理的锅炉产生的二氧化碳气体。

(3)碳酸钠　工业级,满足G B210.1—2004《工业碳酸钠及其实验方法》要求。

(4)盐酸　工业级,满足G B320—2006《工业用合成盐酸》要求。

1.2　合成方法与原理

(1)拜耳法赤泥改性　改性方法借鉴本实验室专利[4-5],制备方法如下:分别将拜耳法赤泥和石灰石破碎并粉磨到一定细度,将两种料粉按一定的比例混匀后制块,在一定的温度下进行烧结改性,再破碎粉磨至一定的细度(过120μm筛,筛余量≤5%),制成改性赤泥。

A l2O3+CaCO3→Ca O・A l2O3+CO2

3Fe2O3+3CaCO3→3Ca O・Fe2O3+3CO2

Si O2+CaCO3→Ca O・Si O2+CO2

(2)碱溶法制备偏铝酸钠溶液　将一定量的改性拜耳法赤泥粉加入到一定温度、一定浓度的碳酸钠溶液中反应一定时间后得到偏铝酸钠溶液。

Ca O・A l2O3+Na2CO3→2Na A l O2+CaCO3↓

(3)铝酸钠溶液碳分制备氢氧化铝凝胶　在偏铝酸钠溶液中通入纯净的二氧化碳气体碳酸化分解得到氢氧化铝凝胶沉淀,过滤,滤液经碱化后循环使用。

Na A l O2+CO2→A l(OH)3↓+Na2CO3

CO32-+H+→HCO3-

HCO3-+OH-→CO32-+H2O

(4)聚合氯化铝的制备　在所得的氢氧化铝中加入适量盐酸制得聚合氯化铝液体产品,浓缩后得固体聚合氯化铝产品。

2A l(OH)3+(6-n)HCl→A l(OH)n Cl6-n

m A l(OH)n Cl6-n→[A l(OH)n Cl6-n]m

2　实验结果与讨论

实验考虑到氧化铝厂生产的实际情况,在固定碳酸钠浸取时间为2h的条件下,对影响改性赤泥溶出率的三参数:碳酸钠溶液浓度(g/L)、碳酸钠和改性赤泥液固比、浸取温度(℃)进行单因素实验。

2.1　碳酸钠碱溶法溶出铝试验

2.1.1　温度对改性拜耳法赤泥中氧化铝溶出率的影响

固定碳酸钠溶液浓度为100g/L和碳酸钠与改性拜耳法赤泥液固比为3∶1的条件下,改变溶出温度进行试验,结果见图1。由图1可知,改性拜耳法赤泥中氧化铝溶出率随溶出温度的增大而增大,考虑溶出成本,试验采用常压溶出,溶出温

度为95℃。

图1　温度对改性拜耳法赤泥中铝溶出率的影响

2.1.2　液固比对改性拜耳法赤泥中氧化铝溶出率的影响

在2.1.1的基础上,采用铝、碱溶出率较好的溶出温度(95℃),固定碳酸钠溶液浓度(100g/L),改变碳酸钠和改性拜耳法赤泥液固比进行试验,结果见图2。由图2可知,改性拜耳法赤泥中氧化铝溶出率随液固比的增大而增大,但液固比为3后,其增长速率逐渐平缓,从经济效益角度考虑,采用液固比为

3∶1。

图2　液固比对改性拜耳法赤泥中铝溶出率的影响

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