用废铝渣制备聚合硫酸铝

用 废铝 渣溶 解 制 备 的液 体 硫 酸铝 作 为 Ｐ ＡＳ的 原料 ， 与添加 剂进 行原 料 配 比后 ， 特定 的 工艺 条件 在
下， 进行 聚合 反 应 。 实验 选 择 搅 拌 转 速 为 ２ ０ ０～ ０ ４０ ０ｒｍｉ 、 拌 时 间 为 ３ ４ ｎ 熟 化 温 度 为 ０ ／ ｎ搅 ０～ ０ ｍｉ 、 ４ ６ ０～ ０℃ 、 化 时 间 约 为 １ｈ 熟 。关 于该 部 分 的 详 细 论 述请 参 阅文献 。 ２ ３ 絮凝 实验 ．
仪 器 ： Ｃ ０ ０— Ｓ ２ ０ ６混凝 实验搅 拌 器 ， 北 省潜 江 湖 市梅 字仪 器有 限公 司 ； Ｚ一１ 字式 浊度 仪 ， 海 ＷＧ 数 上 第三 光学 仪器 厂 ； Ｈ Ｓ Ｂ一１循 环水 式 多用 真空 泵 ， １ Ｉ 郑
州长 城科 工 贸有限 公 司 ； Ｋ一９ Ｄ ８— １电子 恒 温水 浴
将废 铝 渣粉碎 ， 计量后 放 人 反应器 中 ， 入适 经 加 量水 ， 用搅 拌 机将 废铝 渣搅 拌成 糊状 ， 入经计 量 的 加 浓硫 酸 ， 热进 行 反应 ， 加 当反 应 至终点 后将 溶液 冷却 即制得适 当浓度 的液 体 硫 酸 铝 ， 后 加 入 多种 添加 然
剂 ， 高剪 切 条 件下 进 行 聚 合 反应 ， ４ 在 在 ０～６ ０℃ 熟
下具 有显 著 的除浊 效 果 ， 能是 由于 在 聚合 硫 酸 铝 可 制备 过程 中添 加 了有机 高分 子物 质 的缘 故 。有 机 高 分子 物质 在 絮凝 过程 中充 分发 挥 卷扫 吸附架 桥 的作
冷却之 后 ， 有硫 酸铝 晶体析 出 ， 不能参 与后续 的聚合
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废铝 渣 是 铝 材 加 工 前 处 理 过 程 产 生 的 固体 废 物 ， 国每 年要 产 生数 千 吨 的废 铝 渣 。废 铝 渣 虽然 我
目前 ， 铝渣 比较 传 统 的综 合 利 用 方 法 是 回收 废
其 中 的有效成 分 氧化 铝 制 成 广 泛 应 用 的 化学 品 ， 如
经 过 浓缩 ， 含 水 率 仍 然 很 高 ， 仅 占用 大 量 的场 但 不
０ ８ ０ ９ １ ０ １ １ １ ２的 硫 酸 进行 反 应 ， 应 后 对 ． ，． ， ． ， ． ， ． 反 液体 硫酸 铝 产 品 中的 铝 （ ： 含 量 进 行 测 定 ， Ａ１ ） ０ 结
果见 图 ２ 。
对 废铝 渣溶 解 后 制 得 的 液体 硫 酸 铝 进 行 干燥 ，
首ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ先 ， Ｐ Ｓ絮凝 剂 对硅 藻 土浊 度 水进 行 絮 凝 用 Ａ
处 理 ， 与 目前 市场 上 常 用 的 絮凝 剂— —Ｐ 并 Ａｃ进 行
比较 。选 取 有代 表性 的低 温低 浊 、 中温 中浊 、 高温 高
浊 不 同条件 下 的硅 藻土 浊度 水 进 行 实 验 ， 质 和 药 水 剂 加入 量见 表 ３ 结 果见 图 ３ ， 。 从 图 ３可 以看 出 ， 药剂 加 入 量 为 ２ｍｇ Ｌ（ 在 ／ 以
Ａ 计 ） ｌ ０ 的条件 下 ，ＡＳ对 低 温低 浊水 浊 度 的去 除 Ｐ
率 即达 到 ９ ％ ， 同 样 条 件 下 Ｐ ０ 而 ＡＣ对 浊度 的 去 除 率 仅为 ４ ％左 右 。Ｐ ０ ＡＳ之 所 以在 低 温 低 浊 的情 况
在按 理论 量加 入 硫 酸 的 条 件下 ， 别 按 废铝 渣 分 与水 的质 量 比为 １： ， ４， ５ １： １： ３ １： １： ， ６， ７的 比例 进 行实 验 。结果 表 明 ， 的加 入量 过 少 ， 热 溶 解 、 水 加
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化
工
环
保
Ｅ ＩＯＮ ＮＴ Ｌ Ｐ ＯＴ Ｃ Ｉ Ｎ ＯＦＣ Ｅ Ｃ Ｌ Ｉ ＮＶ Ｒ ＭＥ Ａ Ｒ Ｅ Ｔ Ｏ Ｈ ＭＩ Ａ ＮＤＵ Ｔ Ｙ ＳＲ
２０ ０ ５年第 ２ ５卷第 ５期
用 废 铝 渣 制 备 聚 合 硫 酸 铝
提 高 。实验 发现 ， 当硫 酸加 入量 过量 时 ， 废铝 渣溶 解 液 的 酸度高 ， 后续 工艺 碱 化剂 的加 入量增 加 ， 造成 浪 费。实 际生 产 中 ， 酸 可 用 工业 硫 酸 和工 业 废 酸 代 硫
替， 其加 入量 一般 以理 论加 入量 为宜 。
２ １２ 水 加 入 量 ．．
张 雷， 赵雅 芝 ， 全 燮， 陈 硕 ， 慧 敏 赵
（ 连 理 工 大 学 环 境 与生 命 学 院 ， 宁 大 连 １６ ２ ） 大 辽 １０ ３
［ 要 ］ 将 铝 材 厂 前 处 理 过 程 产 生 的 废 铝 渣 用 硫 酸 溶 解 ， 后 加 入 有 机 添 加 剂 等进 行 聚 合 反 应 ， 备 新 摘 然 制
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第 ５期
张 雷 等 ．用 废铝 渣 制 备 聚 合 硫 酸 铝
１ ｎ 静 置 １ ｎ后 ， ０ｍｉ ， ０ｍｉ 在距液 面约２～ ｍ 处 吸取 ３ｃ
上清 液 ， 定 浊度 、 ＯＤ、 度和悬 浮 物的 含量 。 测 Ｃ 色
表 ２ 聚 合 硫 酸 铝 的性 能指 标
铝废 渣 ， 特别 是铝材 加 工 产 生 的 废铝 渣 不存 在 溶 出 困难 的 问题 ， 而且原 料来 源为 废物 ， 既可 省 去原料 成 本， 又可省 去废 物处 置费 用 。
硫 酸铝 、 氯化 铝 等 。但 采用 这 种 方 法 生 产 出来 的 化 工产 品 ， 加 值 较 低 。近 年 来 ， 着 絮 凝 剂 制 备 附 随
果。该工 艺既可回收利用废铝渣 ， 又可省去废渣处 置费用 ， 为废铝渣的综合利用提供 了实用技术 。
［ 键 词 ］ 废铝 渣 ； 解 ； 关 酸 絮凝 剂 ； 备 ； 合 硫 酸 铝 ； 合 利 用 制 聚 综 ［ 图 分 类 号 ］ Ｘ７５ 中 ０ ［ 献 标 识 码 ］Ａ 文 ［ 文章 编 号 ］ １０ ０ ６一ｌ７ （０ ５ ０ ０ ８ ８ ８ ２ ０ ） ５— ３２—０ ４
１ ５ 分 析方 法 ．
反应 ， 造成 原料 的 浪 费 ； 水 的加 入量 过 多 ， 使 最 而 则 终 液 体产 品 Ｐ ＡＳ有 效成 分 含量 偏 低 。 因此 ， 了使 为 最 终 液体 产品 Ｐ Ｓ达 到工业 产 品 的要 求 ， 择废 铝 Ａ 选
渣 与 水的 质量 比为 １： 。 ５
图 １ 废铝渣制备 Ｐ ＡＳ工 艺 流 程
１ ４ 絮 凝 实验方 法 ．
分 别取 ｌ ０ ０ｍＬ硅 藻土 配制 的浊 度水 、 源 水 ０ 水 和 工业废 水 ， 入 一 定 量 的 絮 凝 剂 （ 别 加 入 Ｐ 加 分 ＡＳ 和Ｐ ＡＣ） 用 混凝 搅拌 器 在搅拌 转 速 ２ ０ｒｍｉ ， ５ ／ ｎ下快 速搅 拌 ２ ｍｉ ， 搅 拌 转 速 ６ ／ ｎ下 慢 速 搅 拌 ｎ在 ０ ｒｍｉ
［ 收稿 日期 ］２０ ０ ４—１ ０—１ ； 修 订 日期 ］２ ０ ０ ７［ ０ ５— ２—２ 。 ５ ［ 者 简 介 ］ 张雷 （９ ８ ） 男 ， 宁 省 新 民 市 人 ， 士 研 究 作 １７ 一 ， 辽 硕 生 ， 要从 事 水 处 理 絮 凝 剂 的 研 究 与 开 发 。 主
分 析 测 定 无 水 硫 酸 铝 中 Ａ ： 的 质 量 分 数 为 １ ０ ２ ．％ ， ６ ９ 而无 水硫 酸 铝 中 Ａ１ 的 理 论 质 量 分 数 为 ０
２ ．％ ， ９ ８ 其有 效铝 含量 达 到工业 二级 标准 ， 通过 重 如
结 晶 可进一 步 分离提 纯 。 ２２ 聚合 、 ． 熟化 条件 的优 化
硫酸
锅， 天津市 泰斯 特仪 器有 限公 司 ； ｗＭｘ 微波 密 封 消
解Ｃ ＯＤ测定 仪 ， 头 环 海 工 程 总 公 司 ； Ｇ １５ 汕 ＤＨ ９ ４ Ａ 型鼓风 干燥 箱 ， 上海 一恒科 技 有限 公 司。 １ ３ 工艺流 程及 制备 方法 ． 废铝 渣制备聚合硫 酸铝 （ ＡＳ 工艺流程见 图 １ Ｐ ） 。
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２０ ０ ５年 第 ２ ５卷
Ｅ Ｉ Ｏ ＭＥ Ａ Ｒ Ｔ Ｃ Ｉ Ｎ Ｏ Ｈ ＭＩ Ａ Ｎ Ｓ Ｒ ＮＶ Ｒ Ｎ ＮＴ Ｌ Ｐ Ｏ Ｅ ＴＯ Ｆ Ｃ Ｅ Ｃ Ｌ Ｉ ＤＵ Ｔ Ｙ
Ａ 与 硫 酸的 反 应 是 放 热 反 应 ， 应 无 需 加 １ ０ 反
热 也 能 进行 ， 废 铝渣 溶 解 工序 选取 了 ３个 不 同 的 故
温 度 条件 。在 不 加 热 的 条 件 下 ， 现 反 应 较 慢 ， 发 溶 解 反 应进 行 得 不彻 底 ； ９ 在 ０℃ 时 ， 不加 热 条 件 相 与 比， 反应 速 度有 一 定 的提 高 ， 仍有 部 分 不 溶 物 ； 但 在 煮沸条件（ 温度 约 为 １ ０℃ ） ，０ｍｉ １ 下 １ ｎ内废 铝渣 基 本 完 全 溶 解 。 故 选 择 铝 渣 溶 解 的 加 热 温 度 为
图 ２ 硫 酸 加 入 量 对 产 品 中 （ １ 的 影 响 Ａ ） Ｏ
２ ３ １ 净水 ． ．
从 图 ２可知 ， 如果 硫 酸加入 量 不足 ， 则反 应不 完 全 ， 液体硫 酸铝 产 品 中有效成 分 降低 ； 使 随着 过量 酸 的加 入 ， 液体 硫 酸 铝 产 品 中 Ａｌ 的 含量 没 有 明 显 ０
２ １ ３ 加热 温度 ．．
色 度的测 定采 用 稀 释 倍数 法 ； 度 的测 定 采 浊
用 ＷＧ Ｚ一１ 字 式 浊 度 仪 ； ＯＤ 的测 定 采 用 微 波 数 Ｃ 消解 法 ； 三氧 化二 铝 的测定参 照 文献 ［ ］ ４。
２ 结果 与讨 论
２ １ 废 铝渣 溶解条 件 的优化 ． 通过 正交 实验 对影 响废 铝渣 溶解 的 因素进行 筛
１ ２ 试 剂与 仪器 ．
化 １ 然后 液 渣 分离 ， ｈ， 即制得 聚合硫 酸铝 （ Ａ ） 其 ＰＳ ， 性 能 指标 见表 ２ 。
废铝 渣
试 剂 ： 酸钠 、 碳 有机 添 加 剂 、 硫 酸 、 藻 土 ， 浓 硅 均 为 分析 纯 ； 聚合氯 化铝 （ ＡＣ） 固体 ， Ｐ ， 山东 淄博 。
技 术 的成熟 和 发展 ， 用 废 铝 渣 制 备 高 附 加 值 的 絮 利
凝 剂 是一种 更 加经 济合 理 的综 合 利用 途径 。
ｌ 实 验 部 分
１ １ 原 料 ．
废 铝渣 取 自山 东某 铝 材 厂 前 处 理 工 艺 ， 化 学 其 成 分见 表 １ 。
表 １ 废铝渣 的化学成分
型水处理剂——聚合硫酸铝 （ ＡＳ 。用 Ｐ Ｓ与聚合氯化铝 （ Ａ 进 行絮凝 对 比实验 ， Ｐ ） Ａ Ｐ Ｃ） 结果 表明 ， 于 对
硅 藻 土 浊 度 水 、 源 水 和工 业 废 水 等 ， Ａ 水 Ｐ Ｓ比 Ｐ Ｃ 具 有 更 优 异 的 除 浊 、 色 、 除 Ｃ Ｄ 和 悬 浮 物 的 效 Ａ 脱 去 Ｏ
地 ， 且其渗 出液 还会 污染 地下 水体 ， 环境造 成危 而 对 害 。但 废铝 渣 中含 有大 量 的有 效成 分 氧化 铝 ， 很 是 好 的工业 原 料 来 源 。 目前 用 于 炼 铝 的 高 品 质 铝 土 矿、 高岭 土等 矿物 资源 相对 短缺 ， 且这类 矿物 资源 而 存在 着冶炼 困难 、 出率 低 、 耗 高 的 弊 端 。 ； 含 溶 能 。而
１ ０℃ 。 １
选 ， 出了影 响液 体硫 酸 铝 制 备 的 主 要 因素 是 硫 酸 选 加入 量 、 加 入量 和反应 温度 ， 水 然后 对 主要 影响 因素 进行 条件 实验 ， 选取 最佳 的工 艺条 件 。
２ １ １ 硫 酸加 入量 ．．
分别 用 硫 酸 实 际 加 入 量 与 理 论 加 入 量 比 为