本發(fā)明屬于清潔生產(chǎn)和資源再利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用鋁型材加工廢液生產(chǎn)聚合硫酸鋁的方法。

背景技術(shù)：

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)地飛速發(fā)展，鋁型材在軌道交通、建筑等工業(yè)領(lǐng)域的使用量大幅增加，其產(chǎn)量也呈逐年上升的趨勢(shì)。

生產(chǎn)鋁型材的主要工藝為模具擠出成型，當(dāng)型材擠出后，模具腔中剩余的鋁合金通常采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~30%的氫氧化鈉溶液在加熱的條件下溶出，從而產(chǎn)生大量的含鋁堿性廢液。

這種含鋁堿性廢液中的主要成份是偏鋁酸鈉和氫氧化鈉的混合液，其它成份是鋁合金中金屬離子的氫氧化物；偏鋁酸鈉和氫氧化鈉以離子形式存在，鋁合金中金屬離子的氫氧化物以沉淀的形式懸浮在廢液中。

目前，對(duì)于這種廢液還沒有良好的處理辦法，由于這種廢液具有很強(qiáng)的腐蝕性且對(duì)環(huán)境影響較大，不能直接排放。同時(shí)，廢液中的偏鋁酸鈉很不穩(wěn)定，長期存放也有安全隱患。隨著鋁型材產(chǎn)量的不斷增加，這種廢液的如何處理成為影響鋁型材安全、清潔生產(chǎn)的一大難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用鋁型材加工廢液生產(chǎn)聚合硫酸鋁的方法，旨在資源化利用含鋁堿性廢液，從而解決現(xiàn)在技術(shù)中含鋁堿性廢液影響環(huán)境和清潔生產(chǎn)的技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種利用鋁型材加工廢液生產(chǎn)聚合硫酸鋁的方法，該方法以鋁型材加工過程中產(chǎn)生的含鋁堿性廢液為原料，分別制成固體Al(OH)₃和NaAlO₂溶液，再將固體Al(OH)₃制成Al₂(SO₄)₃溶液，最后將NaAlO₂溶液、Al₂(SO₄)₃溶液和磷酸溶液共混、煮解得到聚合硫酸鋁。鋁型材加工過程中產(chǎn)生的含鋁堿性廢液中主要成分為NaAlO₂和NaOH，其中還有少量的以沉淀的形式存在的金屬氫氧化物。

具體包括以下步驟：

1）將所述含鋁堿性廢液過200~800目篩，以去除其中含有的固體雜質(zhì)，得到除渣含鋁堿性廢液，備用。

2）取部分步驟1）得到的除渣含鋁堿性廢液并向其中通入二氧化碳，以使偏鋁酸鈉水解并生成氫氧化鋁沉淀，直到不再產(chǎn)生沉淀時(shí)，壓濾分離，得到固體Al(OH)₃和Na₂CO₃溶液，備用。

3）將步驟2）得到的固體Al(OH)₃溶解于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~40%的H₂SO₄溶液中，直至固體Al(OH)₃完全溶解，得到Al₂(SO₄)₃溶液，備用。

4）取另一部分步驟1）得到的除渣含鋁堿性廢液，向其中加入含鋁化合物或NaOH，使其中的鈉鋁元素的摩爾比為1：1.2~1.5，得到反應(yīng)液；再將反應(yīng)液加熱到50~80℃并保溫2~4h，冷卻到室溫，得到NaAlO₂溶液，備用。

5）將磷酸溶液與步驟3）得到的Al₂(SO₄)₃溶液、步驟4）得到NaAlO₂溶液共混成混合溶液，再將該混合溶液于65-80℃下煮解1~4h，然后冷卻至室溫，即得聚合硫酸鋁。

硫酸鋁，主要提供有效含量Al₂O₃， 磷酸作為聚合穩(wěn)定劑，可以防止局部過度聚合導(dǎo)致產(chǎn)品不穩(wěn)定。偏鋁酸鈉主要作為聚合劑，可以提高聚合度，同時(shí)因其含有一定量的鋁，可以提高所得產(chǎn)品中有效成分Al₂O₃含量。

此外，還可以包括步驟6）：檢測(cè)步驟2）得到的Na₂CO₃溶液的濃度，并按摩爾比1：1加入生石灰，使之生成CaCO₃沉淀和NaOH溶液，然后抽濾分離，得到固體CaCO₃和NaOH溶液；NaOH溶液供步驟4）加入時(shí)使用。固體CaCO₃也可以作為工業(yè)成品出售。

當(dāng)然將步驟2）得到的Na₂CO₃溶液也可以有其他處理方式，比如將其在60~80℃下蒸發(fā)至恒重，得到固體Na₂CO₃，再用飽和Na₂CO₃溶液清洗該固體Na₂CO₃以去除其他可溶性鹽，然后于60~80℃下蒸發(fā)至恒重，得到工業(yè)純級(jí)Na₂CO₃，也就是通常說的純堿。

其中：步驟4）中所述的含鋁化合物可以為Al₂O₃，也可以是步驟2）得到的Al(OH)₃。

為了保證反應(yīng)向有利于生成NaAlO₂的方向移動(dòng)，步驟4）所述的反應(yīng)液中鋁的濃度應(yīng)小于50g/L。

為減少反應(yīng)用量和反應(yīng)容積，步驟5）中所用的磷酸最好采用高濃度磷酸，即質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于85%。

為保證反應(yīng)產(chǎn)率，步驟5）的混合溶液中Al₂(SO₄)₃、磷酸、NaAlO₂的質(zhì)量比為3~9∶0.05-0.1∶0.5-1.5。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明以含鋁堿性廢液為原料制備聚合硫酸鋁，將含鋁堿性廢液中的偏鋁酸鈉和氫氧化鈉資源化利用，全流程不產(chǎn)生新的廢液，實(shí)現(xiàn)了污染物零排放，保證了生產(chǎn)過程的清潔安全。

2、本發(fā)明以含鋁堿性廢液為原料制備聚合硫酸鋁這一絮凝劑，實(shí)現(xiàn)了污染物無害化處置和產(chǎn)品生產(chǎn)同步化，改變了污染物無害化處置是純投入項(xiàng)目的傳統(tǒng)模式，既保護(hù)了環(huán)境，也增加了經(jīng)濟(jì)收益，一舉兩得。

3、本發(fā)明用除渣含鋁堿性廢液制成的Al(OH)₃ 和NaOH可以用于制備NaAlO₂，極大地提高了原料的利用率，降低了成本。

4、本發(fā)明生產(chǎn)的聚合硫酸鋁的聚合度高，且長期穩(wěn)定不分層，此外，本發(fā)明方法原料易得，生產(chǎn)中無三廢問題，克服了目前生產(chǎn)聚合硫酸鋁工藝所得產(chǎn)品有效濃度不高、聚合度低、生產(chǎn)中廢渣量等問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程簡圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例一

以鋁型材加工過程中產(chǎn)生的含鋁堿性廢液為原料，該原料主要成分為NaAlO₂和NaOH，其中還有少量的以沉淀的形式存在的金屬氫氧化物。采用以下方法合成聚合硫酸鋁：

1）將所述含鋁堿性廢液過200目篩，以去除其中含有的固體雜質(zhì)，得到除渣含鋁堿性廢液，備用。

2）取部分步驟1）得到的除渣含鋁堿性廢液并向其中通入二氧化碳，以使偏鋁酸鈉水解并生成氫氧化鋁沉淀，直到不再產(chǎn)生沉淀時(shí)，壓濾分離，得到固體Al(OH)₃和Na₂CO₃溶液，備用。

3）將步驟2）得到的固體Al(OH)₃溶解于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的H₂SO₄溶液中，直至固體Al(OH)₃完全溶解，得到Al₂(SO₄)₃溶液，備用。

4）取另一部分步驟1）得到的除渣含鋁堿性廢液，向其中加入含鋁化合物或NaOH，使其中的鈉鋁元素的摩爾比為1：1.2且保證鋁的濃度小于50g/L，得到反應(yīng)液；再將反應(yīng)液加熱到80℃并保溫2h，冷卻到室溫，得到NaAlO₂溶液，備用。

5）將磷酸溶液與步驟3）得到的Al₂(SO₄)₃溶液、步驟4）得到NaAlO₂溶液共混成混合溶液，使其中Al₂(SO₄)₃、磷酸、NaAlO₂的質(zhì)量比為9∶0.05∶1.5；再將該混合溶液于65℃下煮解4h，然后冷卻至室溫，即得聚合硫酸鋁。

6）檢測(cè)步驟2）得到的Na₂CO₃溶液的濃度，并按摩爾比1：1加入生石灰，使之生成CaCO₃沉淀和NaOH溶液，然后抽濾分離，得到固體CaCO₃和NaOH溶液；NaOH溶液供步驟4）加入時(shí)使用，固體CaCO₃作為工業(yè)品出售。

所得聚合硫酸鋁指標(biāo)如下：氧化鋁11.02％，聚合度57.21％，pH3.58，密度1.61g/mL。

實(shí)施例二

以鋁型材加工過程中產(chǎn)生的含鋁堿性廢液為原料，該原料主要成分為NaAlO₂和NaOH，其中還有少量的以沉淀的形式存在的金屬氫氧化物。采用以下方法合成聚合硫酸鋁：

1）將所述含鋁堿性廢液過800目篩，以去除其中含有的固體雜質(zhì)，得到除渣含鋁堿性廢液，備用；

2）取部分步驟1）得到的除渣含鋁堿性廢液并向其中通入二氧化碳，以使偏鋁酸鈉水解并生成氫氧化鋁沉淀，直到不再產(chǎn)生沉淀時(shí)，壓濾分離，得到固體Al(OH)₃和Na₂CO₃溶液，備用；

3）將步驟2）得到的固體Al(OH)₃溶解于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的H₂SO₄溶液中，直至固體Al(OH)₃完全溶解，得到Al₂(SO₄)₃溶液，備用；

4）取另一部分步驟1）得到的除渣含鋁堿性廢液，向其中加入含鋁化合物或NaOH，使其中的鈉鋁元素的摩爾比為1： 1.5且保證鋁的濃度小于50g/L，得到反應(yīng)液；再將反應(yīng)液加熱到50℃并保溫4h，冷卻到室溫，得到NaAlO₂溶液，備用；

5）將磷酸溶液與步驟3）得到的Al₂(SO₄)₃溶液、步驟4）得到NaAlO₂溶液共混成混合溶液，使其中Al₂(SO₄)₃、磷酸、NaAlO₂的質(zhì)量比為3∶0.1∶0.5；再將該混合溶液于0℃下煮解1h，然后冷卻至室溫，即得聚合硫酸鋁。

所得聚合硫酸鋁指標(biāo)如下：氧化鋁10.55％，聚合度56.62％，pH4.01，密度1.35g/mL。

將步驟2）得到的Na₂CO₃溶液于60~80℃下蒸發(fā)至恒重，得到固體Na₂CO₃，再用飽和Na₂CO₃溶液清洗該固體Na₂CO₃，然后于60~80℃下蒸發(fā)至恒重，得到工業(yè)純級(jí)Na₂CO₃。

實(shí)施例三

以鋁型材加工過程中產(chǎn)生的含鋁堿性廢液為原料，該原料主要成分為NaAlO₂和NaOH，其中還有少量的以沉淀的形式存在的金屬氫氧化物。采用以下方法合成聚合硫酸鋁：

1）將所述含鋁堿性廢液過600目篩，以去除其中含有的固體雜質(zhì)，得到除渣含鋁堿性廢液，備用；

2）取部分步驟1）得到的除渣含鋁堿性廢液并向其中通入二氧化碳，以使偏鋁酸鈉水解并生成氫氧化鋁沉淀，直到不再產(chǎn)生沉淀時(shí)，壓濾分離，得到固體Al(OH)₃和Na₂CO₃溶液，備用；

3）將步驟2）得到的固體Al(OH)₃溶解于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的H₂SO₄溶液中，直至固體Al(OH)₃完全溶解，得到Al₂(SO₄)₃溶液，備用；

4）取另一部分步驟1）得到的除渣含鋁堿性廢液，向其中加入含鋁化合物或NaOH，使其中的鈉鋁元素的摩爾比為1：1.3且保證鋁的濃度小于50g/L，得到反應(yīng)液；再將反應(yīng)液加熱到60℃并保溫3h，冷卻到室溫，得到NaAlO₂溶液，備用；

5）將磷酸溶液與步驟3）得到的Al₂(SO₄)₃溶液、步驟4）得到NaAlO₂溶液共混成混合溶液，使其中Al₂(SO₄)₃、磷酸、NaAlO₂的質(zhì)量比為6∶0.08∶1；再將該混合溶液于70℃下煮解3h，然后冷卻至室溫，即得聚合硫酸鋁。

所得聚合硫酸鋁指標(biāo)如下：氧化鋁10.40％，聚合度53.81％，pH3.66，密度1.33g/mL。

取原木漿生化后加藥前廢水1000ml(COD：500，色度1000倍)，加入本實(shí)施例所得聚合硫酸鋁100g，進(jìn)行混凝試驗(yàn)，從出水效果(COD：92，色度55倍)可以看出，本發(fā)明方法所得聚合硫酸鋁能較好 地去除COD，脫色能力強(qiáng)，并且形成絮體較其他的密實(shí)。

本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動(dòng)。這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。