專利名稱：用廢鋁灰制備鋁酸鈉的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用廢鋁灰制備鋁酸鈉的方法，也是一種鋁灰的無害化和資源化處理方法，屬廢渣處理環(huán)境保護技術領域，也屬無機化學化合物制備技術領域。
背景技術：
鋁灰中含有過氧化鋅等有害物質，屬于危險廢物，產生鋁渣的企業(yè)主要是黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)。以前鋁渣處理主要采用土法手工冶煉的方法提取金屬鋁，剩下90％的鋁灰送至其他企業(yè)做凈化劑的原料或就地填埋。由于鋁灰中含有大量的有害物質，不合理的回收利用或處理，都將給環(huán)境造成嚴重的二次污染。目前，上海在鋁渣處理方面有了新的發(fā)展，上海新格有色金屬有限公司出資1500萬元建成了年處理8噸以上的鋁渣處理系統(tǒng)，系統(tǒng)安裝完成后，可將上海地區(qū)的鋁渣統(tǒng)一回收，統(tǒng)一處理，這樣將大大提高處理能力且減少了二次污染。但是，鋁渣經磁選、球磨、篩分后，每年還會產生近1萬噸的粒度在100目以下的鋁灰，如何對鋁灰進一步安全地、合理地加以處理以及與環(huán)境友好地進行資源化利用，這將成為迫切需要解決的問題。
目前國內外處理鋁灰的方法主要是化學處理法和物理處理法。
化學處理法主要是用鹽酸或者硫酸處理鋁灰，使其中的鋁溶出，然后加入有機添加劑進行聚合反應，制成聚合氯化鋁或聚合硫酸鋁。聚合硫酸鋁是水處理領域中常用的絮凝劑。
物理處理法是將鋁灰與其他材料一起制成建筑或耐火用磚。在制成瓷磚或耐火磚的過程中往往需要高溫燒結，由于鋁灰中成分復雜，所以制成的瓷磚或耐火磚往往產生大量氣孔，其理化性能指標很難達到使用要求。鋁灰另外一個利用途徑是經過預處理后，再經高溫灼燒，制成α-氧化鋁，并可進一步添加配料后燒制成微孔陶瓷濾料。但是該法由于工藝復雜、設備投資甚高，不太適用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一是提供一種對廢鋁灰的無害化和資源化處理的方法。本發(fā)明的目的之二是提供一種用廢鋁灰制備鋁酸鈉的方法。
本發(fā)明是一種用廢鋁灰制備鋁酸鈉的方法，其特征在于具有以下的工藝過程和步驟(a)除氨處理在廢鋁灰中加入適量稀鹽酸，保持其pH值為5～7；加熱至80～100℃并保持沸騰2～3小時，使鋁灰中的氮化物完全轉化成氨氣被去除，氨氣回收；(b)脫水處理除氨后的鋁灰進行脫水至含水＜5％；(c)堿化處理在脫水后的鋁灰中加入NaOH，并攪拌；(d)浸出在上述經堿化處理的鋁灰中加入適量的水，并加溫浸出鋁酸鈉粗溶液；浸出溫度為65～100℃，浸出時間為1～2小時；(e)精制將浸出的鋁酸鈉粗溶液進行壓濾，并用活性炭吸附除去雜質，得到鋁酸鈉精制液；(f)制備穩(wěn)定飽和溶液取用10％濃度的NaOH來調節(jié)鋁酸鈉溶液中的Na2O與Al2O3的分子比(在線儀器測定)，使其達到1.2～1.6；獲得穩(wěn)定的鋁酸鈉飽和溶液；并加入穩(wěn)定劑，其加入量為上述飽和鋁酸鈉溶液重量的3‰～8‰；(g)析晶將上述飽和鋁酸鈉溶液加熱至130～150℃，脫去水分，得到無水鋁酸鈉晶體，產品轉化率為75％～85％。
本發(fā)明所用的廢鋁灰的化學成分為(wt％)Al2O360～67％SiO210～14％MgO 10～14％Fe2O32～5％CaO 2～4％ZnO 0.3～0.4％Cl 3～4％N0.5～1.0％本發(fā)明方法的特點和優(yōu)點如下(1)本發(fā)明工藝簡單，生產成本低；通過本發(fā)明方法，可將工業(yè)廢棄物鋁灰變廢為寶，將污染環(huán)境的工業(yè)垃圾變?yōu)橛杏玫脑牧?，實現(xiàn)了廢鋁灰的無害化和資源化處理。
(2)目前鋁酸鈉一般都是采用氫氧化鋁堿解法制備，該法生產成本較高，故本發(fā)明方法也可作為一種輔助方法來制備鋁酸鈉。
(3)本發(fā)明方法中，通過添加穩(wěn)定劑三乙醇胺，使鋁酸鈉飽和和溶液的長期儲存性能大大提高。
(4)鋁酸鈉作為一種重要的無機化工產品，廣泛用于水的凈化、玻璃和陶瓷蝕刻用的堿洗滌溶液抑制劑、造紙工業(yè)作填充劑、鋼表面處理保護劑等等。
具體實施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述于后。
實施例1本發(fā)明方法的具體工藝步驟如下(1)除氨處理將30克鋁灰放于反應釜內，加入濃度為0.01N的稀鹽酸100ml，加熱至80℃，并保持沸騰2小時，使鋁灰中的氮化物完全轉化成氨氣被去除，氨氣回收；(2)脫水處理除氨后的鋁灰進行脫水至含水＜5％；(3)堿化處理在脫水后的鋁灰中加入10克NaOH，并進行攪拌；(4)浸出在上述經堿化處理的鋁灰中，加入100ml去離子水，并加溫浸出鋁酸鈉粗溶液；浸出溫度為80℃，浸出時間為2小時；(5)精制將浸出的鋁酸鈉粗溶液進行壓濾，并用活性炭吸附除去雜質，得到鋁酸鈉精制液；(6)制備穩(wěn)定飽和溶液取用10％濃度的NaOH來調節(jié)鋁酸鈉溶液中的Na2O與Al2O3的分子比，使其達到1.5；獲得穩(wěn)定的鋁酸鈉飽和溶液；并加入穩(wěn)定劑三乙醇胺，其加入量為上述飽和鋁酸鈉溶液重量的5‰(7)析晶將上述飽和鋁酸鈉溶液加熱至130℃，脫去水分，得到無水鋁酸鈉晶體24.5g。
本實施例中所用的廢鋁灰的化學成分為(wt％)Al2O361.8％SiO210.5％MgO 10.7％Fe2O32.2％CaO 2.4％ZnO 0.38％Cl 3.7％N0.6％灼燒損失 7.72％經XRD分析，堿處理后所余殘渣為鎂硅氧化物和鈣鎂硅氧化物，以及極少部分沒有溶解的氧化鋁，這些成分的殘渣不會對環(huán)境造成任何污染，而且可以直接用于建筑材料的制備。
權利要求
1.一種用廢鋁灰制備鋁酸鈉的方法，包括制備鋁酸鈉液體產品和固體產品，其特征在于具有以下的工藝過程和步驟(a)物理處理；(b)浸出鋁酸鈉粗溶液；(c)溶液精制；(d)制備穩(wěn)定飽和溶液；(e)制備固體鋁酸鈉產品。
2.如權利要求1所述的一種用廢鋁灰制備鋁酸鈉的方法，其特征在于所述的廢鋁灰的化學成分為(wt％)Al2O360～67％SiO210～14％MgO 10～14％Fe2O32～5％CaO 2～4％ZnO 0.3～0.4％Cl 3～4％N0.5～1.0％
3.如權利要求1所述的一種用廢鋁灰制備鋁酸鈉的方法，物理處理包括鋁灰的篩分、除雜、除氨等處理；
4.如權利要求1所述的一種用廢鋁灰制備鋁酸鈉的方法，使用NaOH對處理后的鋁灰進行堿化處理，并浸出鋁酸鈉粗溶液；
5.如權利要求4所述的浸出鋁酸鈉粗溶液的方法，浸出溫度為65～100℃，浸出時間為1～2小時；
6.如權利要求1所述的一種用廢鋁灰制備鋁酸鈉的方法，要對鋁酸鈉粗溶液進行精制處理；
7.如權利要求6所述的精制鋁酸鈉粗溶液的方法，浸出的鋁酸鈉粗溶液需要進行壓濾、除雜處理，除雜處理是選用有吸附能力的材料如陶粒濾料、活性炭、活性磷灰石等去除溶液中的雜質；
8.如權利要求1所述的一種用廢鋁灰制備鋁酸鈉的方法，通過調整Na2O與Al2O3的分子比和添加穩(wěn)定劑，制備穩(wěn)定的飽和鋁酸鈉溶液；
9.如權利要求8所述的制備穩(wěn)定飽和鋁酸鈉溶液的方法，使用NaOH來調節(jié)Na2O與Al2O3的分子比在1.2～1.6范圍內(在線儀器測定)；
10.如權利要求8所述的制備穩(wěn)定飽和鋁酸鈉溶液的方法，添加穩(wěn)定劑使溶液保持穩(wěn)定，穩(wěn)定劑可以選擇三乙醇胺、聚乙烯醇、聚乙二醇等等，加入量為上述飽和鋁酸鈉溶液重量的3‰～8‰；
11.如權利要求1所述的一種用廢鋁灰制備鋁酸鈉的方法，飽和鋁酸鈉溶液加溫后析晶制備成鋁酸鈉晶體；
12.如權利要求11所述的制備鋁酸鈉晶體的方法，控制析晶溫度在130～150℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁灰的無害化和資源化的處理方法，也是一種用廢鋁灰制備鋁酸鈉的方法，屬廢渣處理環(huán)境保護技術領域，也是無機化學化合物制備技術領域。本發(fā)明方法的工藝步驟如下將廢鋁灰先進行除氨、脫水處理后，加入NaOH堿化，然后加入適量去離子水，在65～100℃下浸出鋁酸鈉粗溶液；然后進行壓濾，得到鋁酸鈉精制液；再用10％濃度的NaOH調節(jié)Na
文檔編號C01F7/04GK1927718SQ200610117078
公開日2007年3月14日 申請日期2006年10月12日 優(yōu)先權日2006年10月12日
發(fā)明者孫華, 翁妙昌, 陳瑋 申請人:上海上大珊爾環(huán)保科技有限公司