專利名稱：一種富水氫氧化鋁污泥的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種富水氫氧化鋁污泥的處理方法，具體地說(shuō)涉及一種利用冷凍融解和流化干燥集成技術(shù)對(duì)富水氫氧化鋁污泥的處理方法。
背景技術(shù)：
隨著煉鋁與鋁材加工工業(yè)的迅猛發(fā)展，在鋁業(yè)型材加工氧化著色過程中要排出大量的含水量約90％的富水氫氧化鋁絮凝狀膠體污泥，不僅使鋁資源造成浪費(fèi)，而且也沒有一個(gè)合適的處理方式，還會(huì)引起更嚴(yán)重的二次污染。目前來(lái)說(shuō)，這些富水氫氧化鋁污泥仍沿用制備鋁系列凈水劑或挖坑填埋的兩種傳統(tǒng)處理方式。第一種方式制備的鋁系列凈水劑會(huì)導(dǎo)致在處理過程中使水中鋁含量的增加與超標(biāo)，被人過量攝入后會(huì)引起腦組織受損、甲亢、骨質(zhì)硬化、老年性癡呆癥等，嚴(yán)重地影響著人類的健康與生存，同時(shí)也會(huì)引起魚類的中毒與致死；因此，許多發(fā)達(dá)國(guó)家早已對(duì)飲用水的鋁含量作了嚴(yán)格＜0.05mg/L的規(guī)定，我國(guó)在2000年才首次提出＜0.2mg/L的標(biāo)準(zhǔn)。第二種填埋的方式，更是潛在的鋁污染源，鋁將不可避免地滲入江河或地下水，必然會(huì)對(duì)環(huán)境造成更大的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效脫水、無(wú)污染的利用冷凍融解和流化干燥集成技術(shù)對(duì)富水氫氧化鋁污泥的處理方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的第一階段—冷凍融解階段富水污泥在-10℃～-30℃冷凍環(huán)境溫度條件下，污泥內(nèi)部以不同形式存在的非純水分將經(jīng)歷冷卻、相變與深冷三個(gè)階段。其中相變階段為由起始凍結(jié)溫度到終結(jié)凍結(jié)溫度之間的階段，即凍結(jié)溫度范圍。由于污泥表層溫度更低首先結(jié)冰，而后在蒸氣壓差(水＞冰)的作用下內(nèi)層水向冰晶移動(dòng)，形成較大冰晶，同時(shí)顆粒被排擠逐漸向內(nèi)層移動(dòng)并相互凝集發(fā)生粗大化，直至污泥全部凝固則相變結(jié)束。污泥凍結(jié)程度的重要控制指標(biāo)就是使污泥達(dá)到其液相完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔鄷r(shí)的終結(jié)凍結(jié)溫度。因此需根據(jù)富水氫氧化鋁污泥的特性，首先要實(shí)驗(yàn)確定其起始凍結(jié)溫度、終結(jié)凍結(jié)溫度與相變溫度范圍，然后在污泥內(nèi)層最高溫度達(dá)到略過終結(jié)凍結(jié)溫度時(shí)結(jié)束凍結(jié)，從工業(yè)實(shí)際和節(jié)省操作費(fèi)用出發(fā)，這一凍結(jié)過程可將薄層污泥連續(xù)置于一多流程多段不銹鋼輸送傳送帶凍結(jié)裝置內(nèi)停留30分鐘～60分鐘內(nèi)完成。然后在最后一段被刮刀剝離后送入常溫水融解槽中進(jìn)行凍結(jié)污泥的融解脫水過程，此時(shí)凍結(jié)污泥的冰層逐漸融解為水溶液，污泥中已被凍結(jié)產(chǎn)生粗大化的固體顆粒氫氧化鋁凝聚體及自由水被釋放出來(lái)，此時(shí)脫水率可達(dá)50％～60％左右，而氫氧化鋁污泥不會(huì)再返回膠體狀態(tài)，至此完成了富水氫氧化鋁污泥冷凍融解高效脫水與粒子粗大化的目的。在融解槽中被融解污泥的沉淀物可經(jīng)低真空抽濾或壓榨而制成融解氫氧化鋁污泥濾餅濕料。
第二階段—流化干燥階段融解氫氧化鋁污泥濾餅濕料經(jīng)螺旋加料器或星形加料器送入一多隔板式的惰性料子或終干物料的流化床內(nèi)與來(lái)自工業(yè)鍋爐或其它工業(yè)裝置排放的70℃～90℃廢熱煙氣進(jìn)行直接換熱，在30分鐘內(nèi)被干燥為干式氫氧化鋁污泥中間產(chǎn)品從流化床帶出或溢流收集。流化床中惰性粒子或終干物料的加入起到使?jié)窳掀普?、良好流化、載體傳熱、濕料表面更新和加快干燥速率的促進(jìn)作用。流化床中多隔板的設(shè)置系根據(jù)床中原料的濕度來(lái)靈活調(diào)節(jié)不同隔板區(qū)中的干燥程度以提高總的干燥效率。流化床的干燥介質(zhì)70℃～90℃廢熱煙氣的應(yīng)用使工業(yè)生產(chǎn)裝置中的排放廢熱得到充分而又合理的利用，達(dá)到節(jié)能降耗，使操作總費(fèi)用降低的作用。
本發(fā)明的處理方法包括如下步驟(1)將富水氫氧化鋁污泥滾壓成薄片后進(jìn)入一冷凍溫度為-10℃～-30℃的多流程多段傳送帶式凍結(jié)裝置，進(jìn)行冷凍30-60分種；(2)冷凍后的富水氫氧化鋁污泥被剝離后進(jìn)入常溫水融解槽進(jìn)行脫水，并經(jīng)低真空過濾或壓榨制得融解污泥濾餅濕料；(3)將濕料進(jìn)入流化床內(nèi)，在70℃～90℃的工業(yè)廢氣作用下進(jìn)行干燥30～60分鐘，制得干式氫氧化鋁污泥產(chǎn)品。
如上所述的冷凍裝置至少是兩流程兩段傳送帶組成的冷凍裝置。
如上所述的流化床是多隔板熱載體流化床干燥器。
如上所述的流化床內(nèi)采用惰性粒子或干式污泥產(chǎn)品作為熱載體。
本發(fā)明的具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)利用污泥冷凍融解的最大特點(diǎn)，與傳統(tǒng)蒸發(fā)干燥相比，水的凝固熱僅為蒸發(fā)熱的1/6.8，比傳統(tǒng)烘干技術(shù)處理等量污泥要明顯節(jié)能。
(2)污泥冷凍過程利用水冰之間蒸氣壓差的推動(dòng)力，可將污泥的外部水、內(nèi)部水與間隙水脫除，使脫水效果提高；同時(shí)，污泥顆粒相互凝集發(fā)生粗大化而又被脫色增白，即使在融解過程中也不會(huì)返回膠體狀態(tài)。
(3)污泥冷凍很容易采用薄層分布在一冷凍溫度-15℃，冷凍時(shí)間30-60min的多流程多段帶式凍結(jié)裝置內(nèi)完成，多流程多段帶式既可節(jié)省冷凍空間，結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)又操作容易，經(jīng)濟(jì)合理。
(4)融解污泥濾餅濕料的流化干燥是利用工業(yè)生產(chǎn)裝置的70℃～90℃廢熱煙氣來(lái)完成，這些余熱的合理與充分利用優(yōu)化了能量循環(huán)與降低總生產(chǎn)成本。
(5)流化床中采用惰性粒子或終結(jié)干料作為熱的載體不僅可使?jié)窳掀普巢a(chǎn)生良好的流化，而且又加速濕料表面更新以提高其干燥速率，在30min內(nèi)干燥階段即可完成。
(6)多隔板流化床中多隔板的設(shè)置可根據(jù)不同濕度的濕料進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)隔板區(qū)中的干燥程度以提高總的干燥效率。
(7)冷凍融解—流化干燥有效的集成與組合是科學(xué)地利用了水—冰之間物理性能的巨大差異，根據(jù)節(jié)能降耗的優(yōu)化原則，首次提出用于富水氫氧化鋁污泥的處理過程。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1含水90％富水Al(OH)3污泥先被滾壓成薄片落入冷凍環(huán)境溫度為-15℃的多流程多段不銹鋼傳送帶式凍結(jié)裝置中的第一段傳送帶上，在向前傳送過程中表而發(fā)生凍結(jié)，而后在傳送帶終端又被刮刀剝離落入反向傳送的第二傳送帶上，污泥被更新的表面又在第二段傳送過程中凍結(jié)，如此反復(fù)循環(huán)40分鐘時(shí)從最終傳送帶末端被刮刀剝離后排出該凍結(jié)裝置，排出的凍結(jié)污泥被傳送入常溫水融解槽，經(jīng)融解脫水約50～60％后的污泥沉淀物從槽底流出，用泥漿泵打入壓濾機(jī)被壓成污泥濾餅濕料；然后該污泥濾餅濕料用螺旋加料器供入多隔板熱載體流化干燥器中被來(lái)自工業(yè)裝置排出的70℃～90℃的廢煙氣余熱所干燥，流化床中的熱載體為惰性粒子砂粒或終干物料，濕料經(jīng)30min干燥后從流化床旁邊溢流而出即為合格的干式Al(OH)3中間產(chǎn)品(含水＜15％)，可作為產(chǎn)品銷售或進(jìn)一步鍛燒為Al2O3，又成為鋁電解冶煉的原料，從而完成了這一系統(tǒng)的鋁的綠色循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種富水氫氧化鋁污泥的處理方法，其特征在于處理方法包括如下步驟(1)將富水氫氧化鋁污泥滾壓成薄片后進(jìn)入一冷凍溫度為-10℃～-30℃的多流程多段傳送帶式凍結(jié)裝置，進(jìn)行冷凍30-60分種；(2)冷凍后的富水氫氧化鋁污泥被剝離后進(jìn)入常溫水融解槽進(jìn)行脫水，并經(jīng)低真空過濾或壓榨制得融解污泥濾餅濕料；(3)將濕料進(jìn)入流化床內(nèi)，在70℃～90℃的工業(yè)廢氣作用下進(jìn)行干燥30～60分鐘，制得干式氫氧化鋁污泥產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的一種富水氫氧化鋁污泥的處理方法，其特征在于所述的冷凍裝置至少是兩流程兩段傳送帶組成的裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的一種富水氫氧化鋁污泥的處理方法，其特征在于所述的流化床是多隔板熱載體流化床干燥器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種富水氫氧化鋁污泥的處理方法，其特征在于所述的流化床內(nèi)采用惰性粒子或干式污泥產(chǎn)品作為熱載體。
全文摘要
一種富水氫氧化鋁污泥的處理方法，將富水氫氧化鋁污泥滾壓成薄片后進(jìn)入一冷凍溫度為－10℃～－30℃下的多流程多段傳送帶式凍結(jié)裝置，冷凍30分鐘～60分鐘；冷凍后的富水氫氧化鋁污泥被剝離后進(jìn)入常溫水融解槽進(jìn)行脫水，并經(jīng)低真空過濾或壓榨制得融解污泥濾餅濕料；將濕料進(jìn)入多隔板熱載體流化床內(nèi)，在70℃～90℃的工業(yè)廢氣作用下進(jìn)行干燥30－60分鐘，制得干式氫氧化鋁污泥產(chǎn)品。本發(fā)明具有操作容易，耗能少，成本低，無(wú)污染等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F11/20GK1398800SQ0210061
公開日2003年2月26日 申請(qǐng)日期2002年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月25日
發(fā)明者張濟(jì)宇, 唐鳳翔, 萬(wàn)晉 申請(qǐng)人:福州大學(xué)