[發明專利]一種利用廢鋁灰制備結晶氯化鋁和水玻璃的方法

無效

• 申請號: 200910154795.0
• 申請日: 2009-12-07
• 公開（公告）號: CN101712482A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 李小忠;蘇曉梅;郭婷;葉群峰
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: C01F7/56
• 分類號: C01F7/56;C01B33/32
• 代理公司: 金華科源專利事務所有限公司 33103
• 代理人: 胡杰平

技術領域

本發明涉及廢物無害化和資源化的技術領域，特別是一種利用廢鋁灰制備結晶氯化鋁和水玻璃的方法。

背景技術

鋁灰是一種量大、污染嚴重的工業廢渣，主要來源于鋁生產、消費、廢鋁再生等環節。據統計，每生產1噸鋁，就要產生25～50千克的鋁灰。近年來，我國鋁生產能力及產量大幅度增加，僅2005年鋁的就達到750萬噸，這樣，每年將產生25萬噸鋁渣鋁灰。同時，由于在加工應用環節，每噸鋁仍將產生30～40千克鋁渣鋁灰。僅我國在消費環節每年將產生20萬～25萬噸鋁渣鋁灰。特別是廢鋁再生。廢鋁再生并重新加工成制品的回收率一般為75％～85％，再生1噸廢鋁將產生150～250千克鋁渣鋁灰。鋁制品報廢期大約15年，我國已進入廢鋁高回收期。資料報道截至2003年底，我國廢鋁積蓄量已達5320萬噸，在2010年之前，還將再積蓄約4300萬噸。如果這些廢鋁全部再生，僅此一項，將產生1500萬～2500萬噸鋁渣鋁灰。鋁灰的大量堆積，不僅造成資源的浪費，同時也造成環境的污染，因此，加強對鋁灰的綜合利用已勢在必行。

目前，鋁灰的綜合利用主要表現在：以鋁灰為原料合成聚合氯化鋁、生產多品種氧化鋁、生產公路材料的原料、生產棕剛玉等方面。

1、以鋁灰為原料合成聚合氯化鋁

聚合氯化鋁絮凝劑除存在鋁的單體及二聚體外，還存在著Al₁₃(分子式AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂⁷⁺)以及鋁的更高聚合形態，是一類新型、優質的無機高分子絮凝劑。以鋁灰為原料制備聚合氯化鋁的生產工藝有酸溶一步法、堿溶法和中和法。其中堿溶法和中和法制備的產品聚合氯化鋁含量均較低，難以推廣應用，酸溶一步法制備的產品聚合氯化鋁含量稍高，但該法合成產品的聚合度一般在40％以下，并且SiO₂及被玻璃微珠包裹的Al₂O₃、Fe₂O₃等由于難溶于酸而未被有效利用，鋁灰的溶出率很低，大量殘渣的廢棄進一步污染環境。

2、以鋁灰為原料生產多種氧化鋁

氧化鋁分為兩大類：一類是用作電解鋁生產的冶金氧化鋁，占氧化鋁產量的大多數；另一類為非冶金氧化鋁，包括非冶金用的氫氧化鋁和氧化鋁；用鋁灰制備氧化鋁一般有兩種途徑：一種是先制取鋁酸鈉溶液，再得氫氧化鋁經煅燒制取氧化鋁；另一種是鋁灰先制取氯化鋁然后加入堿化劑得氫氧化鋁制備氧化鋁。由于SiO₂及被玻璃微珠包裹的Al₂O₃、Fe₂O₃等難溶于酸而未被有效利用，鋁灰的溶出率很低，使得利用鋁灰制備氧化鋁存在著能耗大、操作過程復雜、難以實現等缺點。

3、以鋁灰為原料生產公路路面鋪設的材料

將鋁灰與硅石粉混合，在1350℃燒結，即制成鋪設路面的材料，其硬度是普通路面材料的1.5倍，抗滑能力是普通路面材料的1.2倍，但目前我國廢棄鋁灰的利用途徑和利用技術還非常落后，以鋁灰為原料生產路面鋪設材料還未能廣泛推廣。

4、以鋁灰為原料生產棕剛玉

剛玉是工業上廣泛應用的人造磨料，主要用于制造模具和耐火材料。利用預處理的鋁灰為原料，以無煙煤作還原劑、鐵屑作沉淀劑生產棕剛玉，所得產品指標達到二級產品指標(88％氧化鋁)。該方法的不足在于：預處理工藝不但增加了生產成本，而且造成環境污染，同時，此工藝所需的原料鋁灰是經過提取堿式氯化鋁的鋁灰，不具普遍性。

綜上所述，雖然鋁灰的鋁含量較高(Al₂O₃：43-75％)，但由于部分鋁被玻璃微珠包裹，且部分鋁與硅以晶體的形式存在于鋁灰中，這就限制了鋁灰的資源化再利用，從而不僅造成資源的浪費，同時也造成環境的污染。

發明內容

本發明的目的是針對現有的鋁灰綜合利用中所存在的工藝復雜、成本較高、易造成二次污染的不足之處，提供一種工藝簡單、殘渣量少、成本低、污染少的以鋁灰為原料生產結晶氯化鋁和水玻璃的方法。

本發明所采用的技術方案是通過如下方式完成的：一種利用廢鋁灰制備結晶氯化鋁和水玻璃的方法，具體步驟如下：

(1)對鋁灰進行預處理；

(2)將預處理后的鋁灰與Na₂CO₃混合均勻；