用废铝渣制取高效净水剂—碱式氯化铝的工艺研究.doc

用废铝渣制取高效净水剂一碱式氯化铝的工艺研究第10卷第2期1993年6月广东工学院JournalofGuangdonglnstituteofTechnologyVol」0 No.2Junel993式氯化铝的工艺研究周慧卿（环境与资源工程系）摘要\7驴，本文靓述了用两段酸溶法从废铝渣生产喊式氯化铝的试验研究•文 中阐碉了一段溶出中加酸当量比，盐酸浓度和反应时间等因素对铝渣中氧化铝的溶出率 和溶出液盐基度的影响以及二段溶出中铝渣投加比对溶出液盐基度的影响等.潘竺—鱼窿嗡一，乙刮碱式氯化铝（简张BAc）又称聚合氯化铝（PAc）它是一种无机高分子的多价聚合电解质混凝剂,是介于三氯化铝和氢氧化铝之间的一种中间水解 产物，其通过式为「A1.(oH)cle 一］，其中n=l〜5,inS10.碱式氯化铝具有优良的净水性能，净 化效率高，耗药量少，岀水浊度低，色度小，过滤性能好，操作方便，腐蚀性小，投加后无 需加碱等，生产碱式氯化铝的原料很多，按照来源的不同可分为两类•一类为直 接从矿山开采得来的含铝矿物原料，如Z铝土矿，牯土，高岭土和明矶石等•另一类是来 自工矿企业的废渣和部分化工，冶金产品或半成品，如:铝灰，煤肝石,幣煤灰，结晶氨氧化 铝,酸碱洗铝件废液等.近年来，铝材工业得到了很大的发展，尤其是在本省珠江三角洲一带 发展更为迅速，建成了许多规模不同的铝型材厂•铝型材生产过程中，其酸洗和着色 环节要产生大量废水•此废水经中和法及化学沉淀法处理，生成了大量废铝渣•此废铝渣 如不加处理，将会造成较严重的环境污染•本文主要探讨以此废铝渣作为原料,用两段 酸溶法制造碱式氯化铝•本工艺具有流程简单，投资少,生产费用低和产品质量好等优点, 并使这类废铝渣得到了彻底治理和综合利用，变废为宝，有较大的经济效益和环境效益.1工艺流程及原理收稿日期:1992—09 一 1566?广东工学院10卷本试验采用的工艺流程如图1所示.铝渣成品碱式氯化铝液体匿1制取碱式氯化铅工艺流程示意匿本试验采用了两段酸溶法进行铝渣的溶出，和采用了氨水中和法进 行盐基废的调整.过程的主要反应如下：段溶出反应：A120s—4HCI 〜AI2(OH)〜C1?—H2O二段溶出反应：A12oa+2HCI+AI2(OH)2cl'+H:O=2AI:(OH)sCla盐基度调整反应：AI2(oH)sCh+(n — 3)NHOH=AI2(oH)16 —+(n — 3)Nit4Cl2实验部分2」试验原料本试验采用某铝型材厂的废铝渣(本文称之为铝渣)作原料•铝渣的 主要成分见表L铝渣经磨碎，筛分，取一 40 B的粉料作试验.表1铝渣成分灼减()AlzOa()FezO3()SiO2()其它()34.2559.330.156.180.092期周慧卿:用废韬渣翩取高效净水荆——碱式氯化铝的工艺研 究?67?2.2试验操作方法木试验是在实验室进行的•取50克一 40目的铝渣于烧杯中,按不丽 的加酸当量比把定浓度的盐酸加入其中，在100.C水浴中加热,在搅拌下进行预定的 反应，然后进行过滤,并测定溶出液的氧化铝含量及盐基度等.3试验结果与讨论3.1 一段酸溶试验3.1.1加酸当量比对氧化铝的溶出率及溶出液赫基度的影响加酸当量比是溶出过程中加入的盐酸当量数同铝渣中氧化铝当量数之比.盐基度为碱式氯化铝分子中氢氧根与铝的当量百分比，即盐基度=X100 •式中[oH],[AI]为氢氧根离子和|铝离子的当量数.盐基度是碱式氯化铝的重要质量指标,它直接决定着产品的化学结构形态和性能•优质产品要求盐基度在55-75的范围内，此时产品的絮凝性最加酸当量比糊翱好二••图2加酸当量比与氧化韬溶出率和盐基度的关系把20浓度的盐酸，按各不屈的加酸当量比分别加进盛有50克铝渣的 烧杯中•在100.C水浴中搅拌反应4小时■过滤分离后，测定溶出液的氧化铝含量 及盐基度•图2为加酸当量比与氧化铝溶出率和盐基度的关系.由图2看出，氧化铝的溶出率随加酸当量比的增大而增大，而溶出液 的盐基度则随加酸当量比的增大面减少•这是因为加酸当量比较高吋,赞使铝渣中的 氧化铝更多地溶解出來，溶出液中的氧化铝含量也较高•但是•随着加酸当量比的增加，溶 液中的H离子浓度增大，面0H —离子浓度便减步，同时又由于A1离子浓度的增加•故使得盐基度降低•从图2中的两条曲线看出，当加酸当量比为1时,氧化铝的溶出率较高，但盐度度较低，当加酸当量比为0.5时•盐基度虽然较高，但溶出率却很低，如加酸当量比为0.8时•溶出率和盐基度都能得到兼顾3.1.2盐酸浓度对氧化铝溶出率和溶出液盐基度的影响.按加酸当量比为0.&改变盐酸浓度进行试验•其他条件与上述相同•盐酸浓度与氧化铝溶出率和溶出液盐基度的关系如图3所示.越瑚鼎盐酸浓度()图3盐酸浓度与氧化铝溶出率和盐基度的关系?68?广东工学院10卷从图3看出，随着盐酸浓度的增加,氧化铝的溶出率只稍有提高，而盐基度却增加得较大•但在试验过程中发现•盐酸浓度太高时，反应剧烈•酸的挥发损 失也大大增加，对操作，对环境均有不利影响;浓度太低时，不但盐基度降低，而且氧化铝 溶出度也降低•考虑到溶出率，盐基度及盐酸挥发等因素，以选用20的盐酸浓度为宜.3.1.3反应时间对氧化铝溶出率及溶出液盐基度的影响按加酸当量比为08盐酸浓度为20,改变反应时间进行试验•其他条 件与上述相同•试验结果如图4所示•从图4看岀，在反应前期，氧化铝的溶出率及 溶出液盐基度均随反应时间的一段溶出澄清液与新加入的铝渣反应在两段溶出中, 一段溶岀的目的是为了得到尽量高的氧化铝溶出率，使铝渣得到充分利用;二段溶出 是为得到尽量高的溶出液盐基度，使盐酸得到充分利用.在一段溶出液氧化铝含量一定的条件下，影响二段溶出液盐基度的 主要因素为铝渣投加比和反应时间•铝渣投加比为新加入的铅渣中与一段溶出液中 氧化铝含量之比•即铝渣投加比一3.2.1铝渣投加比对二段溶出液盐基度的影响以一段溶出条件为加酸当量比为08盐酸浓度为20,反应时间为6小 时所得到的溶出液进入二段溶出过程•二段溶出时，控制铝渣投加比为不同的数 值•在100〜C水浴中搅拌反应4小时，过滤分离，测定溶出液的盐基度•试验结果如图5所 示•从图5看出，二2期周慧卿用废铝渣制取高技净水荆——碱式氯化铝的工艺研 究?69?段溶出液盐基度随铝渣投加比的增加而增加•但当铝渣投加比大丁 l・d之后盐基度的增加不大，同时，铝渣投加比太大对溶出液的分离有不利的影响，故铝渣 投加比控制在1.4为宜.3.2.2反应时间对二段溶出液盐基度的影响按铝渣投加比为l・d,改变反应吋间进行试验•其他条件与上述相同. 试验结果如图6所示•从图6看出，二段溶出液盐基度随反应耐间的延长而增加，但 是,4小时以后，盐基度的增加很少,故二段溶出反应时间可取为4小时.拭翱铝渣投加比图5铝渣投加比,与二段溶出灌盐基度的关系醐翱反应吋间(小吋！图6反应时问与二段涪出灌盐基度的关系3.3盐基度调整通过以上二段溶出试验,所得到的溶出液其成分和性质如表2所示.表2二段溶出液的各项指标盐基度()3(%)比重pH承不溶钧(K.——实际的耗碱量与理论的耗碱量之比，一般为1.05}Kt 碱与氧化铝的当量之比；A——被调整溶液中氧化铝的含量,{P——被调整溶液的重量，公斤fB——成品溶液的盐基度・}b——被调整溶液的盐基度n 一碱的有效含量系数.本试验采用中和法调整盐基度，直接向二段溶出藏投加氨水,使盐基 度达到5575•盐基度调整后所得的碱式氯化铝产品指标如表3所示•各项指标均达到优质产品质量要求表3碱式氯化铝产品质量指标盐基度()AI2os()比重pH水不溶物(),55〜75>lO.ol.l5 一 1.253.0—5.0<l.o4结朿语(1) 以铝渣为原料，用盐酸一段溶出后再进行二段溶出,溶出澄清液经盐基度调整后可获得符台国家标准的液体碱式氯化铝产品.(2) 工艺流程简单可行,既解决了废铝渣污染的治理，又使它得到了综 合利用.参考文献E1］叶金奎，刘远法•碱式氯化铝新工艺•无机盐工业,1985{(10)tlO — u⑵袁伟光•关于聚合氯化铝的应用及发展意见•无机盐工 业,1984{(2);25—26［3］ 黄挂元•碱式氯化铝生产过程中碱化度的控毒|•无机盐工 业,1984;(5)t25［4］ 李润生•水处理新药剂——碱式氯化铝•北京t中国建筑出版 社,19851212期周慧卿;甩废铝渣制取高教净水荆——碱式氯化铝的工艺研究'7'TechnologicalStudyontheProductionofHighlyEffectiveWaterTreatingAgent-BasicAlumiumChloridefromWasteAluminumResidueZhouHuiqing(Dept.ofEnvironmentandResourcesEngineering)AbstractThispaperdescribesbench—scalestudiesOntheproductionOfbasicaluminu mchlorideformthewastealuminumresiduebytwo—stageacidleaching.ItstatestheeffectsOff eedingacide_quivalentratio.hydrochloricacidconcentrationandreactiontimeoNtheleac hingratioofalumi-nainaluminumresidueandbasicityintheleachingsolutionintheprimaryleac hing,andtheel ・fectoffeedingaluminumresidueratioonbasicityintheleachingsolutioninthesecondstageleaching ・Key words:leachingratio,basicity,wastealuminumresidue?齿轮箱孔系的智能检测装置曹育星郑开陆(机械工程系)齿轮箱体轴承孔系的尺寸及几何精度直接影响传动效率，噪音和寿命I因此检测孔系加工后的形位公差是生产中的重要环节•为了适应车间现场检测，并 满足检测几何量的要求,我们研制了一台简易型的机电一体化检测装置.装置的机械部分由定中V，形铁和检测轴构成,检测轴由无缝钢管制 成，轴上装有电感传感器与分度盘，它们的变换与放大电路均安装在捡测轴管内.测 量时检测轴在V形铁中旋转•各传感器直接接触所测孔的表面•产生出相应的测量信号, 分度盘电路产生分度脉冲•装置采用8031单片机，它根据分度脉冲信号对各传感器信号后,进行数据处理，计算出各种偏差值，与存于内存中的图纸公差值比 较，发出合格与否的信号,各种偏差值可以显示或打印•装置可借助键盘与E2PROM对各 环节产生的误差或非线性实现定期校正.装置定位简单，定标方便,误差校正方便，检测精度高，重量轻，功耗小, 工作可靠.（原文载t，92新加坡会议论文集第三卷》）。