申请日2013.01.18
公开(公告)日2014.07.23
IPC分类号C01F7/74; C02F1/64; C02F1/58; C01G49/14
摘要
本发明公开了一种粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水的回收利用方法，是利用炼钢过程中排出的废钢渣处理粉煤灰酸法提取氧化铝产生的污水，回收其中氧化铝和氧化铁，并消耗酸溶液，属于含铝废酸和固体废弃物的联合回收利用技术领域。该方法首先以一定固液比例(污水与废钢渣比例以mL∶g为基准)将废钢渣加入到污水中;操作温度为50-100℃，反应时间为1-3h;反应中产生的氢气回收，用于为反应提供热源;固液分离、联合除杂、结晶、煅烧，获得氧化铝和氧化铁固体;固液分离的滤渣可掺杂到废钢渣中，掺杂比例为1-10∶1(废钢渣∶滤渣)，实现循环利用。本发明利用炼钢过程中排出的废钢渣处理粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水，以废治废，实现了液固废弃物的联合治理和资源回收。
权利要求书
1.一种粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水回收利用方法，其特征在于，利用炼钢过程中排出的 废钢渣处理粉煤灰酸法提取氧化铝产生的污水，回收其中氧化铝和氧化铁，并消耗酸溶液。
2.按照权利要求1所述的粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水回收利用方法，其特征在于，包括 以下顺序和步骤：
步骤一、以液固比为20-5∶1(污水与废钢渣比例以mL∶g为基准)将废钢渣加入到污水 中，搅拌均匀，加入到反应釜中;
步骤二、在一定温度下反应一段时间;
步骤三、将反应后的溶液进行过滤、联合除杂、结晶，获得硫酸铝和硫酸铁溶液;有硫 酸铝和硫酸铁的分离及转化为相应氧化物是公知技术，不再累述。
3.根据权利要求2所述粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水回收利用方法，其特征在步骤一中反 应釜带有导气管和集气装置。
4.根据权利要求2所述粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水回收利用方法，其特征在步骤一中污 水中铝离子浓度在0.1-0.3mol/L。
5.根据权利要求2所述粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水回收利用方法，其特征在步骤一中硫 酸浓度为1-20%。
6.根据权利要求2所述粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水回收利用方法，其特征在步骤二中反 应温度为50-100℃，反应时间为1-3h。
7.根据权利要求2所述粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水回收利用方法，其特征在步骤三中过 滤得到的滤渣按一定比例掺杂在废钢渣中，循环利用。
8.根据权利要求3所述粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水回收利用方法，其特征在于，收集的 氢气用于为权利要求2中的反应提供热源。
9.根据权利要求7所述粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水回收利用方法，其特征在于，其掺杂 的比例为1-10∶1(废钢渣∶滤渣)。
说明书
一种粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水的回收利用方法
(一)技术领域
本发明属于一种粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水的回收利用方法，特别涉及污水和固体 废弃物的联合回收利用技术领域。
(二)背景技术
我国是世界上火力发电最大的国家，也是粉煤灰排放量最大的国家，近年来，我国电力 工业发展迅速，火电发电总量也迅速增加，因而，粉煤灰的排放量也在逐年增加。
由于粉煤灰中含有较高的Al2O3，含量一般可达到20%～40%，最高可达50%以上，可代替 铝土矿成为一种很好的氧化铝资源，因此从粉煤灰中提取氧化铝的技术受到越来越多得关注 和研究。我国处理粉煤灰的方法主要有酸浸法、碱熔法。其中酸浸法相对于碱熔法较为灵活， 二次残渣较少，且容易实现粉煤灰中硅与铝、铁的彻底分离，成为粉煤灰提取氧化铝研究的 热点领域。但在酸法提取氧化铝过程中产生大量含铝酸液，如果直接排放不仅会造成资源的 浪费，还会对环境造成很大的破坏。
废钢渣是炼钢工程中排出得废渣，其排出量约占粗钢渣产量的15-20%。目前我国每年产 钢近2亿吨，钢渣产量约8300万吨，加之多年来堆存未处理的钢渣2亿多吨，占地近3亿亩。钢 渣的堆存，不仅占用大量耕地，同时污染环境，所以最佳出路就是开发钢渣的综合利用，变 废为宝。
文献检索表明，目前尚没有公开利用废钢渣来处理粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水的回 收利用方法。
(三)发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种粉煤灰酸法提取氧化铝技术污 水的回收利用方法。
本发明是利用炼钢过程中排出的废钢渣处理粉煤灰酸法提取氧化铝产生的污水，回收其 中氧化铝和氧化铁，并消耗酸溶液。其关键在以废治废，不仅解决粉煤灰酸法提取氧化铝过 程中产生的含铝废酸，同时综合利用了炼钢过程中产生的废钢渣，提取其中丰富的资源，减 少环境污染。
本发明技术解决方案是：
粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水回收利用方法是通过以下技术方案实现的：
将炼钢过程中排出的废钢渣加入到粉煤灰酸法提取氧化铝产生的含铝污水中，加热反应， 废钢渣中得氧化物和污水中的酸反应，生成相应的硫酸盐和氢气，收集氢气为反应提供热量。 反应结束后经固液分离、联合除杂、结晶、煅烧等过程，得到氧化铝和氧化铁。固液分离后 的滤渣按一定比例掺杂到废钢渣中，充分利用，减少固体废物的排放。
其步骤为：
(1)原料准备：粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水中铝离子浓度在0.1-0.3mol/L，硫酸 浓度为1-20%;
(2)以液固比为20-5∶1(污水与废钢渣比例以mL∶g为基准)将废钢渣加入到污水中， 搅拌均匀，加入到反应釜中;
(3)在反应温度为50-100℃下反应1-3h;并收集反应产生的气体，气体用于为反应 提供热源;
(4)将反应后的溶液进行过滤、联合除杂、结晶，获得硫酸铝和硫酸铁溶液;有硫酸 铝和硫酸铁的分离及转化为相应氧化物是公知技术，不再累述。
过滤得到的滤渣按一定比例掺杂在废钢渣中，掺杂比例为1-10∶1(废钢渣∶滤渣)循环 利用。
(四)具体实施方式
下面结合实际事例作进一步详细说明：
实例一
(1)原料准备：粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水中铝离子浓度在0.13mol/L，硫酸浓 度为6.7%;
(2)取上述污水100mL，废钢渣5g，将废钢渣加入到污水中，搅拌均匀，加入到反 应釜中;
(3)在反应温度为60℃下反应1h;
(4)将反应后的溶液进行过滤、联合除杂、结晶，获得硫酸铝和硫酸铁溶液;有硫酸 铝和硫酸铁的分离及转化为相应氧化物是公知技术，不再累述。
该条件下污水中硫酸浓度降到0.5%以下，铝的回收率达到85.0%，铁的回收率达到82.9%。
实例二
(1)原料准备：粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水中铝离子浓度在0.21mol/L，硫酸浓 度为11.4%;
(2)取上述污水100mL，废钢渣10g，将废钢渣加入到污水中，搅拌均匀，加入到反 应釜中;
(3)在反应温度为70℃下反应1.5h;
(4)将反应后的溶液进行过滤、联合除杂、结晶，获得硫酸铝和硫酸铁溶液;有硫酸 铝和硫酸铁的分离及转化为相应氧化物是公知技术，不再累述。
该条件下污水中硫酸浓度降到0.5%以下，铝的回收率达到86.3%，铁的回收率达到84.1%。
实例三
(1)原料准备：粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水中铝离子浓度在0.27mol/L，硫酸浓 度为16.3%;
(2)取上述污水100mL，废钢渣15g，将废钢渣加入到污水中，搅拌均匀，加入到反 应釜中;
(3)在反应温度为90℃下反应2.5h;
(4)将反应后的溶液进行过滤、联合除杂、结晶，获得硫酸铝和硫酸铁溶液;有硫酸 铝和硫酸铁的分离及转化为相应氧化物是公知技术，不再累述。
该条件下污水中硫酸浓度降到0.5%以下，铝的回收率达到90.4%，铁的回收率达到87.3%。
实例四
(1)原料准备：粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水中铝离子浓度在0.27mol/L，硫酸浓 度为6.8%;
(2)取上述污水100mL，废钢渣15g，将废钢渣加入到污水中，搅拌均匀，加入到反 应釜中;
(3)在反应温度为70℃下反应2h;
(4)将反应后的溶液进行过滤、联合除杂、结晶，获得硫酸铝和硫酸铁溶液;有硫酸 铝和硫酸铁的分离及转化为相应氧化物是公知技术，不再累述。
该条件下污水中硫酸浓度降到0.5%以下，铝的回收率达到89.1%，铁的回收率达到84.2%。
实例五
(1)原料准备：粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水中铝离子浓度在0.13mol/L，硫酸浓 度为6.7%;将实例三中的滤渣掺杂到废钢渣中，掺杂比例为5∶1(废钢渣∶滤渣);
(2)取上述污水100mL，废钢渣和滤渣的混合渣5g，将废钢渣和滤渣的混合渣加入 到污水中，搅拌均匀，加入到反应釜中;
(3)在反应温度为60℃下反应1h;
(4)将反应后的溶液进行过滤、联合除杂、结晶，获得硫酸铝和硫酸铁溶液;有硫酸 铝和硫酸铁的分离及转化为相应氧化物是公知技术，不再累述。
该条件下污水中硫酸浓度降到0.5%以下，铝的回收率达到84.5%，铁的回收率达到81.9%。
实例六
(1)原料准备：粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水中铝离子浓度在0.13mol/L，硫酸浓 度为6.7%;将实例三中的滤渣掺杂到废钢渣中，掺杂比例为1∶1(废钢渣∶滤渣);
(2)取上述污水100mL，废钢渣和滤渣的混合渣5g，将废钢渣和滤渣的混合渣加入 到污水中，搅拌均匀，加入到反应釜中;
(3)在反应温度为60℃下反应1h;
(4)将反应后的溶液进行过滤、联合除杂、结晶，获得硫酸铝和硫酸铁溶液;有硫酸 铝和硫酸铁的分离及转化为相应氧化物是公知技术，不再累述。
该条件下污水中硫酸浓度降到1%以下，铝的回收率达到82.4%，铁的回收率达到80.1%。
