一种利用废铝渣、铝灰生产聚氯化铝的工艺
技术领域
本发明涉及聚氯化铝生产方法技术领域，具体涉及一种利用废铝渣、铝灰生产聚氯化铝的工艺。
背景技术
氯化铝溶液的工业生产是在常温条件下用碳氯化法制取，化学反应式为(Al2O3+3C+3Cl2=△=2AlCl3+3CO）,或者用氧化铝和四氯化碳反应制备，化学反应式为（Al2O3+3CCl4==2AlCl3+3COCl2），实验室环境也有用铝和盐酸在常温条件下制备，其化学反应式为（2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑），在加热条件下可以加速制备。与工业生产相比，直接用铝锭和盐酸作为原料进行加工会直接产生氯化铝溶液和氢气，反应完全的话不会产生污染性气体，之所以不采用该种方式是因为氢气易爆炸，危险性过高，目前的设备和工艺无法满足安全生产的条件。铝灰、铝渣中含有金属铝，由于这些材料中杂质较多，加工难度大、而且产出率低，现有的铝渣等都是直接用作他用，造成了极大的浪费。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种废铝渣、铝灰生产聚氯化铝的工艺方法，包括铝渣处理、一次聚合反应、二次聚合反应、一次液处理、三次聚合反应等，废弃铝渣、铝灰经过多重加工处理后制作为滤饼、聚氯化铝溶液和聚氯化铝混浆，加工过程中产生的尾气集中处理后排放，通过对废铝渣、铝灰的充分利用，利用较低的成本产生了较大的效益。
本发明为解决上述问题提供的是一种利用废铝渣、铝灰生产聚氯化铝的工艺，包括以下步骤：
步骤一：铝渣处理，将计量仓内的铝渣输送到第一铝渣球磨机内进行一次球磨加工，一次球磨处理后的铝渣混合物由斗式提升机输送到第一铝灰筛分机内筛分为铝粒和一次铝灰；将一次铝灰输送到第二铝渣球磨机内进行二次球磨加工，二次球磨处理后铝渣混合物再由斗式提升机输送到第二铝灰筛分机内筛分为铝粒和二次铝灰，第一铝灰筛分机和第二铝灰筛分机筛分出的铝粒包装后出售，二次铝灰经物料输送泵输送到铝灰储存罐；
步骤二：一次聚合反应，将铝灰储存罐内的二次铝灰输送到一次反应罐内，同时向一次反应罐内加入防爆剂、稀硫酸、30%盐酸、水以及聚合调整剂进行一次聚合反应，聚合反应过程中一次反应罐内不断搅拌并通入0.6~0.8MPa的蒸汽，一次聚合反应生成聚合反应尾气一和去除有害位置的铝灰混合液，铝灰混合液输送到高回罐内，高回罐对铝灰混合液处理排出聚合反应尾气二；所述聚合调整剂为包括铝酸钙粉和氯酸钠粉的混合物，聚合调整剂通过斗式提升机输入计量罐，并由计量罐出料端设置的螺旋输送机输送到一次反应罐内，计量罐的顶部还安装有仓顶除尘器；
步骤三：二次聚合反应，将水、30%盐酸、铝酸钙粉、防爆剂以及高回罐内的铝灰混合液均加入二次反应罐内以进行二次聚合反应，二次聚合反应过程中二次反应罐不断搅拌同时通入自然风和0.6~0.8MPa的蒸汽，二次聚合反应生成聚合反应尾气三和一次液，一次液输送到一次液中转罐暂存；
步骤四：一次液处理，一次液中转罐内加水混合搅拌产生聚合反应尾气四排出，一次液中转罐内的一次液通过压滤泵通入第一板块压滤机内进行压滤处理产生滤液和滤渣以及聚合反应尾气四，滤液输送到中转槽并在中转槽内搅拌加工后输送到一次液储存罐储存，中转槽产生聚合反应尾气五；滤渣输入到洗渣罐进行水洗，滤渣水洗后通过第二板块压滤机处理产生无害渣、洗渣水和聚合反应尾气五，无害渣输送到尾渣暂存池暂存以用于制成滤饼，洗渣水输送到洗渣水储存池以备回用；
步骤五：三次聚合反应，一次液储存罐内的一次液和计量后输入到三次反应罐内，向三次反应罐内加入水、铝酸钙、30%盐酸以及防爆剂以进行三次聚合反应，通入高温蒸汽使三次反应罐内温度保持在100~105℃，反应时间2~3小时并且反应过程中不断搅拌，三次聚合反应产生液体产品、混浆产品以及聚合反应尾气六；液体产品输送到混浆中转槽内，在混浆中转槽加工处理后输送到第三板块压滤机压滤处理，第三板块压滤机产生成品液体PAC、聚合反应尾气七、滤渣和洗渣水，滤渣水洗后输送到滤渣暂存池以用于制作滤饼，洗渣水输送到洗渣水储存池以备回用，成品液体PAC输送到过滤液体成品中转槽进行中转处理，中转处理后的成品液体PAC输送到成品储存罐，所述过滤液体成品中转槽处理过程中产生聚合反应尾气八；混浆产品输送到混浆成品中转槽，在混浆成品中转槽处理后输送到混浆成品储存罐，混浆成品中转槽处理过程中产生聚合反应尾气八。
优选的，还包括以下步骤：
步骤六：聚合尾气一处理，向第一水循环罐内加入水和稀硫酸，稀硫酸通过水循环泵通入氨气吸收塔，将步骤二中的聚合反应尾气一通入氨气吸收塔内以进行初步处理，氨气吸收塔产生硫酸铵晶体并且排出二级尾气一，氨气吸收塔底部与第一水循环罐顶部通过回流管道连通以使氨气吸收塔内的溶液回流，定期将回流到第一水循环罐内的硫酸铵晶体清理回收，
步骤七：聚合反应尾气二、聚合反应尾气三和聚合反应尾气六的处理，向第二水循环罐内加水，第二水循环罐内的水通过水循环泵抽送到第一尾气吸收塔内，将步骤二产生的聚合反应尾气二、步骤三产生的聚合反应尾气三以及步骤五产生的聚合反应尾气六通入第一尾气吸收塔，第一尾气吸收塔底部与第二水循环罐通过回流管道连通，第一尾气吸收塔排出二级尾气二；
步骤八：聚合反应尾气四、聚合反应尾气五、聚合反应尾气七和聚合反应尾气八的处理，向第三水循环罐加水，第三水循环罐内的水通过水循环泵抽送到第二尾气吸收塔内，将步骤四产生的聚合反应尾气四和聚合反应尾气五、步骤五产生的聚合反应尾气七和聚合反应尾气八均通入第二尾气吸收塔，第二尾气吸收塔底部与第三水循环罐通过回流管道连通，第二尾气吸收塔排出二级尾气三；
步骤九：尾气集中处理，向第四水循环罐内供水和碱片以形成碱性溶液，第四水循环罐内的碱性溶液通过水循环泵抽送到第三尾气吸收塔内，将步骤六产生的二级尾气一、步骤七产生的二级尾气二以及步骤八产生的二级尾气三通入第三尾气吸收塔，第三尾气吸收塔底部与第四水循环罐通过回流管道连通，第三尾气吸收塔生成的气体直接排空。
进一步的，所述步骤二的一次聚合反应时间为6小时。
进一步的，所述步骤三中首先向二次反应罐内加入30%和水以将30%盐酸混合到含量为25%，加入试剂调节使二次反应罐内混合溶液的PH值为1.5~2.0、盐基度为+15~-20、波美度为25%左右、比重为1.2，铝灰混合液匀速加入二次反应罐内，反应时间为3~5小时；所述自然风由供风装置通入二次反应罐内，供风装置包括压缩风机和压缩风分配器，压缩风机安装在压缩风分配器的进风口以将自然风通过压缩分配器通入二次反应罐内。
进一步的，所述步骤五中，向三次反应罐内加入一次液、水以及高温蒸汽，使混合溶液波美度为16%、温度为85℃，加入铝酸钙调节混合溶液使其PH为3.5~3.8、波美度为26%，调节高温蒸汽供入的速率和温度使铝酸钙粉加料完成前混合液温度不超过100℃并且铝酸钙粉加料完成后混合液的温度为100~105℃，反应时间2小时。
进一步的，所述一次液匀速加入三次反应罐内，一次液加入三次反应罐的过程中对混合溶液匀速搅拌并实时监测混合液的状态，当一次液稀释至波美度为18%~20%、混合溶液温度为70℃时，同时向三次反应罐内加入步骤二产生的铝灰混合液，调节混合溶液的PH值为3.5~4.0、波美度为26%~30%，加入一次液和铝灰混合液的过程中同时加入防爆剂并通入高压自然风。
进一步的，所述步骤六中聚合反应尾气一从氨气吸收塔的底端通入塔内，稀硫酸从氨气吸收塔的侧壁上方通入塔内以使聚合反应尾气一与稀硫酸逆流接触；第一尾气吸收塔、第二尾气吸收塔和第三尾气吸收塔的进气端均位于外壁底端，三者的进水端均位于侧壁上方以使待处理气体与溶液逆流接触。
与现有技术相比本发明具有的有益效果有，将废弃的铝渣、铝灰重新利用，提升的材料的使用效率，同时因为废铝渣、铝灰成本低，故能产生更大的利润；工艺方法中每个步骤产生的尾气均收集，根据尾气的性质进行分级处理，最终符合规格后排放，降低了对环境的影响。
附图说明
图1是本发明中盐酸配置供给示意图；
图2是本发明中水配置供给示意图；
图3是本发明中一次铝灰加工示意图；
图4是本发明中二次铝灰加工示意图；
图5是本发明中二次铝灰储存示意图；
图6是本发明中一次聚合反应示意图；
图7是本发明中高回罐的分布示意图；
图8是本发明中防爆剂配置供给示意图；
图9是本发明中自然风配置供给示意图；
图10是本发明中二次聚合反应示意图；
图11是本发明中一次液过滤工艺示意图；
图12是本发明中一次液中转示意图；
图13是本发明中一次液储存罐分布示意图；
图14是本发明中三次聚合反应示意图；
图15是本发明中液体产品的过滤示意图；
图16是本发明中液体产品的中转操作示意图；
图17是本发明中混浆成品储存罐的分布示意图；
图18是本发明中氨气吸收塔的安装分布示意图；
图19是本发明中第一尾气吸收塔安装分布示意图；
图20是本发明中第二尾气吸收塔安装分布示意图；
图21是本发明中第三尾气吸收塔安装分布示意图；
图中标记：1、第一铝渣球磨机，2、第一铝灰筛分机，3、第二铝渣球磨机，4、第二铝灰筛分机，5、一次反应罐，6、高回罐，7、二次反应罐，8、一次液中转罐，9、第一板块压滤机，10、一次液储存罐，11、洗渣罐，12、第二板块压滤机，13、三次反应罐，14、第三板块压滤机，15、过滤液体成品中转槽，16、成品储存罐，17、混浆成品中转槽，18、氨气吸收塔，19、第一尾气吸收塔，20、第二尾气吸收塔，21、第三尾气吸收塔。
具体实施方式
如图所示：一种利用废铝渣、铝灰生产聚氯化铝的工艺，包括以下步骤：步骤一：铝渣处理，如图3、图4、图5所示，将计量仓内的铝渣输送到第一铝渣球磨机1内进行一次球磨加工，一次球磨处理后的铝渣混合物由斗式提升机输送到第一铝灰筛分机2内筛分为铝粒和一次铝灰；将一次铝灰输送到第二铝渣球磨机3内进行二次球磨加工，二次球磨处理后铝渣混合物再由斗式提升机输送到第二斗式提升机内筛分为铝粒和二次铝灰，第一铝灰筛分机2和第二铝灰筛分机4筛分出的铝粒包装后出售，二次铝灰经物料输送泵输送到铝灰储存罐；
步骤二：一次聚合反应，如图6、图7所示，将铝灰储存罐内的二次铝灰输送到一次反应罐5内，同时向一次反应罐5内加入防爆剂、稀硫酸、30%盐酸、水以及聚合调整剂进行一次聚合反应，聚合反应过程中一次反应罐5内不断搅拌并通入0.6~0.8MPa的蒸汽，一次聚合反应时间为6小时，一次聚合反应生成聚合反应尾气一和去除有害位置的铝灰混合液，铝灰混合液输送到高回罐6内，高回罐6对铝灰混合液处理排出聚合反应尾气二；所述聚合调整剂为包括铝酸钙粉和氯酸钠粉的混合物，聚合调整剂通过斗式提升机输入计量罐，并由计量罐出料端设置的螺旋输送机输送到一次反应罐5内，计量罐的顶部还安装有仓顶除尘器；
步骤三：二次聚合反应，如图10所示，将水、30%盐酸、铝酸钙粉、防爆剂以及高回罐6内的铝灰混合液均加入二次反应罐7内以进行二次聚合反应，二次聚合反应过程中二次反应罐7不断搅拌同时通入自然风和0.6~0.8MPa的蒸汽，二次聚合反应生成聚合反应尾气三和一次液，一次液输送到一次液中转罐8暂存；
上述步骤三中，首先向二次反应罐7内加入30%和水以将30%盐酸混合到含量为25%，加入试剂调节使二次反应罐7内混合溶液的PH值为1.5~2.0、盐基度为+15~-20、波美度为25%左右、比重为1.2，铝灰混合液匀速加入二次反应罐7内，反应时间为3~5小时；所述自然风由供风装置通入二次反应罐7内，供风装置包括压缩风机和压缩风分配器，压缩风机为罗茨风机，压缩风机安装在压缩风分配器的进风口以将自然风通过压缩分配器通入二次反应罐7内；铝灰混合液缓慢加入，同时加入防爆剂并通入高压空气，防止少量氨气、氢气聚集以及防止泡沫产生，加料完毕需要保证二次反应罐7内不产生泡沫。
步骤四：一次液处理，如图11、图12、图13所示，一次液中转罐8内加水混合搅拌产生聚合反应尾气四排出，一次液中转罐8内的一次液通过压滤泵通入第一板块压滤机9内进行压滤处理产生滤液和滤渣以及聚合反应尾气四，滤液输送到中转槽并在中转槽内搅拌加工后输送到一次液储存罐10储存，中转槽产生聚合反应尾气五；滤渣输入到洗渣罐11进行水洗，滤渣水洗后通过第二板块压滤机12处理产生无害渣、洗渣水和聚合反应尾气五，无害渣输送到尾渣暂存池暂存以用于制成滤饼，洗渣水输送到洗渣水储存池以备回用；
步骤五：三次聚合反应，如图14、图15、图16、图17所示；一次液储存罐10内的一次液和计量后输入到三次反应罐13内，向三次反应罐13内加入水、铝酸钙、30%盐酸以及防爆剂以进行三次聚合反应，通入高温蒸汽使三次反应罐13内温度保持在100~105℃，反应时间2~3小时并且反应过程中不断搅拌，三次聚合反应产生液体产品、混浆产品以及聚合反应尾气六；液体产品输送到混浆中转槽内，在混浆中转槽加工处理后输送到第三板块压滤机14压滤处理，第三板块压滤机14产生成品液体PAC、聚合反应尾气七、滤渣和洗渣水，滤渣水洗后输送到滤渣暂存池以用于制作滤饼，洗渣水输送到洗渣水储存池以备回用，成品液体PAC输送到过滤液体成品中转槽15进行中转处理，中转处理后的成品液体PAC输送到成品储存罐16，所述过滤液体成品中转槽15处理过程中产生聚合反应尾气八；混浆产品输送到混浆成品中转槽17，在混浆成品中转槽17处理后输送到混浆成品储存罐16，混浆成品中转槽17处理过程中产生聚合反应尾气八；
上述步骤五中，向三次反应罐13内加入一次液、水以及高温蒸汽，使混合溶液波美度为16%、温度为85℃，加入铝酸钙调节混合溶液使其PH为3.5~3.8、波美度为26%，调节高温蒸汽供入的速率和温度使铝酸钙粉加料完成前混合液温度不超过100℃并且铝酸钙粉加料完成后混合液的温度为100~105℃，反应时间2小时；一次液匀速加入三次反应罐13内并且一次液加入三次反应罐13的过程中对混合溶液匀速搅拌并实时监测混合液的状态，当一次液稀释至波美度为18%~20%、混合溶液温度为70℃时，同时向三次反应罐13内加入步骤二产生的铝灰混合液，调节混合溶液的PH值为3.5~4.0、波美度为26%~30%，加入一次液和铝灰混合液的过程中同时加入防爆剂并通入高压自然风。
步骤六：聚合尾气一处理，如图18所示，向第一水循环罐内加入水和稀硫酸，稀硫酸通过水循环泵从氨气吸收塔18的侧壁中上段通入氨气吸收塔18内，将步骤二中的聚合反应尾气一从氨气吸收塔18的底部通入氨气吸收塔18内，聚合反应尾气一与稀硫酸溶液逆流接触以进行初步处理，氨气吸收塔18产生硫酸铵晶体并且排出二级尾气一，氨气吸收塔18底部与第一水循环罐顶部通过回流管道连通以使氨气吸收塔18内的溶液回流，定期将回流到第一水循环罐内的硫酸铵晶体清理回收，
步骤七：聚合反应尾气二、聚合反应尾气三和聚合反应尾气六的处理，如图19，向第二水循环罐内加水，第二水循环罐内的水通过水循环泵从第一尾气吸收塔19的外壁中上段抽送到第一尾气吸收塔19内，将步骤二产生的聚合反应尾气二、步骤三产生的聚合反应尾气三以及步骤五产生的聚合反应尾气六从第一尾气吸收塔19的底端通入第一尾气吸收塔19，待处理尾气与水溶液逆流接触，第一尾气吸收塔19底部与第二水循环罐通过回流管道连通，第一尾气吸收塔19排出二级尾气二；
步骤八：聚合反应尾气四、聚合反应尾气五、聚合反应尾气七和聚合反应尾气八的处理，如图20，向第三水循环罐加水，第三水循环罐内的水通过水循环泵从第二尾气吸收塔20的侧壁中上段抽送到第二尾气吸收塔20内，将步骤四产生的聚合反应尾气四和聚合反应尾气五、步骤五产生的聚合反应尾气七和聚合反应尾气八从第二尾气吸收塔20的底端通入第二尾气吸收塔20并使其与水逆流接触，第二尾气吸收塔20底部与第三水循环罐通过回流管道连通，第二尾气吸收塔20排出二级尾气三；
步骤九：尾气集中处理，如图21，向第四水循环罐内供水和碱片以形成碱性溶液，第四水循环罐内的碱性溶液通过水循环泵从第三尾气吸收塔21的侧壁中上段抽送到第三尾气吸收塔21内，将步骤六产生的二级尾气一、步骤七产生的二级尾气二以及步骤八产生的二级尾气三从第三尾气吸收塔21的底部通入第三尾气吸收塔21以使其与碱性溶液逆流接触，第三尾气吸收塔21底部与第四水循环罐通过回流管道连通，第三尾气吸收塔21生成的合格气体直接排空。
本发明方案中，30%盐酸由盐酸供给装置提供调配，盐酸供给装置包括真空罐和盐酸储存罐，购得的盐酸加入到真空罐内保存，通过盐酸装车泵输送到盐酸储存罐内备用，使用时由盐酸输送泵输送分配；各步骤中使用的水由水供给装置提供调配，水供给装置包括工艺水储存罐和工艺水输送泵，水源向多个工艺水储存罐内不断供水，多个工艺水输送泵将工艺水储存罐内的水根据需要输送到指定位置，工艺水输送泵也可根据需要替换为加压泵；防爆剂由防爆剂供给装置稀释并分配，防爆剂供给装置包括防爆剂搅拌罐和防爆剂输送泵，防爆剂原液加入防爆剂搅拌罐内并加水搅拌稀释，稀释后的防爆剂由防爆剂输送泵分配输送到指定位置。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
