一种含铬铝泥制备超细氢氧化铝的方法
技术领域
本发明涉及无机铬盐生产领域，具体涉及一种含铬铝泥制备超细氢氧化铝的方法。
背景技术
以铬铁矿和纯碱焙烧生产铬酸钠会产生大量的废渣，尤其是在中和过滤阶段，会产生大量的含铬铝泥，年产10万吨红矾钠将产生7～8万吨含铬铝泥。含铬铝泥中含有大量的六价铬，长期堆放会脱水风化析出铬酸钠，遇雨水后会渗入地下或河流当中，对环境产生极大的污染。含铬铝泥中的铝是重要的资源，通过合理的方法，回收利用含铬铝泥中的铝，不但能解决环境污染问题，还能增加企业的效益和利润，同时，促进铬盐工业的可持续发展，实现环境效益和经济效益最大化，符合国家产业循环经济政策的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种含铬铝泥制备超细氢氧化铝的方法，该方法工艺简洁，投资成本低，反应条件温和，可实现循环生产，不会产生二次污染，且制得的超细氢氧化铝产品广泛应用于橡塑行业的填充剂和阻燃剂，附加值高，具有较强的市场竞争力。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种含铬铝泥制备超细氢氧化铝的方法，包括如下步骤：
(1)含铬铝泥解胶及六价铬回收
将含铬铝泥和水按照一定比例搅拌成浆液，再加入占含铬铝泥重量0.01～1％的解胶剂，解胶温度控制在20～85℃，解胶时间为0.5～12h；将解胶后的浆液过滤分离成滤饼和滤液，采用清水对滤饼逆流洗涤2～5次；将滤液和洗涤水返回铬盐车间浸取工序；
(2)滤饼的碱溶及铬还原
将滤饼、水和液碱按照一定比例混合打浆制备成混合液，混合液的浓度以Na2Ok计170～190g/L，Na2Ok与Al2O3的分子比为1.5～1.6；然后向混合液中加入还原剂对混合液中的铬还原为三价铬；滤饼、水反应形成氢氧化铝，氢氧化铝和氢氧化钠(液碱)反应形成铝酸钠，其化学反应式：Al(OH)3+NaOH＝NaAlO2+2H2O；所述Na2Ok包括NaAlO2溶液的Na2O和以游离NaOH形态存在的Na2O；NaAlO2溶液除了Na2O还含有Al2O3；
(3)三价铬的溶出
还原后的混合液通过水隔膜泵送至管道溶出系统进行溶出，溶出温度为90～250℃，溶出停留时间0.8～1h；溶出过程中被还原的铬以氢氧化铬的形式存在，通过高温的熟化，保证了其后工序的过滤性；
(4)三价铬的回收
溶出后的混合液加工艺水进行稀释，浓度以Na2Ok计135～145g/L，将稀释后的混合液进行过滤成滤渣和精液，滤渣返回铬盐车间焙烧工序，滤渣主要包含未溶出的铝和被还原成的氢氧化铬；精液打入种子分解罐；
(5)精液的种子分解
将浓度为100g/L的碳酸氢钠溶液打入种子反应釜，控制种子反应釜的温度在30～40℃，以流量为6～8m3/h向种子反应釜中加入浓度为25～30°的低分子比的铝酸钠晶种液，铝酸钠晶种液与碳酸氢钠溶液的体积比为1:1，铝酸钠晶种液加入后老化0.8～10h制备成种子；
按晶种率(Al2O3的比率)0.01～0.6％将晶种打入已有精液的种子分解罐中分解12～24h；
晶种反应式：Na2CO3+2NaAlO2+H2O＝Al2O3+4NaOH+CO2
(6)精液的分离与洗涤
将分解合格的精液过滤为固体物和液体，采用去离子水对固体物执行8～10级逆流洗涤，测试洗涤水电导率小于30即洗涤完成，回收洗涤水；
(7)固定物的烘干和液体浓缩
固定物的烘干：将洗涤合格的固定物进行烘干，烘干温度为90～150℃，使固体物的水分含量小于0.2％即得到氢氧化钠产品；
液体的浓缩：将步骤(6)的液体和回收的洗涤水进行浓缩成晶液，浓缩至浓度以Na2Ok计为230～250g/L，对晶液进行晶体和废液分离，晶体为碳酸钠晶体；废液返回步骤(2)作为液碱形成拜耳循环。
进一步地，步骤(1)中所述含铬铝泥和水的质量比为1:1～1.5。
进一步地，步骤(1)中所述解胶剂为碳酸钠、碳酸氢钠、十二烷基磺酸钠、聚乙烯醇、吡咯烷酮中的一种或多种。
进一步地，步骤(2)中所述还原剂为水合肼；还原剂的添加量为六价铬离子摩尔的2～6倍。
水合肼与混合中的六价铬发生的离子式如下：
4CrO42-+3N2H4·H2O+H2O＝4Cr(OH)3+3N2+8OH-。
进一步地，步骤(5)中所述低分子比的铝酸钠晶种液是指分子比低于1.55的铝酸钠晶种液。
进一步地，所述过滤均采用板框过滤机。
本发明具有以下有益效果：
(1)原料易得，工艺简洁，设备投资少
(2)工艺条件温和，安全，运行成本低
(3)可实现循环生产，无二次污染
(4)产品附加值高，解决环境污染的同时可增加企业利润，提高企业竞争力。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种含铬铝泥制备超细氢氧化铝的方法包括如下步骤：
(1)称取1000kg含铬铝泥，加入到带有搅拌的反应釜中，开启搅拌，加入3000kg水后搅拌均匀，再加入20kg碳酸氢钠，加热至80℃，保温2h，然后通过板框压滤机过滤分离成滤饼和滤液，滤饼用水逆流洗涤3次，洗涤水和滤液返回铬盐车间浸取工序重复利用。
(2)滤饼加入反应釜中；同时液碱形成混合液，Na2Ok与Al2O3分子比控制在1.5，再加入水，控制浓度以Na2Ok计在180g/L，缓慢加入水合肼50kg进行还原反应，将混合液中的六价铬还原为三价铬。
(3)还原反应完成后的混合液通过水隔膜泵送至管道溶出系统进行溶出，溶出温度为150℃，溶出停留时间2h；
(4)溶出后的混合液加工艺水进行稀释，浓度以Na2Ok计，控制在140g/L，送板框压滤机进行过滤分离成滤渣和精液，滤渣进行简单的洗涤压干后返回铬盐车间焙烧工序利用，精液打入种子分解罐中；
(5)预先配制100g/L的碳酸氢钠溶液3m3，配制期间温度必须控制在30℃，配好后打入种子反应釜，控制温度在30℃，再控制流量6～8m3/h，缓慢加入分子比为1.55的铝酸钠晶种液约3m3，随着晶种液的加入，晶种逐步形成，反应完毕，老化2h；称取50kg晶种缓慢加入到种子分解罐中，分解20h，分解好的产品通过监测产品粒度和分解率，达到标准进入后序；粒度是根据需求，分解率是为了母液循环时知晓母液中还剩下多少产品。
(6)将分解合格的精液送至成品板框压滤机进行过滤为固体物和液体，采用去离子水对固体物逆流洗涤8次，通过监测洗涤水，测试洗涤水电导率小于30则洗涤完成，并回收洗涤水。
(7)固定物的烘干：将洗涤合格的固定物进行烘干，烘干温度为120℃，使固体物的水分含量小于0.2％即得到氢氧化钠产品；
液体的浓缩：将步骤(6)的液体和回收的洗涤水进行浓缩成晶液，浓缩至浓度以Na2Ok计为250g/L，对晶液进行晶体和废液分离，晶体为碳酸钠晶体，将废液返回步骤(2)作为液碱形成拜耳循环。
实施例2
本实施例提供了一种含铬铝泥制备超细氢氧化铝的方法包括如下步骤：
(1)称取1000kg含铬铝泥，加入到带有搅拌的反应釜中，开启搅拌，加入2500kg水后搅拌均匀，再5kg吡咯烷酮和10kg十二烷基磺酸钠，加热至85℃，保温3h，然后通过板框压滤机过滤分离成滤饼和滤液，滤饼用水逆流洗涤5次，洗涤水和滤液返回铬盐车间浸取工序重复利用。
(2)滤饼加入反应釜中；同时加入水和液碱形成混合液，Na2Ok与Al2O3分子比控制在1.6，再加入水，控制浓度以Na2Ok计在185g/L，缓慢加入水合肼100kg进行还原反应，将混合液中的六价铬还原为三价铬。
(3)还原反应完成后的混合液通过水隔膜泵送至管道溶出系统进行溶出，溶出温度为145℃，溶出停留时间2.5h；
(4)溶出后的混合液加工艺水进行稀释，浓度以Na2Ok计，控制在135g/L，送板框压滤机进行过滤分离成滤渣和精液，滤渣进行简单的洗涤压干后返回铬盐车间焙烧工序利用，精液打入种子分解罐中；
(5)预先配制100g/L的碳酸氢钠溶液3m3，配制期间温度必须控制在30℃，配好后打入种子反应釜，控制温度在30℃，再控制流量6～8m3/h，缓慢加入分子比为1.55的铝酸钠晶种液约3m3，随着晶种液的加入，晶种逐步形成，反应完毕，老化2h；称取80kg晶种缓慢加入到种子分解罐中，分解18h，分解好的产品通过监测产品粒度和分解率，达到标准。
(6)将分解合格的精液送至成品板框压滤机进行过滤为固体物和液体，采用去离子水对固体物逆流洗涤9次，通过监测洗涤，测试洗涤水电导率小于30则洗涤完成，并回收洗涤水。
(7)固定物的烘干：将洗涤合格的固定物进行烘干，烘干温度为100℃，使固体物的水分含量小于0.2％即得到氢氧化钠产品；
液体的浓缩：将步骤(6)的液体和回收的洗涤水进行浓缩成晶液，浓缩至浓度以Na2Ok计为240g/L，对晶液进行晶体和废液分离，晶体为碳酸钠晶体，将废液返回步骤(2)作为液碱形成拜耳循环。
实施例3
本实施例提供了一种含铬铝泥制备超细氢氧化铝的方法包括如下步骤：
(1)称取1000kg含铬铝泥，加入到带有搅拌的反应釜中，开启搅拌，加入3500kg水后搅拌均匀，5kg碳酸钠和15kg聚乙烯醇，加热至60℃，保温2.5h，然后通过板框压滤机过滤分离成滤饼和滤液，滤饼用水逆流洗涤2次，洗涤水和滤液返回铬盐车间浸取工序重复利用。
(2)滤饼加入反应釜中；同时加入水和液碱形成混合液，Na2Ok与Al2O3分子比控制在1.6，再加入水，控制浓度以Na2Ok计在175g/L，缓慢加入水合肼80kg进行还原反应，将混合液中的六价铬还原为三价铬。
(3)还原反应完成后的混合液通过水隔膜泵送至管道溶出系统进行溶出，溶出温度为180℃，溶出停留时间2h；
(4)溶出后的混合液加工艺水进行稀释，浓度以Na2Ok计，控制在145g/L，送板框压滤机进行过滤分离成滤渣和精液，滤渣进行简单的洗涤压干后返回铬盐车间焙烧工序利用，精液打入种子分解罐中；
(5)预先配制100g/L的碳酸氢钠溶液3m3，配制期间温度必须控制在30℃，配好后打入种子反应釜，控制温度在35℃，再控制流量6～8m3/h，缓慢加入分子比为1.55的铝酸钠晶种液约3m3，随着晶种液的加入，晶种逐步形成，反应完毕，老化2h；称取60kg晶种缓慢加入到种子分解罐中，分解18h，分解好的产品通过监测产品粒度和分解率，达到标准。
(6)将分解合格的精液送至成品板框压滤机进行过滤为固体物和液体，采用去离子水对固体物逆流洗涤10次，通过监测洗涤，测试洗涤水电导率小于30则洗涤完成，并回收洗涤水。
(7)固定物的烘干：将洗涤合格的固定物进行烘干，烘干温度为135℃，使固体物的水分含量小于0.2％即得到氢氧化钠产品；
液体的浓缩：将步骤(6)的液体和回收的洗涤水进行浓缩成晶液，浓缩至浓度以Na2Ok计为230g/L，对晶液进行晶体和废液分离，晶体为碳酸钠晶体，将废液返回步骤(2)作为液碱形成拜耳循环。
以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。
