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「特别推荐」中科院过程所:煤气化渣制备聚合氯化铝工艺研究

中国科学院过程工程研究所李会泉研究员团队以气化渣为单一含铝原料,通过温和酸循环和循环溶出过程实现液相中铝的高度富集;并以该富铝溶液为原料,进一步考察了循环酸洗次数、聚合温度、聚合时间和碱化剂铝酸钙粉添加量对聚合氯化铝产品性能的影响规律,经系统工艺优化后,得到聚合氯化铝的产品符合GB/T 22627—2014《水处理剂聚氯化铝》要求。整个工艺过程中,气化渣经酸洗后直接进入下一步进行资源化利用,碱化剂铝酸钙粉经抽滤、干燥后可直接循环利用,无二次污染物产生。

引文格式

胡文豪,张建波,李少鹏,等.煤气化渣制备聚合氯化铝工艺研究[J].洁净煤技术,2019,25(1):154-159.

HU Wenhao,ZHANG Jianbo,LI Shaopeng,et al.Study on the preparation of polyaluminium chloride from coal gasification residue[J].Clean Coal Technology,2019,25(1):154-159.

作者

胡文豪1,2,3,张建波1,2,李少鹏1,2,李占兵1,2,孙志刚4,李会泉1,2,3

作者单位

1. 中国科学院过程工程研究所 绿色过程与工程中科院重点实验室;

2. 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室;

3. 中国科学院大学;

4. 中石化宁波技术研究院有限公司

摘要

我国煤气化渣(CGR)年产量巨大,但综合利用率低,现有堆存与填埋方式具有较大的环境风险与经济压力,规模化消纳与资源化利用需求迫切。以煤气化渣酸浸液制备聚合氯化铝絮凝剂为目标,考察了铝酸钙粉用量、聚合温度、聚合时间和酸洗液循环次数对聚合氯化铝产品指标的影响。

结果表明,煤气化渣酸洗液循环次数达到4次时,液相中铝离子浓度为28 g/L,氧化铝含量可达5.28%;以该富铝酸液为反应原料,反应温度80 ℃、反应时间120 min、铝酸钙粉用量12.50 g/50 mL时,得到的聚合氯化铝产品中氧化铝质量分数为10%~11%,盐基度为44%~50%,且产品中铅、铬、砷等重金属元素含量极低,各项性能指标均符合GB/T 22627—2014中水处理剂聚合氯化铝的制备标准。

图表

图1 气化渣XRD谱图

图2 气化渣SEM扫描图

图3 气化渣MLA扫描图

图4 气化渣制备聚合氯化铝的工艺流程

图5 酸浓度对氧化铝与氧化铁脱除的影响

图6 反应时间对氧化铝和氧化铁脱除的影响

图7 反应温度对氧化铝与氧化铁脱除的影响

图8 液固比对氧化铝与氧化铁脱除的影响

图9 酸洗次数对铁、铝离子浓度的影响

图10 酸洗次数对产品氧化铝质量浓度和盐基度的影响

图11 铝酸钙粉添加量对产品氧化铝质量浓度和盐基度的影响

图12 聚合温度对产品氧化铝质量浓度和盐基度的影响

图13 聚合时间对产品氧化铝质量浓度和盐基度的影响

结论

1)基于气化渣中氧化铝反应活性高的资源特点,通过考察酸浸过程不同因素对氧化铝浸出率的影响规律,确定其最佳工艺条件为:酸浓度300 g/L,反应时间120 min,反应温度90 ℃和液固比为5。在该工艺条件下,氧化铝浸出率达到44.00%,经循环4次后,酸液中铝离子浓度达28.00 g/L。

2)以该循环富铝酸液为聚铝原料,考察了聚合温度、聚合时间和铝酸钙粉的添加量对聚合过程氧化铝含量、盐基度的影响规律,明确其最佳工艺条件为聚合温度为80 ℃,聚合时间为120 min,铝酸钙粉添加量为12.50 g/50 mL。在该工艺条件下,聚合氯化铝产品中氧化铝含量为10%~11%,盐基度为44%~50%,铅、铬、砷等重金属元素含量均符合工业废水处理采用的聚合氯化铝产品指标GB/T 22627—2014。

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