專利名稱：一種用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種危險(xiǎn)化工廢棄物無(wú)害化及綜合應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)有20余家生產(chǎn)紅礬鈉及相關(guān)產(chǎn)品的廠家，由于有鈣焙燒生產(chǎn)技術(shù)落后，約有400 500萬(wàn)噸鉻渣因處理不當(dāng)，造成了極大的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。而無(wú)鈣焙燒法生產(chǎn)紅礬鈉因大大降低了排渣量，使鉻渣嚴(yán)重污染環(huán)境的問(wèn)題可從根本上得到控制，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，符合國(guó)家環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策；且渣中Cr ( VI)含量減少了 90%以上，不含致癌物，使鉻渣污染環(huán)境的問(wèn)題得到有效控制，是國(guó)家大力推行的鉻生產(chǎn)工藝。無(wú)鈣焙燒工藝采取 源頭治理，屬資源利用率高、環(huán)保型的清潔工藝，代表了鉻鹽行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和方向。但無(wú)鈣焙燒新工藝中仍產(chǎn)生大量危險(xiǎn)化工廢棄物一含鉻鋁泥，生產(chǎn)萬(wàn)噸金屬鉻將產(chǎn)生7000噸干基鋁泥。含鉻鋁泥堆放過(guò)程中脫水風(fēng)化使其表面析出鉻酸鈉，遇雨則溶解后滲入地下或排入河流等水源，對(duì)環(huán)境造成極大的危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用無(wú)鈣焙燒法生產(chǎn)紅礬鈉過(guò)程中產(chǎn)生的含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，對(duì)其進(jìn)行綜合利用，并解決其污染問(wèn)題。本發(fā)明涉及的一種用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，其特殊之處是具體步驟如下
1.酸化溶解含鉻鋁泥
稱取含鉻鋁泥，根據(jù)測(cè)定的含鉻鋁泥中的Al、Cr、Fe的含量，按固液比I : I I : 10加入濃度為2 mol/L以上的無(wú)機(jī)酸溶液，升溫至30 105 °C，在加熱狀態(tài)下攪拌至其全部溶解得鋁泥溶解溶液；或先加熱含鉻鋁泥至30 105°C，再加入2mol/L以上的無(wú)機(jī)酸溶液，保溫，攪拌，至其全部溶解得鋁泥溶解溶液；
2.還原
設(shè)定所制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體中氧化鉻所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，測(cè)定所述鋁泥溶解溶液中Cr (III)、Cr ( VI)、A1 (III)、Si、Fe濃度，計(jì)算并加入所需還原劑，攪拌，待其反應(yīng)完全后，靜置，冷卻到室溫 50 0C ；
3.沉淀分離
在冷卻后的鋁泥溶解溶液中加入NaOH溶液或氨水至鋁泥溶解溶液的pH為2. 5 3. 5，過(guò)濾,去除Si、Fe雜質(zhì)；加入去除雜質(zhì)后的鋁泥溶解溶液質(zhì)量1% 10%的液體分散劑，混合均勻后，加入NaOH溶液或氨水至pH為5. 0 7. 8，生成Al (OH) 3、Cr (OH) 3混合沉淀，待其充分沉降后過(guò)濾，得濾液和濾餅，水洗濾餅，至洗液中不含Cr ( VI)為止，將洗液合并到濾液中；
4.干燥對(duì)洗滌后的濾餅進(jìn)行干燥處理至粉體變干，達(dá)到易粉碎的程度；
5.粉碎、研磨、煅燒
將干燥處理后的濾餅粉碎、研磨，在500 1400 °C煅燒I 5 h后得氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體。上述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，用沉淀分離產(chǎn)生的濾液代替水配制無(wú)機(jī)酸溶液，以補(bǔ)充原料中的Cr含量。上述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，配制無(wú) 機(jī)酸溶液后剩余的濾液，濃縮后回收紅礬鈉。上述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，所述的無(wú)機(jī)酸溶液是鹽酸、硫酸、硝酸中至少一種。上述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，設(shè)定所制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體中氧化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0. 5 10%。上述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，所述的還原劑是葡萄糖、蔗糖、甲醛、抗壞血酸中至少一種。上述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，所述的液體分散劑是聚乙二醇、無(wú)水乙醇、吐溫80、十二烷基磺酸鈉中至少一種。上述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，生成Al (OH) 3、Cr(OH)3混合沉淀后，在固液混合物中加入溶液質(zhì)量0. 2 1%有機(jī)高分子絮凝劑加速沉淀的沉降。上述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，濾餅干燥采用于80 120 1鼓風(fēng)干燥、微波法干燥或噴霧法干燥。上述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，根據(jù)測(cè)定溶液中Cr (III)、Cr ( VI)、Al (III)的濃度，分別折算為以Cr2O3' Cr2O3' Al2O3計(jì)，在此基礎(chǔ)上，按照預(yù)制備的氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體中氧化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算所需還原劑的量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方法可以從根本上解決無(wú)鈣焙燒法生產(chǎn)紅礬鈉過(guò)程中產(chǎn)生的化工危險(xiǎn)廢棄物——含鉻鋁泥對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行綜合利用，全部回收并利用其中的鋁、鉻等有效成分制成氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體，且可有效回收剩余的紅礬鈉，根除了原料中Cr(VI)的污染問(wèn)題。該方法反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單，產(chǎn)物成分易控制，無(wú)副產(chǎn)物。產(chǎn)物粒度可達(dá)納米級(jí)，可用于制作研磨材料、切割工具和耐火材料。


圖I是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
稱取含鉻鋁泥30 g于燒杯中，加入3 mol/L的鹽酸180 mL，攪拌條件下升溫至80°C，繼續(xù)攪拌，保溫至含鉻鋁泥全部溶解得鋁泥溶解溶液。測(cè)定鋁泥溶解溶液中Cr (III)、Cr( A/I)、A1(III)濃度，分別折算為以Cr203、Cr203、Al203計(jì)，質(zhì)量比為I 1.5 100，加入
Ig葡萄糖，攪拌，待其反應(yīng)完全后，靜置，冷卻到室溫。加入NaOH溶液至pH為3. 5，過(guò)濾，去除Si、Fe雜質(zhì)。加入2. 5 mL聚乙二醇400，混合均勻后，加入NaOH溶液至pH為7. 7，得Al (OH)3Xr(OH)3-合沉淀，過(guò)濾后得濾液和濾餅。水洗濾餅，至洗液中不含Cr ( VI)為止，將洗液合并到濾液中。濾餅于120 °C鼓風(fēng)干燥至粉體變干，達(dá)到易粉碎的程度，粉碎、研磨，在1350 °C煅燒I h，得氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體，樣品中氧化鉻占總質(zhì)量的2%。實(shí)施例2:
稱取含鉻招泥50 g于燒杯中，加入6 mol/L的硫酸 50 mL,攪拌條件下升溫至100°C，繼續(xù)攪拌，保溫至含鉻鋁泥全部溶解得鋁泥溶解溶液。測(cè)定鋁泥溶解溶液中Cr (III)、Cr(A/I)、Al(III)濃度，分別折算為以Cr203、Cr203、Al203計(jì)，質(zhì)量比為2 I 100，加入
2g蔗糖，攪拌，待其反應(yīng)完全后，靜置，冷卻至50 °C。加入NaOH溶液至pH為3.0，過(guò)濾，去除Si、Fe雜質(zhì)。加入5 mL無(wú)水乙醇，混合均勻后，加入NaOH溶液至pH為7，得Al (OH) 3、Cr(OH)3-合沉淀，過(guò)濾后得濾液和濾餅。水洗濾餅，至洗液中不含Cr (VI)為止，將洗液合并到濾液中。濾餅于100 °C鼓風(fēng)干燥至粉體變干，達(dá)到易粉碎的程度，粉碎、研磨，在1100°C煅燒3 h，得氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體，樣品中氧化鉻占總質(zhì)量的3%。實(shí)施例3:
稱取含鉻鋁泥30 g于燒杯中，加入5 mol/L硝酸150 mL，攪拌條件下升溫至30 °C，繼續(xù)攪拌，保溫至含鉻鋁泥全部溶解得鋁泥溶解溶液。測(cè)定鋁泥溶解溶液中Cr (III)、Cr (VI)、Al(III)濃度，分別折算為以Cr203、Cr203、Al203計(jì)，質(zhì)量比為2 3 100，加入ImL甲醛，攪拌，待其反應(yīng)完全后，靜置，冷卻至室溫。加入NaOH溶液至pH為2. 5，過(guò)濾，去除Si、Fe雜質(zhì)。加入溶液質(zhì)量5g十二烷基磺酸鈉，混合均勻后，加入NaOH溶液至pH為6. 8，得Al (OH) 3、Cr(OH)3混合沉淀。加入0. 3mL5%。聚丙烯酰胺絮凝劑，待沉淀完全后過(guò)濾，得濾液和濾餅。水洗濾餅，至洗液中不含Cr (VI)為止，將洗液合并到濾液中。微波干燥至粉體變干，達(dá)到易粉碎的程度，粉碎、研磨，在500 °C煅燒5 h，得氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體，樣品中氧化鉻占總質(zhì)量的5%。實(shí)施例4
稱取含鉻鋁泥50 g于燒杯中，緩慢加熱至105°C，加入濃鹽酸50 mL及2mol/L鹽酸50mL，保溫，攪拌，至含鉻鋁泥全部溶解得鋁泥溶解溶液。測(cè)定鋁泥溶解溶液中Cr (III)、Cr( A/I)、A1(III)濃度，分別折算為以Cr203、Cr203、Al203計(jì)，質(zhì)量比為2 9 100，加入10g抗壞血酸，攪拌，待其反應(yīng)完全后，靜置，冷卻至35 °C。加入NaOH溶液至pH為2. 5，過(guò)濾，去除Si、Fe雜質(zhì)。加入5 mL吐溫80，混合均勻后，加入NaOH溶液至pH為5. 0，得Al (OH) 3、Cr(OH)3-合沉淀，過(guò)濾后得濾液和濾餅。水洗濾餅，至洗液中不含Cr (VI)為止，將洗液合并到濾液中。在裝有濾餅的容器中加水200 mL,噴霧干燥至得Al (OH) 3和Cr (OH) 3的混合粉體。在1200 °C煅燒3 h，得氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體，樣品中氧化鉻占總質(zhì)量的10%。實(shí)施例5:
稱取含鉻鋁泥50 g于燒杯中，緩慢加熱至80°C，加入2 mol/L鹽酸200 mL、2 mol/L硝酸200 mL及2 mol/L硫酸IOOmL，保溫，攪拌，至含鉻鋁泥全部溶解得鋁泥溶解溶液。測(cè)定鋁泥溶解溶液中Cr (III)、Cr ( VI)、A1 (III)濃度，分別折算為以Cr203、Cr203、Al203計(jì)，質(zhì)量比為0.5 : 2 : 100，攪拌，待其反應(yīng)完全后，靜置，冷卻至30 °C。加入NaOH溶液至pH為
3.2，過(guò)濾，去除Si、Fe雜質(zhì)。加入5 mL無(wú)水乙醇和2 mL聚乙二醇600，混合均勻后，加入NaOH溶液至pH為7. 5，得Al (OH) 3、Cr (OH) 3混合沉淀，加入5mL5%。聚丙烯酰胺絮凝劑，待沉淀完全后過(guò)濾，得濾液和濾餅。水洗濾餅，至洗液中不含Cr (VI)為止，將洗液合并到濾液中。濾餅于80 °C鼓風(fēng)干燥至粉體變干，達(dá)到易粉碎的程度，粉碎、研磨，在1250 °C煅燒3h，得氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體，樣品中氧化鉻占總質(zhì)量的0. 5%。實(shí)施例6
在上述實(shí)施例I 5中NaOH溶液可以用氨水代替；實(shí)施例I 5中獲得的濾液可代替水配制無(wú)機(jī)酸溶液，以補(bǔ)充原料中的Cr含量，配制無(wú)機(jī)酸溶液后剩余的濾液濃縮后回收紅礬鈉；實(shí)施例I中的3 mol/L的鹽酸可用鹽酸、硫酸、硝酸中至少一種代替；葡萄糖可以用葡萄糖、蔗糖、甲醛、抗壞血酸中至少一種代替；聚乙二醇400可以用聚乙二醇、無(wú)水乙醇、吐溫80、十二烷基磺酸鈉中至少一種代替；實(shí)施例2中的6 mol/L的硫酸可用鹽酸、硫酸、硝酸中至少一種代替；蔗糖可以用葡萄糖、蔗糖、甲醛、抗壞血酸中至少一種代替；無(wú)水乙醇可以用聚乙二醇、無(wú)水乙醇、吐溫80、十二烷基磺酸鈉中至少一種代替；實(shí)施例3中的5 mol/L的硝酸可用鹽酸、硫酸、硝酸中至少一種代替；甲醛可以用葡萄糖、蔗糖、甲醛、抗壞血酸中至少一種代替；十二烷基磺酸鈉可以用聚乙二醇、無(wú)水乙醇、吐溫80、十二烷基磺酸 鈉中至少一種代替；實(shí)施例4中的濃鹽酸及2 mol/L鹽酸可用鹽酸、硫酸、硝酸中至少一種代替；抗壞血酸可以用葡萄糖、蔗糖、甲醛、抗壞血酸中至少一種代替；吐溫80可以用聚乙二醇、無(wú)水乙醇、吐溫80、十二烷基磺酸鈉中至少一種代替；實(shí)施例5中的2 mol/L鹽酸、2mol/L硝酸及2 mol/L硫酸可用鹽酸、硫酸、硝酸中至少一種代替；無(wú)水乙醇、聚乙二醇600可以用聚乙二醇、無(wú)水乙醇、吐溫80、十二烷基磺酸鈉中至少一種代替；上述實(shí)施例I 5中的5%。聚丙烯酰胺絮凝劑也可以用其他有機(jī)高分子絮凝劑代替。上述實(shí)施例中最終產(chǎn)物粒度均達(dá)到納米級(jí)，可應(yīng)用于制備研磨材料、切割工具和耐火材料。
權(quán)利要求
1.一種用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，其特征是具體步驟如下 (1)酸化溶解含鉻鋁泥 稱取含鉻鋁泥，根據(jù)測(cè)定的含鉻鋁泥中的Al、Cr、Fe的含量，按固液比I : I I : 10加入濃度為2 mol/L以上的無(wú)機(jī)酸溶液，升溫至30 105で，在加熱狀態(tài)下攪拌至其全部溶解得鋁泥溶解溶液；或先加熱含鉻鋁泥至30 105°C，再加入2mol/L以上的無(wú)機(jī)酸溶液，保溫，攪拌，至其全部溶解得鋁泥溶解溶液； (2)還原 設(shè)定所制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體中氧化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，測(cè)定所述鋁泥溶解溶液中Cr(III)Xr(VI)、A1 (III)、Si、Fe濃度，計(jì)算并加入所需還原劑，攪拌，待其反應(yīng)完全后，靜置，冷卻到室溫 50 V ； (3)沉淀分離 在冷卻后的鋁泥溶解溶液中加入NaOH溶液或氨水至鋁泥溶解溶液的pH為2. 5 3. 5，過(guò)濾,去除Si、Fe雜質(zhì)；加入去除雜質(zhì)后的鋁泥溶解溶液質(zhì)量1% 10%的液體分散劑，混合均勻后，加入NaOH溶液或氨水至pH為5. O 7. 8，生成Al (OH) 3、Cr (OH) 3混合沉淀，待其充分沉降后過(guò)濾，得濾液和濾餅，水洗濾餅，至洗液中不含Cr ( VI)為止，將洗液合并到濾液中； (4)干燥 對(duì)洗滌后的濾餅進(jìn)行干燥處理至粉體變干，達(dá)到易粉碎的程度； (5)粉碎、研磨、煅燒 將干燥處理后的濾餅粉碎、研磨，在500 1400で煅燒I 5 h后得氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，其特征是用沉淀分離產(chǎn)生的濾液代替水配制無(wú)機(jī)酸溶液，以補(bǔ)充原料中的Cr含量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，其特征是配制無(wú)機(jī)酸溶液后剩余的濾液，經(jīng)濃縮后回收紅礬鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，其特征是所述的無(wú)機(jī)酸是鹽酸、硫酸、硝酸中至少ー種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，其特征是設(shè)定所制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體中氧化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是O. 5 10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，其特征是所述的還原劑是葡萄糖、蔗糖、甲醛、抗壞血酸中至少ー種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，其特征是所述的液體分散劑是聚こニ醇、無(wú)水こ醇、吐溫80、十二烷基磺酸鈉中至少ー種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，其特征是生成Al (OH) 3、Cr (OH) 3混合沉淀后，在固液混合物中加入溶液質(zhì)量O. 2 1%有機(jī)高分子絮凝劑加速沉淀的沉降。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，其特征是濾餅干燥采用在80 120で鼓風(fēng)干燥、微波法干燥或噴霧法干燥。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法，其特征是還原步驟中，根據(jù)測(cè)定溶液中Cr (III), Cr (VI) ^Al(III)的濃度，分別折算為以Cr2O3'Cr2O3, Al2O3計(jì)，在此基礎(chǔ)上，按照預(yù) 制備的氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體中氧化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算所需還原劑的量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用含鉻鋁泥制備氧化鋁和氧化鉻復(fù)合粉體的方法。該方法根據(jù)稱取含鉻鋁泥中Al、Cr、Fe的含量加入無(wú)機(jī)酸溶液，升溫?cái)嚢柚疗淙咳芙?；或加熱含鉻鋁泥后加入無(wú)機(jī)酸溶液，保溫?cái)嚢柚疗淙咳芙狻Ｓ?jì)算并加入所需還原劑，反應(yīng)完全后，靜置，冷卻；調(diào)pH為2.5～3.5，過(guò)濾除雜；加入液體分散劑，混合，調(diào)pH為5.0～7.8，生成混合沉淀，充分沉降后過(guò)濾，得濾液和濾餅，水洗濾餅至洗液中不含Cr(Ⅵ)，洗液加至濾液中；將水洗后的濾餅干燥，粉碎、研磨、煅燒后得目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明從根本上解決含鉻鋁泥對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行綜合利用。該方法反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單，產(chǎn)物成分易控制，粒度達(dá)納米級(jí)，無(wú)副產(chǎn)物，可用于制作研磨材料、切割工具和耐火材料。
文檔編號(hào)C22B34/32GK102690953SQ20111006643
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月19日
發(fā)明者劉連利, 孫彤, 張艷萍, 彭曉琳, 楊海龍, 王莉麗 申請(qǐng)人:渤海大學(xué)