一種鉀明礬的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用工業(yè)下腳料——廢鋁渣生產(chǎn)鉀明礬的生產(chǎn)方法，包括如下工藝步驟：(1)將廢鋁渣制成鋁渣漿液；(2)鋁渣漿液和濃硫酸反應生成硫酸鋁粗液；(3)硫酸鋁粗液沉降分離；(4)硫酸鋁和硫酸鉀反應生成硫酸鋁鉀粗液；(5)硫酸鋁鉀粗液冷卻結晶；(6)水洗、晾干、包裝，即得鉀明礬成品。本發(fā)明采用廢鋁渣為原料，節(jié)約生產(chǎn)成本，廢渣量小且可帶來附加收益，廢水可循環(huán)利用；工藝簡單，操作方便，安全性高，能量消耗少，生產(chǎn)成本低，適于規(guī)模化生產(chǎn)。
【專利說明】一種鉀明礬的生產(chǎn)方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉀明礬的生產(chǎn)方法，具體地說，是指由工業(yè)下腳料一一廢鋁渣制備鉀明礬的方法，屬于化工【技術領域】。

【背景技術】
[0002]鉀明礬，即十二水合硫酸鋁鉀，又名白礬、明礬、鉀鋁礬、鉀明礬，是含有結晶水的硫酸鉀和硫酸鋁的復鹽，化學式為KAl (SO4)2.12H20o硫酸鋁鉀為無色結晶或粉末，無氣味，微甜而有澀味，有收斂性；在干燥空氣中風化失去結晶水，在潮濕空氣中溶化淌水；易溶于甘油，能溶于水，水溶液呈酸性反應，水解后有氫氧化鋁膠狀物沉淀；在200°C時12個結晶水完全失去，更高溫度分解出三氧化硫。
[0003]鉀明礬性味酸澀，寒，有毒，故有抗菌作用、收斂作用等，可用做中藥，還可用于制備鋁鹽、發(fā)酵粉、油漆、鞣料、澄清劑、媒染劑、造紙、防水劑等，還可用于食品添加劑。
[0004]目前鉀明礬的生產(chǎn)方法主要有天然明礬石加工法、鋁礬土礦法和氫氧化鋁法，具體為:
[0005](I)天然明礬石加工法:將明礬石破碎、經(jīng)焙燒、脫水、風化、蒸汽浸取、沉降、結晶、粉碎，制得硫酸鋁鉀成品；
[0006](2)鋁礬土礦法:用硫酸分解鋁礬土礦生成硫酸鋁溶液，再加硫酸鉀反應，經(jīng)過濾、結晶、離心脫水、干燥制得硫酸鋁鉀產(chǎn)品；
[0007](3)氫氧化鋁法:將氫氧化鋁溶于硫酸，再加入計量的硫酸鉀溶液加熱反應、經(jīng)過濾、濃縮、結晶、離心分離、干燥、制得硫酸鋁鉀成品。
[0008]上述3種生產(chǎn)方法，方法(I)生產(chǎn)周期長、產(chǎn)率低、能耗高，并且隨著天然明礬石礦藏的不斷開采，資源越來越少，開采成本也不斷增加，生產(chǎn)成本也非常高；方法(2)因為大部分企業(yè)都采用鋁礬土長年生產(chǎn)，導致我國目前鋁礬土原料減少，原料質量普遍下降，而且生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的酸性廢渣廢水，耗費大量的人力物力，導致產(chǎn)品的生產(chǎn)成本高，勞動強度大；方法(3)因為所用氫氧化鋁原料價格較高，導致生產(chǎn)成本增加，效益低，僅有少數(shù)廠家采用此法。
[0009]廢鋁渣是鋁材加工前處理過程中產(chǎn)生的固體廢物，我國每年都要產(chǎn)生數(shù)千噸的廢鋁渣。廢鋁渣雖然經(jīng)過濃縮，但含水率仍然很高，不僅占用大量的場地，而且其滲出液還會污染地下水體，對環(huán)境造成危害。廢鋁渣中含有大量的有效成分一一氧化鋁，是很好的工業(yè)原料來源。目前用于煉鋁的高品質鋁土礦、高嶺土等礦物資源相對短缺，而且這類礦物資源存在著冶煉困難、溶出率低、能耗高的弊端；而含鋁廢渣，特別是鋁材加工產(chǎn)生的廢鋁渣不存在溶出困難的問題，而且原料來源為廢物，既可省去原料成本，又可省去廢物處置費用。


【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術不足，提供一種由工業(yè)下腳料一一鋁渣制備鉀明礬的生產(chǎn)方法，本方法工藝簡單、成本低廉、易于大規(guī)模工業(yè)化應用。
[0011]本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下:一種鉀明礬的生產(chǎn)方法，包括如下工藝步驟:
[0012](I)制漿工序:取廢鋁渣原料，粉碎后，加水攪拌，制得鋁渣漿液；
[0013](2)硫酸鋁粗液制備工序:先將步驟(I)制得的鋁渣漿液泵入到反應釜中，再將已泵入高位桶的濃硫酸加入到反應釜中，密閉反應釜，攪拌，當反應釜內壓力為0.3?0.4MPa時，停止攪拌，靜置，制得硫酸鋁粗液；當反應釜內壓力為0.1MPa時，將制得的硫酸鋁粗液出料至沉降桶；
[0014](3)硫酸鋁粗液沉降分離工序:
[0015]a、在沉降桶底部通入壓縮空氣，將硫酸鋁粗液和洗滌底渣所得洗滌液的混合液吹至沸騰后，加入高分子絮凝劑至所述混合液產(chǎn)生礬花，調節(jié)PH值范圍在1.5?2.5，靜置，得到上清液和底渣；
[0016]b、將上清液送至壓濾機，壓濾后，得到濾液和濾餅；濾液送至儲存罐，即為硫酸鋁母液；濾餅送至水泥廠做下腳料；用清水沖洗壓濾機的濾布，得到清洗液；
[0017]C、將底渣用步驟b所得清洗液和從冷卻結晶工序所得結晶母液洗滌，得到洗滌液，送至下級沉降桶；
[0018](4)硫酸鋁鉀粗液制備工序:將步驟(3)所得硫酸鋁母液，送至硫酸鋁鉀反應濃縮罐中，加熱，并按比例加入硫酸鉀，攪拌，當硫酸鉀完全溶解后，停止攪拌，即得硫酸鋁鉀粗液；
[0019](5)冷卻結晶工序:將步驟(4)所得硫酸鋁鉀粗液，送至結晶池，自然冷卻晾干，即得硫酸鋁鉀晶體和結晶母液；將所得結晶母液，返回步驟(3)，作為底渣的洗滌用水；
[0020](6)水洗、晾干、包裝工序:將步驟(5)所得硫酸鋁鉀晶體，用水洗去雜質，再自然晾干，包裝，即得鉀明礬成品；水洗液加石灰中和后，作為廠區(qū)綠化用水。
[0021]在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0022]進一步，步驟(I)所述廢鋁渣中氧化鋁的含量為20?60%，所述廢鋁渣粉碎粒徑為多80目，所述鋁渣漿液的濃度為30?40波美度。
[0023]進一步，步驟⑵所述濃硫酸的質量分數(shù)為98%，所述濃硫酸的加入比例為:銷渣漿液和濃硫酸的重量比為1: 1，所述攪拌的速度為20?25轉/分鐘，時間為5?35分鐘，所述靜置的時間為2?4小時。
[0024]進一步，步驟(3)所述壓縮空氣的流量為2.5MPa，所述高分子絮凝劑為聚丙烯酰胺，所述靜置時間為2?3小時，所述壓濾機為板框式壓濾機，所述洗滌次數(shù)為I次。
[0025]進一步，步驟(4)所述硫酸鉀中的K2SO4的干基含量彡52%，所述硫酸鉀的加入比例為:硫酸鋁和硫酸鉀的重量比為7:1。
[0026]進一步，步驟(5)所述自然冷卻晾干的時間為2?4天。
[0027]進一步，步驟(6)所述自然晾干的時間為I?2天，所述鉀明礬成品的KAl(SO4)2的干基含量多99.2%。
[0028]本發(fā)明的有益效果是:
[0029](I)節(jié)約生產(chǎn)成本:本發(fā)明以工業(yè)下腳料一一廢鋁渣為原料生產(chǎn)鉀明礬，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的少量廢渣亦可送至水泥廠做下腳料，廢水循環(huán)利用，實現(xiàn)了廢物的有效利用，既減少了環(huán)境污染，又節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0030](2)節(jié)省能源:本發(fā)明用廢鋁渣、硫酸來生產(chǎn)硫酸鋁，利用反應放熱，無需外界熱源，而且，濃硫酸是從高位桶進入反應釜的，在重力作用下，以加速度下沉，使反應速度加快，提尚生廣效率。
[0031](3)降低操作人員勞動強度:本發(fā)明的鋁渣漿液采用泵送，實現(xiàn)了半自動化，避免了操作人員往返高處向硫酸鋁反應釜人工投料，減輕了操作人員的勞動強度；濃硫酸是自動計量加入反應釜的，操作人員無需直接接觸濃硫酸，減少了濃硫酸腐蝕風險事故發(fā)生的可能性。
[0032](4)減少廢渣排放:傳統(tǒng)的以鋁土礦為原料的沉降分離工序，廢渣產(chǎn)量高達40?50%,而本發(fā)明所得廢渣含量< 5%，這也大大提高了后續(xù)硫酸鋁母液的濃度。
[0033](5)本發(fā)明工藝簡單，操作方便，安全性高，能量消耗少，廢渣量少且可帶來附加收益，廢水可循環(huán)利用，生產(chǎn)成本低，適于規(guī)?；a(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明鉀明礬的生產(chǎn)工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0035]以下結合具體實施例對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0036]實施例1:
[0037]一種鉀明礬的生產(chǎn)方法，包括如下工藝步驟:
[0038](I)制漿工序:取廢鋁渣原料，粉碎成80目粒徑后，置于化漿池，邊加水邊攪拌，制得30?40波美度的鋁渣漿液；
[0039](2)硫酸鋁粗液制備工序:先將步驟(I)制得的鋁渣漿液泵入到反應釜中，再將已泵入高位桶的質量分數(shù)為98%的濃硫酸加入到反應釜中，鋁渣漿液和濃硫酸的重量為1:1，密閉反應釜，開動攪拌器攪拌，攪拌的速度為25轉/分鐘，時間為5分鐘，當反應釜內壓力為0.3?0.4MPa時，停止攪拌，靜置2小時，制得硫酸鋁粗液；當反應釜內壓力為
0.1MPa時，將制得的硫酸鋁粗液出料至沉降桶；
[0040](3)硫酸鋁粗液沉降分離工序:
[0041]a、在沉降桶底部通入流量為2.5MPa的壓縮空氣，將硫酸鋁粗液和洗滌底渣所得洗滌液的混合液吹至沸騰后，加入聚丙烯酰胺至所述混合液產(chǎn)生礬花，調節(jié)PH值范圍在
1.5?2.5，靜置2?3小時，得到上清液和底渣；
[0042]b、將上清液送至板框式壓濾機，壓濾后，得到濾液和濾餅；濾液送至儲存罐，即為硫酸鋁母液；濾餅送至水泥廠做下腳料；用清水沖洗壓濾機的濾布，得到清洗液；
[0043]C、將底渣用步驟b所得清洗液和從冷卻結晶工序所得結晶母液洗滌，得到洗滌液，送至下級沉降桶；
[0044](4)硫酸鋁鉀粗液制備工序:將步驟(3)所得硫酸鋁母液，送至硫酸鋁鉀反應濃縮罐中，加熱，并按比例加入硫酸鉀，硫酸鉀中的K2SO4的干基含量多52 %，硫酸鋁和硫酸鉀的重量比為7:1，攪拌，當硫酸鉀完全溶解后，停止攪拌，即得硫酸鋁鉀粗液；
[0045](5)冷卻結晶工序:將步驟(4)所得硫酸鋁鉀粗液，送至結晶池，自然冷卻晾干2天，即得硫酸鋁鉀晶體和結晶母液；將所得結晶母液，返回步驟(3)，作為底渣的洗滌用水；
[0046](6)水洗、晾干、包裝工序:將步驟(5)所得硫酸鋁鉀晶體，用水洗去雜質，再自然晾干I?2天，包裝，即得鉀明礬成品，其KAl (SO4)2的干基含量為99.2%。
[0047]實施例2:
[0048]一種鉀明礬的生產(chǎn)方法，包括如下工藝步驟:
[0049](I)制漿工序:取廢鋁渣原料，粉碎成100目粒徑后，置于化漿池，邊加水邊攪拌，制得30?40波美度的鋁渣漿液；
[0050](2)硫酸鋁粗液制備工序:先將步驟(I)制得的鋁渣漿液泵入到反應釜中，再將已泵入高位桶的質量分數(shù)為98%的濃硫酸加入到反應釜中，鋁渣漿液和濃硫酸的重量為1:1，密閉反應釜，開動攪拌器攪拌，攪拌的速度為20轉/分鐘，時間為35分鐘，當反應釜內壓力為0.3?0.4MPa時，停止攪拌，靜置2小時，制得硫酸鋁粗液；當反應釜內壓力為
0.1MPa時，將制得的硫酸鋁粗液出料至沉降桶；
[0051](3)硫酸鋁粗液沉降分離工序:
[0052]a、在沉降桶底部通入流量為2.5MPa的壓縮空氣，將硫酸鋁粗液和洗滌底渣所得洗滌液的混合液吹至沸騰后，加入聚丙烯酰胺至所述混合液產(chǎn)生礬花，調節(jié)PH值范圍在
1.5?2.5，靜置2?3小時，得到上清液和底渣；
[0053]b、將上清液送至板框式壓濾機，壓濾后，得到濾液和濾餅；濾液送至儲存罐，即為硫酸鋁母液；濾餅送至水泥廠做下腳料；用清水沖洗壓濾機的濾布，得到清洗液；
[0054]C、將底渣用步驟b所得清洗液和從冷卻結晶工序所得結晶母液洗滌，得到洗滌液，送至下級沉降桶；
[0055](4)硫酸鋁鉀粗液制備工序:將步驟(3)所得硫酸鋁母液，送至硫酸鋁鉀反應濃縮罐中，加熱，并按比例加入硫酸鉀，硫酸鉀中的K2SO4的干基含量多52 %，硫酸鋁和硫酸鉀的重量比為7:1，攪拌，當硫酸鉀完全溶解后，停止攪拌，即得硫酸鋁鉀粗液；
[0056](5)冷卻結晶工序:將步驟(4)所得硫酸鋁鉀粗液，送至結晶池，自然冷卻晾干4天，即得硫酸鋁鉀晶體和結晶母液；將所得結晶母液，返回步驟(3)，作為底渣的洗滌用水；
[0057](6)水洗、晾干、包裝工序:將步驟(5)所得硫酸鋁鉀晶體，用水洗去雜質，再自然晾干I?2天，包裝，即得鉀明礬成品，其KAl (SO4)2的干基含量為99.8%。
[0058]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種鉀明礬的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括如下工藝步驟: (1)制漿工序:取廢鋁渣原料，粉碎后，加水攪拌，制得鋁渣漿液； (2)硫酸鋁粗液制備工序:先將步驟(I)制得的鋁渣漿液泵入到反應釜中，再將已泵入高位桶的濃硫酸加入到反應釜中，密閉反應釜，攪拌，當反應釜內壓力為0.3?0.4MPa時，停止攪拌，靜置，制得硫酸鋁粗液；當反應釜內壓力為0.1MPa時，將制得的硫酸鋁粗液出料至沉降桶； (3)硫酸鋁粗液沉降分離工序: a、在沉降桶底部通入壓縮空氣，將硫酸鋁粗液和洗滌底渣所得洗滌液的混合液吹至沸騰后，加入高分子絮凝劑至所述混合液產(chǎn)生礬花，調節(jié)PH值范圍在1.5?2.5，靜置，得到上清液和底渣； b、將上清液送至壓濾機，壓濾后，得到濾液和濾餅；濾液送至儲存罐，即為硫酸鋁母液；濾餅送至水泥廠做下腳料；用清水沖洗壓濾機的濾布，得到清洗液； c、將底渣用步驟b所得清洗液和從冷卻結晶工序所得結晶母液洗滌，得到洗滌液，送至下級沉降桶； (4)硫酸鋁鉀粗液制備工序:將步驟(3)所得硫酸鋁母液，送至硫酸鋁鉀反應濃縮罐中，加熱，并加入硫酸鉀，攪拌，當硫酸鉀完全溶解后，停止攪拌，即得硫酸鋁鉀粗液； (5)冷卻結晶工序:將步驟(4)所得硫酸鋁鉀粗液，送至結晶池，自然冷卻晾干，即得硫酸鋁鉀晶體和結晶母液；將所得結晶母液，返回步驟(3)，作為底渣的洗滌用水； (6)水洗、晾干、包裝工序:將步驟(5)所得硫酸鋁鉀晶體，用水洗去雜質，再自然晾干，包裝，即得鉀明礬成品；水洗液加石灰中和后，作為廠區(qū)綠化用水。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鉀明礬的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(I)所述廢鋁渣中氧化鋁的含量為20?60%，所述廢鋁渣粉碎粒徑為多80目，所述鋁渣漿液的濃度為30?40波美度。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種鉀明礬的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(2)所述濃硫酸的質量分數(shù)為98%，所述濃硫酸的加入比例為:鋁渣漿液和濃硫酸的重量比為1:1，所述攪拌的速度為20?25轉/分鐘，時間為5?35分鐘，所述靜置的時間為2?4小時。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種鉀明礬的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(3)所述壓縮空氣的流量為2.5MPa，所述高分子絮凝劑為聚丙烯酰胺，所述靜置時間為2?3小時，所述壓濾機為板框式壓濾機，所述洗滌次數(shù)為I次。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種鉀明礬的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(4)所述硫酸鉀中的K2SO4的干基含量多52%，所述硫酸鉀的加入比例為:硫酸鋁和硫酸鉀的重量比為7:1。
6.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的一種鉀明礬的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(5)所述自然冷卻晾干的時間為2?4天。
7.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的一種鉀明礬的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(6)所述自然晾干的時間為I?2天，所述鉀明礬成品的KAl (SO4)2的干基含量彡99.2%。
【文檔編號】C01F7/76GK104477960SQ201410755808
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權日:2014年12月10日
【發(fā)明者】張鳳瓊, 侯春生, 唐玲, 唐淑娟, 唐翔 申請人:興安宸億工貿有限公司, 唐翔