含铝污泥与废盐酸制备聚合氯化铝的工艺研究

密鲁博，付信程

（山东郯创环保科技发展有限公司，山东 临沂 276100）

随着我国工业化进程的深入推进，含铝污泥和废盐酸的排放量日渐增多。传统的化工和医药企业通过含铝污泥和废盐酸处置装置，采用蒸发析盐法分离氯化铝和废水，氯化铝作为固体废物处理，废水则通过净化系统处理达标后排放[1]。该方法增加了企业的危险废物处置费用，加大了污水处理装置的负担，不符合国家资源化利用危险废物的战略规划。因此，如何充分利用工业产出的危险废物，使危险废物变废为宝，实现资源再利用，是众多学者的研究目标。

利用含铝资源废物制备聚合氯化铝的研究已取得了一定成果[2]。徐新阳等人[3]以Al2O3的质量分数为22.58%的煤矸石为原料，采用酸溶的方法，成功制备了高效絮凝剂PAC。高建阳[4]利用氧化铝工厂产出的Na2AlO4成功合成了PAC，并分析了氧化铝浓度及碱基度对制备的PAC中铝聚合形态及组成的影响。国内的研究人员针对PAC制备的研究，大都集中在铝矿石、铝废料、铝加工厂的中间体Na2AlO4等材料，对以含铝废物和废盐酸等危险废物为原材料，制备PAC的工艺研究鲜有报道。在最近的报道中，杜凯峰等人[5]以铝灰渣和废盐酸为原料，采用酸溶方法制备了PAC，并研究了原料配比、反应温度和时间、制备温度和时间等因素对制备的PAC性能的影响，但该制备PAC材料的工艺仍处于实验阶段，尚未全面推广应用。因此有必要研究以含铝污泥和废盐酸为原材料制备PAC的工艺流程。

本文对含铝污泥和废盐酸等危险废物的循环再利用进行研究，通过配料、酸溶反应及二次过滤、聚合调整反应、固液分离等工序，制备了聚合氯化铝（PAC），并确定了PAC各制备阶段的具体参数指标。

1 PAC制备工艺的参数设计

1.1 原料的工艺参数

采用含铝污泥和废盐酸制备PAC，主要原料废盐酸的含量为29%～31%，含铝污泥中氧化铝的含量≥7.5%。具体参数如表1、表2所示。

表1 废盐酸的相关参数

表2 含铝污泥的相关参数

1.2 酸溶反应与聚合反应的工艺参数

酸溶反应是将含铝污泥投入废盐酸中进行溶解、反应的过程，需要通入蒸汽加热，反应温度要保持在90～105℃，反应时长为2.5h。制备的半成品中，氧化铝含量为4%～10%，盐基度为-10%～10%。

聚合反应中，反应温度设定为120℃，反应时长2.5h。反应过程中，要加入铝酸钙粉末，以中和半成品中的酸，进而调整盐基度，使得半成品中的氯化铝能在特定的酸性条件下发生聚合反应，生成聚合氯化铝。反应方程式如下：

2 PAC的制备工艺流程

用含铝污泥和废盐酸制备PAC，工艺流程包括配料、酸溶反应及二次过滤、聚合调整反应、固液分离等工序。

2.1 配料及酸雾吸收工艺

用流量计将配伍后的废盐酸注入配料罐内，搅拌的同时开启风机以吸收酸雾。在此过程中，将含铝污泥通过配料罐中的人孔投入配料罐内，含铝污泥（含水率控制在80%～85%）的重量通过传感器进行实时监测。配料完毕并搅拌均匀后，将原料传送到酸溶反应罐内。配料及酸雾吸收工艺的流程图见图1。

图1 配料及酸雾吸收工艺的流程图

2.2 酸溶反应与二次过滤工艺

酸溶反应罐采用玻璃钢复合反应罐，在接收到配料罐传送过来的含铝污泥和废盐酸后，在反应罐内开启搅拌，同时向原料浆料通入蒸汽进行加热。开启风机，吸收酸溶过程产生的酸雾，收集的废气经一级降膜吸收+二级、三级水喷淋吸收+四级碱液喷淋吸收净化，达标后排放。酸溶反应罐内的温度到达90℃时开始计时，温度维持在90～105℃之间，反应约2.5h结束。取样检测半成品的指标合格后，通过人孔投入重金属捕捉剂，继续搅拌1h，然后通过耐酸泵，将半成品浆料泵入压滤机进行一次压滤。半成品液进入半成品池备用。用压缩空气挤干滤渣，压滤浆料落入渣浆罐。在渣浆罐中加入石灰，用于中和过量的盐酸。将压滤浆料中和成中性（pH=6～8），再泵入压滤机进行压滤，得到压滤机一次压滤滤渣。

向带搅拌的半成品池中投入定量的活性炭，搅拌30min，再通过耐酸泵打入压滤机进行二次压滤，以去除残留的重金属。滤液储存在半成品储罐。用压缩空气挤干滤渣，压滤浆料落入渣浆罐。在渣浆罐中加入石灰，以中和过量的盐酸。将浆料中和成中性（pH=6～8），再泵入压滤机进行压滤，得到压滤机二次压滤滤渣。酸溶反应的工艺流程图见图2。

图2 酸溶反应的工艺流程图

2.3 聚合反应与固液分离的工艺流程

聚合反应时，通过流量计，用耐酸泵将半成品储罐内的半成品泵入调整反应罐，向反应罐通入蒸汽进行加热，同时向调整反应罐内投入铝酸钙。反应温度达到120℃时开始计时，反应约2.5h结束。取样测试成品浆料的指标，准备进行压滤。

整理好压滤机滤布，压紧滤板，关闭出液笼头，将集液槽放入压滤机下部，开启压滤机至耐酸泵之间的所有进料阀门，打开反应罐底部的放料阀，用耐酸泵将聚氯化铝浆料泵入压滤机。肉眼观察压滤机龙头滤液的透明度和流量，通过耐酸泵的变频器控制过滤压力的大小（0.02～0.35MPa）。从压滤机的压紧端开始，逐个打开出液笼头，使滤板从后面开始逐块均匀装满。根据成品液的透明度，手动调节出液笼头的开启度。压滤结束后，向反应罐内加入自来水，再通过耐酸泵压入压滤机，以洗涤耐酸泵和相应的管道，同时洗出滤渣内的聚合氯化铝液体。用压缩空气挤干滤渣，压滤浆料落入渣浆罐。在渣浆罐中加入石灰，以中和过量的盐酸。将浆料中和成中性（pH=6～8），再泵入压滤机进行压滤，得到压滤机压滤滤渣。向得到的成品滤液中加入新鲜水和废气吸收废水，调节液体聚合氯化铝产品的浓度后，通过收集槽泵入成品液储罐储存。聚合反应与固液分离的工艺流程图见图3。

图3 聚合反应与固液分离的工艺流程图

3 结论

本文以含铝污泥与废盐酸为原料，通过配料、酸溶反应及二次过滤、聚合调整反应、固液分离等工序，制备了聚合氯化铝，确定了酸雾吸收装置、有机物的去除、碱化剂、制备温度等工艺参数。目前，该聚合氯化铝的制备工艺已得到实际应用。在实际应用中，采用降膜吸收塔+水喷淋吸收塔+水喷淋吸收塔+碱液喷淋吸收塔的四级除雾装置，可有效吸收聚合氯化铝制备过程中的酸雾，活性炭可有效去除半成品中的有机物，各工艺过程的优化工艺参数，可为制备高标准的聚合氯化铝提供技术保障。