利用鋁型材廠工業污泥制備活性氧化鋁的方法技術

本發明專利技術公開了利用鋁型材廠工業污泥制備活性氧化鋁的方法，本發明專利技術屬于固體廢棄物的綜合利用，確切地說，它是生態環境材料的技術領域。生產步驟為（１）該污泥是鋁型材表面處理過程產生大量的廢液，經沉淀過濾得到的固體廢渣，這種污泥主要成分是γ－ＡｌＯＯＨ、Ａｌ（ＯＨ）↓［３］和具有無定形體結構的固體物質；（２）采用硝酸法：在經過研磨的干污泥粉末中，加入稀硝酸溶液和一定比例干污泥進行混合和煉泥，或者直接加水混合煉泥，形成可塑性泥團，得到以γ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］為晶相的活性氧化鋁；（３）制備的活性氧化鋁外觀是白色和灰白色的球狀體、柱狀體或其它粒狀，由于工業污泥粒子超細，表面積大，活性高，有利于形成γ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，所以本產品比面積大，孔容積大，本發明專利技術經濟效益高。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及利用鋁型材廠工業污泥為原料制備活性氧化鋁的方法，屬于固體廢棄物的綜合利用，確切地說，它是生態環境材料的

技術介紹
鋁型材廠工業污泥是鋁型材表面處理過程產生大量的廢液，其是乳白色的膠體溶液，粒子超細而高度分散。這種廢液一旦排放，必然嚴重污染環境和江河水域，破壞生態。因此廢液排放之前，必須將處理過程產生的大量污泥去除。工廠采用沉淀和過濾方法，濾掉固體污泥，余下澄清的濾液排放。這種固體污泥主要成分是γ-AlOOH、Al(OH)3和具有無定形體結構的固體物質。污泥含水量高達70-80％，這種污泥數量很大，一個大型鋁型材廠，每天可產生25-30噸污泥，每月有800-900噸，每年可回收一萬多噸。國內大型鋁型材企業有幾十家，中小型企業有一百多家，每年產生工業污泥數量很大。嚴重影響鋁型材廠廢液的綜合治理和正常生產，嚴重造成鋁型材廠的二次污染。因此污泥的綜合利用事關重大，具有重要的環保意義。本專利技術利用鋁型材廠工業污泥制備活性氧化鋁，不需要經過氫氧化鋁的制備過程，大大降低活性氧化鋁的生產成本，經濟效益十分顯著。經檢索，中國專利公開號1051541涉及到采用以鋁型材加工廢渣直接與鹽酸反應的工藝路線，通過活性炭吸附脫色得到無色透明的液體聚合氧化鋁；中國專利公開號1350065涉及到以鋁廠廢渣和鋁型材表面化學處理產生的廢硫酸、廢氫氧化鈉為原料，制備硫酸鋁、鋁酸鈉和氫氧化鋁；光盤號1993GC14涉及到利用Al(OH)3凝膠廢渣生產聚合氧化鋁；光盤號2000GC26涉及到利用廢鋁渣生產水處理劑一硫酸鋁的研究；光盤號1995GC23涉及到利用鋁陽極氧化廢鋁渣生產硫酸鋁；國際聯機檢索未報到利用鋁型材工業污泥制備活性氧化鋁。因此，國內外尚未報到利用鋁型材廠工業污泥制備活性氧化鋁，該項目屬國內外首家研究專利技術的技術和工藝。
技術實現思路
本專利技術的目的是。本專利技術的目的是這樣實現的，生產步驟為(1)該污泥是鋁型材表面處理過程產生大量的廢液，經沉淀過濾得到的固體廢渣，這種污泥主要成分是γ-AlOOH、Al(OH)3和具有無定形體結構的固體物質；(2)采用硝酸法在經過研磨的干污泥粉末中，加入稀硝酸溶液和一定比例干污泥進行混合和練泥，或者直接加水混合練泥，形成可塑性泥團，將泥團可塑成粒徑為4-8mm球狀，100℃烘干，經烘干后，400-900℃燒結，燒結保溫時間為1-6小時，得到以γ-Al2O3為晶相的活性氧化鋁；(3)制備的活性氧化鋁外觀是白色和灰白色的球狀體、柱狀體或其它粒狀，粒徑為3-7mm，其性能比表面積為180-450m2/g，平均孔徑為3-7nm，孔容為0.15-0.8cm3/g，吸水率≥50％，抗折強度≥70N/個球。本專利技術與現有技術相比具有下列創新性和優點1)原料和技術創新現有技術采用工業氧化鋁為主原料，而本項目采用鋁型材廠工業污泥為原料，具有原料和技術的創新，屬于固體廢棄物的綜合利用和變廢為寶的項目，因此具有重大的環保意義。2)本專利技術與現有技術相比，本項目采用的工業污泥具有粒子超細，部分是晶體，部分是無定形體，表面積大，活性高的特點，有利于污泥轉化成γ-Al2O3，其轉化率高。3)本專利技術轉化規律與現有技術轉變規律不同。本專利技術轉變規律污泥在500-1100℃轉變為γ-Al2O3，在1100-1200℃轉變為α-Al2O3；而現有技術轉變規律從γ-Al2O3或Al(OH)3轉變為α-Al2O3需經幾個中間變體的轉變，才能轉變為α-Al2O3。4)本專利技術采用工業污泥制備活性氧化鋁不需要經過氫氧化鋁的制備過程，而現有技術需要經過氫氧化鋁的制備過程，因此大大降低活性氧化鋁的制備成本。5)本專利技術與現有技術相比原料成本很低，經濟效益和社會效益十分顯著，具有很強的市場競爭能力，所以投資風險小。6)本專利技術制備活性氧化鋁比表面積為180-400m2/g，而現有技術的比表面積為150-300m2/g。所以本專利技術制備活性氧化鋁比表面積比現有技術大。以鋁型材廠工業污泥為原料，在干污泥中加入一定濃度的稀硝酸溶液，不斷攪拌練泥，形成可塑性泥團。將泥團成型成直徑為4-6mm的粒狀(其他形狀)坯體，經烘干后，置于高溫爐中400-900℃煅燒，保溫時間為1-6小時，然后冷卻至室溫，其晶相是γ-Al2O3。本專利技術采用的原料是工業污泥，其是固體廢棄物，而不是工業氧化鋁，不需經過氫氧化鋁的制備過程，所以具有原料和技術上的創新。具體實施例方式鋁型材工業污泥脫水烘干，得到干污泥，其組成SiO22-3％，Al2O3為60-65％，燒失量為33-35％，其他雜質為0.8-1.2％，將熟料破碎和研磨成320篩目。已稱重的干污泥中加入稀硝酸溶液，不斷攪拌練泥，形成可塑性泥團。稀硝酸溶液濃度濃硝酸H2O＝1∶1-1∶10，稀硝酸溶液∶干污泥＝1∶1.1-1∶3。用擠出成型法和轉動造粒法，將可塑泥團成型成直徑為4-8mm球粒坯體，自然烘干24小時后，移入烘干房烘干。將烘干粒狀粒子裝入匣缽中，置于高溫爐中煅燒，燒結溫度為400-900℃，燒結保溫時間為2小時，控制升溫速度為80℃/小時。將煅燒樣品測試比表面積，平均孔徑、孔容、吸水率和抗壓強度。測試結果比表面積(BEF)為180-450mm2/g，平均孔徑為3-7nm，孔容為0.15-0.8cm3/g，吸水率≥50％，抗壓強度≥70N/個球。采用硝酸法在經過研磨的干污泥粉末中，加入稀硝酸溶液和一定比例干污泥進行混合和練泥，或者直接加水混合練泥，形成可塑性泥團，將泥團可塑成粒徑為4-8mm球狀，100℃烘干，經烘干后，400-900℃燒結，燒結保溫時間為1-6小時，得到以γ-Al2O3為晶相的活性氧化鋁；其敘述的稀硝酸溶液，其濃硝酸與水的重量比為1∶1-1∶10，稀硝酸溶液與干污泥的重量比為1∶1-1∶3。實施例1在已稱重的干污泥中加入稀硝酸溶液，不斷攪拌練泥，形成可塑性泥團。用轉動造粒法，將可塑泥團成型成直徑為4-6mm球粒坯體，自然烘干24小時后，移入烘干房烘干，控制含水量為5％左右，將烘干球狀粒子裝入匣缽中，置于高溫爐中煅燒，燒結溫度為450℃，燒結保溫時間為2小時，控制升溫速度為80℃/小時，然后自然冷卻至室溫。將煅燒的產品測試比表面積，平均孔徑、孔容、吸水率和抗壓強度。測試數據列于表1中。表1實施例1硝酸溶液濃度對活性氧化鋁性能的影響實驗序號 HNO3∶H2O(重量比) 比表面積(m2/g)) 平均孔徑(nm) 孔容(cm3/g) 物相樣品1 1∶2237 3.51 0.16 γ-Al2O3樣品2 1∶3245 3.41 0.16 γ-Al2O3樣品3 1∶4244 4.32 0.17 γ-Al2O3樣品4 1∶5248 5.24 0.22 γ-Al2O3樣品5 1∶6264 4.68 0.27 γ-Al2O3樣品6 1∶7249 4.88 0.48 γ-Al2O3樣品7 1∶8236 6.29 0.24 γ-Al2O3實施例2實施例2固定酸水比，即HNO3∶H2O＝1∶6，改變稀酸與干污泥比值，探討其對材料性能的影響。制備方法與實施例1相同。表2實施例2稀硝酸溶液用量與干污泥用量比值對材料性能影響(HNO3∶H2O)實驗序號 稀酸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
利用鋁型材廠工業污泥制備活性氧化鋁的方法，其特征在于：生產步驟為：（１）該污泥是鋁型材表面處理過程產生大量的廢液，經沉淀過濾得到的固體廢渣，這種污泥主要成分是γ－ＡｌＯＯＨ、Ａｌ（ＯＨ）↓［３］和具有無定形體結構的固體物質；（２）采用硝酸法：在經過研磨的干污泥粉末中，加入稀硝酸溶液和一定比例干污泥進行混合和練泥，或者直接加水混合練泥，形成可塑性泥團，將泥團可塑成粒徑為４－８ｍｍ球狀，１００℃烘干，經烘干后，４００－９００℃燒結，燒結保溫時間為１－６小時，得到以γ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］為晶相的活性氧化鋁；（３）制備的活性氧化鋁外觀是白色和灰白色的球狀體、柱狀體或其它粒狀，粒徑為３－７ｍｍ，其性能：比表面積為１８０－４５０ｍ↑［２］／ｇ，平均孔徑為３－７ｎｍ，孔容為０．１５－０．８ｃｍ↑［３］／ｇ，吸水率≥５０％，抗折強度≥７０Ｎ／個球。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：阮玉忠，于巖，吳任平，杜育紅，林春鶯，
申請(專利權)人：福州大學，
類型：發明
國別省市：32[中國|江蘇]