專利名稱：利用鋁型材廠工業(yè)污泥制備活性氧化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用鋁型材廠工業(yè)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(tài)環(huán)境材料的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁型材廠工業(yè)污泥是鋁型材表面處理過程產(chǎn)生大量的廢液，其是乳白色的膠體溶液，粒子超細(xì)而高度分散。這種廢液一旦排放，必然嚴(yán)重污染環(huán)境和江河水域，破壞生態(tài)。因此廢液排放之前，必須將處理過程產(chǎn)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(jié)構(gòu)的固體物質(zhì)。污泥含水量高達(dá)70-80％，這種污泥數(shù)量很大，一個(gè)大型鋁型材廠，每天可產(chǎn)生25-30噸污泥，每月有800-900噸，每年可回收一萬多噸。國內(nèi)大型鋁型材企業(yè)有幾十家，中小型企業(yè)有一百多家，每年產(chǎn)生工業(yè)污泥數(shù)量很大。嚴(yán)重影響鋁型材廠廢液的綜合治理和正常生產(chǎn)，嚴(yán)重造成鋁型材廠的二次污染。因此污泥的綜合利用事關(guān)重大，具有重要的環(huán)保意義。本發(fā)明利用鋁型材廠工業(yè)污泥制備活性氧化鋁，不需要經(jīng)過氫氧化鋁的制備過程，大大降低活性氧化鋁的生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
經(jīng)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(yīng)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(xué)處理產(chǎn)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(chǎn)聚合氧化鋁；光盤號2000GC26涉及到利用廢鋁渣生產(chǎn)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(chǎn)硫酸鋁；國際聯(lián)機(jī)檢索未報(bào)到利用鋁型材工業(yè)污泥制備活性氧化鋁。因此，國內(nèi)外尚未報(bào)到利用鋁型材廠工業(yè)污泥制備活性氧化鋁，該項(xiàng)目屬國內(nèi)外首家研究發(fā)明的技術(shù)和工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用鋁型材廠工業(yè)污泥制備活性氧化鋁的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，生產(chǎn)步驟為(1)該污泥是鋁型材表面處理過程產(chǎn)生大量的廢液，經(jīng)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(jié)構(gòu)的固體物質(zhì)；(2)采用硝酸法在經(jīng)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(jìn)行混合和練泥，或者直接加水混合練泥，形成可塑性泥團(tuán)，將泥團(tuán)可塑成粒徑為4-8mm球狀，100℃烘干，經(jīng)烘干后，400-900℃燒結(jié)，燒結(jié)保溫時(shí)間為1-6小時(shí)，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(qiáng)度≥70N/個(gè)球。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列創(chuàng)新性和優(yōu)點(diǎn)1)原料和技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)有技術(shù)采用工業(yè)氧化鋁為主原料，而本項(xiàng)目采用鋁型材廠工業(yè)污泥為原料，具有原料和技術(shù)的創(chuàng)新，屬于固體廢棄物的綜合利用和變廢為寶的項(xiàng)目，因此具有重大的環(huán)保意義。2)本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本項(xiàng)目采用的工業(yè)污泥具有粒子超細(xì)，部分是晶體，部分是無定形體，表面積大，活性高的特點(diǎn)，有利于污泥轉(zhuǎn)化成γ-Al2O3，其轉(zhuǎn)化率高。3)本發(fā)明轉(zhuǎn)化規(guī)律與現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)變規(guī)律不同。本發(fā)明轉(zhuǎn)變規(guī)律污泥在500-1100℃轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3，在1100-1200℃轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3；而現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)變規(guī)律從γ-Al2O3或Al(OH)3轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3需經(jīng)幾個(gè)中間變體的轉(zhuǎn)變，才能轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3。4)本發(fā)明采用工業(yè)污泥制備活性氧化鋁不需要經(jīng)過氫氧化鋁的制備過程，而現(xiàn)有技術(shù)需要經(jīng)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)本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比原料成本很低，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著，具有很強(qiáng)的市場競爭能力，所以投資風(fēng)險(xiǎn)小。6)本發(fā)明制備活性氧化鋁比表面積為180-400m2/g，而現(xiàn)有技術(shù)的比表面積為150-300m2/g。所以本發(fā)明制備活性氧化鋁比表面積比現(xiàn)有技術(shù)大。
以鋁型材廠工業(yè)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(tuán)。將泥團(tuán)成型成直徑為4-6mm的粒狀(其他形狀)坯體，經(jīng)烘干后，置于高溫爐中400-900℃煅燒，保溫時(shí)間為1-6小時(shí)，然后冷卻至室溫，其晶相是γ-Al2O3。本發(fā)明采用的原料是工業(yè)污泥，其是固體廢棄物，而不是工業(yè)氧化鋁，不需經(jīng)過氫氧化鋁的制備過程，所以具有原料和技術(shù)上的創(chuàng)新。
具體實(shí)施例方式鋁型材工業(yè)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(zhì)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(tuán)。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(zhuǎn)動(dòng)造粒法，將可塑泥團(tuán)成型成直徑為4-8mm球粒坯體，自然烘干24小時(shí)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(jié)溫度為400-900℃，燒結(jié)保溫時(shí)間為2小時(shí)，控制升溫速度為80℃/小時(shí)。將煅燒樣品測試比表面積，平均孔徑、孔容、吸水率和抗壓強(qiáng)度。測試結(jié)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(qiáng)度≥70N/個(gè)球。
采用硝酸法在經(jīng)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(jìn)行混合和練泥，或者直接加水混合練泥，形成可塑性泥團(tuán)，將泥團(tuán)可塑成粒徑為4-8mm球狀，100℃烘干，經(jīng)烘干后，400-900℃燒結(jié)，燒結(jié)保溫時(shí)間為1-6小時(shí)，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(shí)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(tuán)。用轉(zhuǎn)動(dòng)造粒法，將可塑泥團(tuán)成型成直徑為4-6mm球粒坯體，自然烘干24小時(shí)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(jié)溫度為450℃，燒結(jié)保溫時(shí)間為2小時(shí)，控制升溫速度為80℃/小時(shí)，然后自然冷卻至室溫。將煅燒的產(chǎn)品測試比表面積，平均孔徑、孔容、吸水率和抗壓強(qiáng)度。測試數(shù)據(jù)列于表1中。
表1實(shí)施例1硝酸溶液濃度對活性氧化鋁性能的影響實(shí)驗(yàn)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(shí)施例2實(shí)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(shí)施例1相同。
表2實(shí)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(shí)驗(yàn)序號 稀酸/干污泥 比表面積(m2/g) 平均孔徑(nm) 孔容(cm3/g) 物相樣品8 1∶1.5 260 3.25 0.18 γ-Al2O3樣品9 1∶1.8 267 3.52 0.20 γ-Al2O3樣品10 1∶2.1 267 4.04 0.23 γ-Al2O3樣品11 1∶2.4 264 4.68 0.27 γ-Al2O3樣品12 1∶2.7 400 4.33 0.46 γ-Al2O3實(shí)施例3實(shí)施例3中HNO3∶H2O＝1∶7，稀硝酸溶液用量與干污泥用量比值為1∶2.4，探討燒結(jié)溫度對材料性能的影響。制備方法與實(shí)施例1相同。
表3實(shí)施例3不同燒結(jié)溫度對材料性能影響實(shí)驗(yàn)序號 燒結(jié)溫度(℃) 比表面積(m2/g) 平均孔徑(nm) 孔容(cm3/g) 物相樣品13 500 349 4.88 048 γ-Al2O3樣品14 600 255 5.00 0.24 γ-Al2O3樣品15 700 236 5.38 0.32 γ-Al2O3樣品16 800 182 6.32 0.32 γ-Al2O權(quán)利要求
1.利用鋁型材廠工業(yè)污泥制備活性氧化鋁的方法，其特征在于生產(chǎn)步驟為(1)該污泥是鋁型材表面處理過程產(chǎn)生大量的廢液，經(jīng)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(jié)構(gòu)的固體物質(zhì)；(2)采用硝酸法在經(jīng)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(jìn)行混合和練泥，或者直接加水混合練泥，形成可塑性泥團(tuán)，將泥團(tuán)可塑成粒徑為4-8mm球狀，100℃烘干，經(jīng)烘干后，400-900℃燒結(jié)，燒結(jié)保溫時(shí)間為1-6小時(shí)，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(qiáng)度≥70N/個(gè)球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋁型材廠工業(yè)污泥制備活性氧化鋁的方法，其特征在于步驟(2)敘述的稀硝酸溶液，其濃硝酸與水的重量比為1∶1-1∶10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋁型材廠工業(yè)污泥制備活性氧化鋁的方法，其特征在于步驟(2)敘述的稀硝酸溶液與干污泥的重量比為1∶1-1∶3。
全文摘要
本發(fā)明公開了利用鋁型材廠工業(yè)污泥制備活性氧化鋁的方法，本發(fā)明屬于固體廢棄物的綜合利用，確切地說，它是生態(tài)環(huán)境材料的技術(shù)領(lǐng)域。生產(chǎn)步驟為(1)該污泥是鋁型材表面處理過程產(chǎn)生大量的廢液，經(jīng)沉淀過濾得到的固體廢渣，這種污泥主要成分是γ－AlOOH、Al(OH)
文檔編號B09B3/00GK1557714SQ20041001403
公開日2004年12月29日 申請日期2004年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月7日
發(fā)明者阮玉忠, 于巖, 吳任平, 杜育紅, 林春鶯 申請人:福州大學(xué)