「特別推薦」中科院過程所：煤氣化渣製備聚合氯化鋁工藝研究

中國科學院過程工程研究所李會泉研究員團隊

以氣化渣為單一含鋁原料，透過溫和酸迴圈和迴圈溶出過程實現液相中鋁的高度富集；並以該富鋁溶液為原料，進一步考察了迴圈酸洗次數、聚合溫度、聚合時間和鹼化劑鋁酸鈣粉新增量對聚合氯化鋁產品效能的影響規律，經系統工藝最佳化後，得到聚合氯化鋁的產品符合GB/T 22627—2014《水處理劑聚氯化鋁》要求。整個工藝過程中，氣化渣經酸洗後直接進入下一步進行資源化利用，鹼化劑鋁酸鈣粉經抽濾、乾燥後可直接迴圈利用，無二次汙染物產生。

引文格式

胡文豪，張建波，李少鵬，等。煤氣化渣製備聚合氯化鋁工藝研究［J］。潔淨煤技術，2019，25（1）：154-159。

HU Wenhao，ZHANG Jianbo，LI Shaopeng，et al。Study on the preparation of polyaluminium chloride from coal gasification residue［J］。Clean Coal Technology，2019，25（1）：154-159。

作者

胡文豪1，2，3，張建波1，2，李少鵬1，2，李佔兵1，2，孫志剛4，李會泉1，2，3

作者單位

1。 中國科學院過程工程研究所 綠色過程與工程中科院重點實驗室；

2。 溼法冶金清潔生產技術國家工程實驗室；

3。 中國科學院大學；

4。 中石化寧波技術研究院有限公司

摘要

我國煤氣化渣（CGR）年產量巨大，但綜合利用率低，現有堆存與填埋方式具有較大的環境風險與經濟壓力，規模化消納與資源化利用需求迫切。以煤氣化渣酸浸液製備聚合氯化鋁絮凝劑為目標，考察了鋁酸鈣粉用量、聚合溫度、聚合時間和酸洗液迴圈次數對聚合氯化鋁產品指標的影響。

結果表明，煤氣化渣酸洗液迴圈次數達到4次時，液相中鋁離子濃度為28 g/L，氧化鋁含量可達5。28%；以該富鋁酸液為反應原料，反應溫度80 ℃、反應時間120 min、鋁酸鈣粉用量12。50 g/50 mL時，得到的聚合氯化鋁產品中氧化鋁質量分數為10%～11%，鹽基度為44%～50%，且產品中鉛、鉻、砷等重金屬元素含量極低，各項效能指標均符合GB/T 22627—2014中水處理劑聚合氯化鋁的製備標準。

圖表

圖1 氣化渣XRD譜圖

圖2 氣化渣SEM掃描圖

圖3 氣化渣MLA掃描圖

圖4 氣化渣製備聚合氯化鋁的工藝流程

圖5 酸濃度對氧化鋁與氧化鐵脫除的影響

圖6 反應時間對氧化鋁和氧化鐵脫除的影響

圖7 反應溫度對氧化鋁與氧化鐵脫除的影響

圖8 液固比對氧化鋁與氧化鐵脫除的影響

圖9 酸洗次數對鐵、鋁離子濃度的影響

圖10 酸洗次數對產品氧化鋁質量濃度和鹽基度的影響

圖11 鋁酸鈣粉新增量對產品氧化鋁質量濃度和鹽基度的影響

圖12 聚合溫度對產品氧化鋁質量濃度和鹽基度的影響

圖13 聚合時間對產品氧化鋁質量濃度和鹽基度的影響

結論

1）基於氣化渣中氧化鋁反應活性高的資源特點，透過考察酸浸過程不同因素對氧化鋁浸出率的影響規律，確定其最佳工藝條件為：酸濃度300 g/L，反應時間120 min，反應溫度90 ℃和液固比為5。在該工藝條件下，氧化鋁浸出率達到44。00%，經迴圈4次後，酸液中鋁離子濃度達28。00 g/L。

2）以該迴圈富鋁酸液為聚鋁原料，考察了聚合溫度、聚合時間和鋁酸鈣粉的新增量對聚合過程氧化鋁含量、鹽基度的影響規律，明確其最佳工藝條件為聚合溫度為80 ℃，聚合時間為120 min，鋁酸鈣粉新增量為12。50 g/50 mL。在該工藝條件下，聚合氯化鋁產品中氧化鋁含量為10%～11%，鹽基度為44%～50%，鉛、鉻、砷等重金屬元素含量均符合工業廢水處理採用的聚合氯化鋁產品指標GB/T 22627—2014。

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