摘 要

山东某厂生产聚合氯化铝（PAC）时产生的湿固体废渣具有铝含量高和弱酸性的特点，目前普遍采用堆弃和填埋方式进行处理，不仅严重污染自然环境，还会造成大量的铝资源和土地资源的浪费。迄今为止国内制备氢氧化铝一般都是用 铝土矿作原料，但是目前面临着铝土矿生产能耗高、品位下降、资源短缺等问题。

本论文以山东某厂产生的PAC废渣为原料，采用焙烧热处理、酸浸取、调pH除杂过程，重点研究了盐酸用量、水量、焙烧温度、焙烧时间、反应温度、反应时间等过程因素对从废渣制备氢氧化铝过程中铝溶出率的影响。采用正交实验和单因素优化实验确定了浸取的较佳工艺条件。采用盐酸浸取PAC废渣中的Al元素的 较佳工艺条件为：焙烧温度为500℃、焙烧时间为1h、盐酸用量为2.5mL、水量 为6mL、反应温度为90℃、反应时间为3h。在较佳酸浸工艺条件下，Al元素的浸出率为65.55%；Al(OH)₃产品为白色粉末，实现了PAC废渣的减排与高值资源化利用。

关键词：聚合氯化铝；废渣；氢氧化铝；制备

ABSTRACT

The polyaluminium chloride (PAC) waste residue produced by a company in Shandong province is of weak acidity. Currently landfill was the usual method to dispose the waste residue, which not only brought seriously pollution, but also caused the loss of aluminum resources and the waste of land resources. At present in China bauxite is the main material to preparing aluminum hydroxide, but facing the present situation of high energy consumption, lower grades and shortage of bauxite resources.

In this thesis, the preparation of aluminum hydroxide from the PAC waste residue produced by a company in Shandong province of aluminum alloy surface treatment process was investigated. This paper studied the process of leaching Al element from the PAC waste residue by HCl solution. The effects of preparation parameters in aluminum hydroxide produced by the waste residue, such as the dosage of hydrochloric acid, the amount of water, calcination temperature, calcination time, reaction temperature and time were emphatically discussed. Process optimization was obtained by orthogonal test and Single factor optimization experiment. The optimum leaching process were calcination temperature 500℃, calcination time 1h, the dosage of Hydrochloric acid 2.5mL, the amount of water 6mL, reaction temperature 90℃, reaction time 3h. At these conditions, the maximum of aluminum element in leaching process reached up to 65.55%.The morphology of Al(OH)₃ was amorphous, which achieved the decrease of the waste residue and the value utilization of industrial residue.

Key Words：polyaluminium chloride；waste residue；aluminum hydroxide；preparation

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1PAC废渣概述 1

1.1.1PAC概述 1

1.1.3PAC的制备工艺 2

1.2氢氧化铝概述 3

1.2.1氢氧化铝发展状况 3

1.2.2氢氧化铝制备工艺 3

1.2.2氢氧化铝的性质及用途 5

1.3选题的目的及意义 5

1.4论文研究的主要内容 6

第二章 PAC废渣的组成及特性分析 7

2.1引言 7

2.2实验试剂及仪器 7

2.2.1材料与试剂 7

2.2.2实验仪器 7

2.2.3PAC废渣 8

2.2.4 PAC废渣组成及特性分析 9

2.3结果与讨论 9

2.3.1PAC废渣的成分分析 9

2.3.2 PAC废渣的结构分析 10

2.4本章小结 11

第三章 氢氧化铝制备工艺 12

3.1引言 12

3.2主要试剂和仪器 12

3.3实验机理 12

3.4实验工艺流程图 13

3.5实验步骤 13

3.5.1酸浸 13

3.5.2 Al₂O₃浸出率的测定 13

3.5.3焙烧 14

3.5.4氢氧化铝沉淀的制备 14

3.5.5精制 15

3.5.6滤渣的处理 15

3.6结果与讨论 16

3.6.1 酸浸实验影响因素 16

3.6.2水量影响因素 16

3.6.3焙烧温度的影响 17

3.6.4焙烧时间的影响 18

3.6.5粗氢氧化铝产品分析 19

3.6.6精制氢氧化铝的产品分析 20

3.6.7滤渣浸出液成分分析 22

3.7本章小结 23

第四章 结论与展望 24

4.1结论 24

4.2展望 24

参考文献 25

致 谢 27

第一章 绪论

1.1PAC废渣概述

1.1.1PAC概述

聚合氯化铝(Polyaluminum Chloride)，英文缩写PAC，又被简称为聚铝，通常也称作净水剂或混凝剂等。其在形态上又可以分为固体和液体两种。固体按颜色不同又分为棕褐色、米黄色、金黄色和白色，液体可以呈现为无色透明、微黄色、浅黄色至黄褐色。不同颜色的PAC在应用于生产技术上也有较大的区别。

PAC是一种高效、新型的无机净水材料，它是介于Al(OH)₃和AlCl₃两种物质之间的一种水溶性无机高分子聚合物。PAC实际上是铝盐水解——聚合——沉淀反应过程的动力学中间产物，即无机高分子化合物或羟基多核络合物。PAC是一类以金属铝离子为中心体，羟基为配位体，氯离子为平衡离子的单核和多核配位化合物的总称^[1]。分子式通常用Al₂(OH)_nCl_6-nLm来表示，其中m表示聚合程度，聚合程度的影响因素来自于PAC的制备过程中的多种因素，n表示PAC产品的中性化程度。PAC的聚合程度通常用A1和C1的比值或碱化度(也称作盐基度)作为PAC的特性参数来描述，而尤其使用后者更为普遍。PAC的碱化度按如下公式定义：

碱化度B（%）=[OH^-]/3[Al³ ]×100