铝泥的高效综合利用工艺开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

铝泥，是铝土矿提取铝过程中产生的固体废料，通常由于含三氧化二铁而呈铁锈色，因此也称为赤泥。每年世界会产生1.2×10⁸吨这种有害物质大约每生产1吨氧化铝要排放1.0-1.8吨的赤泥。2012年中国产生了5×10⁷吨，世界铝泥已经累计达到2.7×10⁹吨。到目前为止还没有十分有效的处理方式，大量的赤泥还是以堆存的方式处理，导致赤泥的综合利用率仅为15 %左右。

我国是氧化铝生产大国，2009年生产氧化铝2378万吨，约占世界总产量的30%，产生的赤泥近3000万吨。目前我国赤泥综合利用率仅为4%，累积堆存量达到2亿吨。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年产生量还将不断增加。

目前利用铝土矿生产铝的方法是碱法（包括拜耳法、烧结法、拜耳-烧结联合法）。碱法生产氧化铝，是用碱（naoh或na₂co₃）处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物。将不溶解的残渣（铝泥）与溶液分离，经洗涤后弃去或进行综合处理，以回收其中的有用组分。纯净的铝酸钠溶液即可分解析出氢氧化铝，经分离、洗涤后进行煅烧，便获得氧化铝产品。赤泥是在拜耳法或烧结法过程中产生的。

2. 研究的基本内容与方案

实验原料：

大冶某铝厂产生的废渣铝泥，氢氧化钠（片状，化学纯AR），浓盐酸（36-38wt%，化学纯AR）

聚合氯化铝的制备：

配制10wt%的氢氧化钠溶液，取9mL氢氧化钠溶液于圆底烧瓶中，加热到70℃，称取2g铝泥（120℃干燥10h）倒入圆底烧瓶中，搅拌60min，趁热过滤，用少量蒸馏水洗涤滤饼三次。将滤液转移至锥形瓶中，于80℃滴加浓盐酸，调节pH值为4，静置，熟化。

聚合氯化铝质量检测：

氧化铝含量的检测：用硝酸将试样解聚，在pH=3时加过量的EDTA溶液使其与铝离子络合，然后用氯化锌标准溶液回滴过量的EDTA溶液。

移取20.00mLEDTA溶液置于250mL锥形瓶中，称取8g液体试样，用不含二氧化碳的水溶解移入250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。若稀释液浑浊，用中速滤纸干过滤，此为试液A。用移液管移取10mL试液A，置于250mL锥形瓶中，加10mL硝酸溶液，煮沸1min，冷却至室温后加20mLEDTA溶液，加百里酚蓝溶液3-4滴，用氨水溶液中和至试液从红色到黄色，煮沸2min。冷却后加入10mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液和两滴二甲酚橙指示液，加水50mL，用氯化锌标准溶液滴定至溶液由淡黄色变为微红色即为终点，同时做空白试验。

结果计算：氧化铝以质量分数ω₁计，数值以%表示，按下式计算：

V0 空白试验消耗氯化锌标准滴定溶液的体积的数值，单位为毫升（mL）；

V 试样消耗氯化锌标准滴定溶液的体积数值，单位为毫升（mL）；

C 氯化锌标准滴定溶液的实际浓度的准确数值，单位为摩尔每升（mol/L）；

m 试料的质量的数值，单位为克（g）；

M 氧化铝的摩尔质量的数值，单位为克每摩尔（g/mol）(M=101.96).

盐基度的测定：移取25.00mL试液A，置于250mL磨口瓶中，加20.00mL盐酸标准溶液，接上磨口玻璃冷凝管，煮沸2min，冷却至室温。转移至聚乙烯杯中，加入20mL氟化钾溶液，摇匀。加入5滴酚酞指示液，立即用氢氧化钠标准溶液滴定至溶液呈现微红色即为终点。同时用不含二氧化碳的蒸馏水做空白试验。

结果计算：盐基度以质量分数ω₂计，数值以%表示，按下式计算：

V0 空白试验消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积的数值，单位为毫升（mL）；

V 试样消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积的数值，单位为毫升（mL）；

C 氢氧化钠标准滴定溶液的实际浓度的准确数值，单位为摩尔每升（mol/L）；

m 试料的质量的数值，单位为克（g）；

ω₁ 上式测得的氧化铝的质量分数，%；

M 氢氧根[OH^-]的摩尔质量的数值，单位为克每摩尔（g/mol）。

絮凝实验：在1000mL烧杯中加入500mL待处理样品，将烧杯置于搅拌机上同时加入絮凝剂，启动搅拌机先以300r/min 快速搅拌30s，再以100r/min中速搅拌10min最后以50r/min慢速搅拌10min，静止沉降10min。

用滴定管取上清液分别测量浊度，pH，COD，总磷和磷酸盐的含量。

WGZ-10型散射式光电式浑浊度仪测定浊度，PB-10型酸度计测定pH，重铬酸钾法测定COD，钼酸铵分光光度法测总磷和磷酸盐含量。

设计正交试验，确定制备聚合氯化铝的最优条件。因素包括（氢氧化钠浓度c（NaOH）、浸取温度、浸取时间、聚合温度）每因素三水平，L₉（3⁴）如下：

试验编号	c（NaOH）/wt%	浸取温度/℃	浸取时间/min	聚合温度/℃
1	5	60	30	70
2	5	70	60	80
3	5	80	90	90
4	10	60	60	09
5	10	70	90	70
6	10	80	30	80
7	15	60	90	80
8	15	70	30	90
9	15	80	60	70

3. 研究计划与安排

第1周～第9周：查阅相关文献，熟悉铝型材加工业铝泥综合利用的研究现状和发展趋势，提出铝型材加工业铝泥高效综合利用的新工艺，完成开题报告，并进行探索实验研究。

第10周～第13周：铝泥高效综合利用新工艺和操作参数的优化，从中制备液体聚合氯化铝、聚合氯化铝铁，并提出处理废渣的利用办法。

第13周～第15周：撰写并修改毕业论文，准备论文答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]金梅, 王雪辉. 含铬铝渣的综合利用. 金属世界, 325-328.

[2]赵华章, 彭凤仙, 栾兆坤, 徐毅, 陈福泰. 微量加碱法合成聚合氯化铝的改进及al13形成机理. 环境化学. 2004,23（2）:202-207

[3]杨永强, 杨大令, 蹇锡高, 张守海, 富海涛. 聚合氯化铝的制备及其在废水处理中的应用. 水处理技术. 2005, 31(10):52-55