本發(fā)明屬于固廢處理及無(wú)機(jī)鹽制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以廢催化劑為原料制備銨明礬的方法。

背景技術(shù)：

上面提及的廢催化劑（也可稱含鋁廢催化劑，以下同）主要指但并非絕對(duì)限于指石化行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程如催化裂化過(guò)程中產(chǎn)生的富含鋁元素的固體廢棄物（習(xí)慣簡(jiǎn)稱“固廢”）。

石油化工是支撐我國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要支柱之一，近年來(lái)不論是總體規(guī)模還是實(shí)際產(chǎn)能都在不斷擴(kuò)大，所以每年產(chǎn)生的廢催化劑也在不斷增加，目前達(dá)到40萬(wàn)噸左右。由于石油化工行業(yè)所用催化劑普遍以氧化鋁為載體并且鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（即質(zhì)量%含量）達(dá)到25%左右，因此對(duì)廢催化劑進(jìn)行回收利用，不僅可以避免廢催化劑直接排放損及環(huán)境，而且能夠變廢為寶，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。然而，目前，我國(guó)諸多小規(guī)模的石化企業(yè)出于應(yīng)對(duì)環(huán)保達(dá)標(biāo)排放要求大都只能對(duì)廢催化劑作極其簡(jiǎn)單的處理，甚至因處理成本大尋機(jī)偷排。雖然不乏規(guī)模大的企業(yè)對(duì)廢催化劑進(jìn)行處理，但是由于受處理成本高、處理技術(shù)相對(duì)落后、專技人員短缺之類的因素制約而仍無(wú)法達(dá)到回收再利用的程度，即不足以體現(xiàn)目前全社會(huì)倡導(dǎo)的節(jié)約型、循環(huán)型經(jīng)濟(jì)精神。因此，需要開(kāi)發(fā)處理成本低、操作工藝簡(jiǎn)單的廢催化劑回收利用方法。

銨明礬即十二水合硫酸鋁銨（也稱“鋁銨礬”、“銨礬”或“寶石明礬”）由于具有獨(dú)特的性能，廣泛應(yīng)用于凈水業(yè)、造紙業(yè)、氧化鋁生產(chǎn)業(yè)、印染業(yè)、醫(yī)藥業(yè)和食品業(yè)。目前銨明礬的主要生產(chǎn)方法是用硫酸處理鋁土礦制得硫酸鋁，然后與硫酸銨或氨水反應(yīng)制得，因該法使用鋁土礦，故會(huì)造成資源的過(guò)度開(kāi)采和浪費(fèi)。

利用固廢制備銨明礬既可保護(hù)鋁土礦之類的自然資源，又能避免損及環(huán)境，并且在公開(kāi)的中國(guó)專利文獻(xiàn)中可見(jiàn)諸利用固廢制備銨明礬的技術(shù)信息，典型的如cn104445330b推薦的“一種銨明礬的生產(chǎn)方法”，其是利用鋁材加工前處理過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物即廢鋁渣為原料依次經(jīng)制漿、制備硫酸鋁粗液、硫酸鋁粗液沉降、硫酸鋁銨粗液制備、冷卻結(jié)晶、水洗并晾干，得到銨明礬。該專利實(shí)現(xiàn)了廢鋁渣的回收利用，得以體現(xiàn)其說(shuō)明書(shū)第0016段記載的技術(shù)效果。但是存在操作步驟多，工藝較繁瑣等問(wèn)題。又如cn105502455a提供的“一種利用高嶺土選礦酸性廢水制備銨明礬的方法”，其是利用高嶺土選礦酸性廢水與高嶺土多次循環(huán)而使溶解在其中的硫酸鋁達(dá)到飽和，再與硫酸銨進(jìn)行反應(yīng)，兩次結(jié)晶，得到銨明礬，該專利申請(qǐng)方案實(shí)現(xiàn)了選礦廢酸水的回收利用，但是同樣存在操作步驟多，工藝較繁瑣等問(wèn)題。因此對(duì)于探索簡(jiǎn)單工藝將含鋁固廢如上面提及的石化行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含鋁廢催化劑制備銨明礬具有積極意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種以廢催化劑為原料制備銨明礬的方法，該方法能以簡(jiǎn)練的工藝步驟使石油化工行業(yè)產(chǎn)生的含鋁廢催化劑中的鋁元素得到充分利用并減輕石油化工行業(yè)的三廢處理成本而藉以節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境并體現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)精神。

本發(fā)明的任務(wù)是這樣來(lái)完成的，一種以廢催化劑為原料制備銨明礬的方法，包括以下步驟：

a)制備硫酸鋁粗液，向石化行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含鋁廢催化劑中加入硫酸并浸泡，浸泡結(jié)束后投入帶有攪拌裝置和加熱裝置的容器中并在開(kāi)啟攪拌裝置和加熱裝置的狀態(tài)下進(jìn)行攪拌反應(yīng)，攪拌反應(yīng)結(jié)束后轉(zhuǎn)入離心分離裝置離心分離，得到硫酸鋁粗液；

b)制備硫酸鋁銨粗液，向步驟a）得到的硫酸鋁粗液中加入濃氨水，在攪拌和加熱狀態(tài)下進(jìn)行中和反應(yīng)，并且控制攪拌器的攪拌速度、控制加熱器的加熱溫度、控制中和反應(yīng)的時(shí)間以及控制反應(yīng)體系的ph值，得到硫酸鋁銨粗液；

c)制備粗銨明礬濾餅，先將由步驟b）得到的硫酸鋁銨粗液轉(zhuǎn)入結(jié)晶池進(jìn)行結(jié)晶反應(yīng)并且控制結(jié)晶反應(yīng)的溫度和控制結(jié)晶反應(yīng)的時(shí)間，再進(jìn)行壓濾，得到粗銨明礬濾餅；

d)制備成品，對(duì)由步驟c）得到的粗銨明礬濾餅淋洗并且控制淋洗程度，經(jīng)晾干，得到成品銨明礬。

在本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟a）中所述的含鋁廢催化劑中的鋁的質(zhì)量%含量為10-50%，所述硫酸的質(zhì)量%比濃度為25-45%。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟a）中所述浸泡的時(shí)間為一周。

在本發(fā)明的又一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟a）中所述攪拌裝置的攪拌速度為100-4000rpm，所述攪拌反應(yīng)的時(shí)間為6-24h，所述加熱裝置的加熱溫度為80-120℃。

在本發(fā)明的再一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟b）中所述控制攪拌器的攪拌速度是將攪拌速度控制為100-4000rpm；所述的控制加熱器的加熱溫度是將加熱溫度控制為80-85℃；所述控制中和反應(yīng)的時(shí)間是將時(shí)間控制為25-35min；所述的控制反應(yīng)體系的ph值是將ph值控制為1.8-2.2。

在本發(fā)明的還有一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟b）中所述的濃氨水與所述硫酸鋁粗液的質(zhì)量比為0.05-0.5：1。

在本發(fā)明的更而一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述濃氨水的質(zhì)量%比濃度為25-28%。

在本發(fā)明的進(jìn)而一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟c）中所述的控制結(jié)晶反應(yīng)的溫度是將結(jié)晶反應(yīng)的溫度控制為5-15℃；所述的控制結(jié)晶反應(yīng)的時(shí)間是將結(jié)晶反應(yīng)的時(shí)間控制為40-60min。

在本發(fā)明的又更而一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟d）中所述淋洗是用冷水淋洗；所述的控制淋洗程度是指淋洗至濾液無(wú)色；所述的晾干為自然晾干。

在本發(fā)明的又進(jìn)而一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的冷水的溫度為5-15℃。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案的技術(shù)效果之一，由于工藝步驟簡(jiǎn)單并且無(wú)需苛刻的設(shè)備以及工藝要素，因而能滿足工業(yè)化制備要求；之二，由于原料取自石化行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含鋁廢催化劑并能將含鋁廢催化劑中的鋁元素充分利用，因而可顯著減輕石化行業(yè)對(duì)含鋁廢催化劑的三廢處理成本，既可節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，又能體現(xiàn)變廢為寶的循環(huán)經(jīng)濟(jì)精神；之三，僅需對(duì)粗銨明礬濾餅淋洗即可得到純度理想的成品銨明礬。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

按圖1所示流程以廢催化劑為原料制備銨明礬的步驟如下：

a)制備硫酸鋁粗液，向石化行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中如石油催化裂化過(guò)程中產(chǎn)生的鋁的質(zhì)量%含量為30%的含鋁廢催化劑中加入質(zhì)量%比濃度為25%的硫酸浸泡一周，具體而言，將來(lái)自于前述行業(yè)（石油化工行業(yè)）的含鋁廢催化劑投入盛有硫酸的浸泡池內(nèi)并以硫酸淹沒(méi)含鋁廢催化劑為宜，浸泡結(jié)束后從浸泡池中撈出并投入帶有（配有）攪拌裝置和加熱裝置的容器如反應(yīng)釜中并且在開(kāi)啟攪拌裝置和加熱裝置的狀態(tài)下進(jìn)行攪拌反應(yīng)，攪拌裝置的攪拌速度控制為2100rpm，攪拌反應(yīng)的時(shí)間控制為15h，加熱裝置的溫度控制為80℃，攪拌反應(yīng)結(jié)束后轉(zhuǎn)入離心分離裝置離心分離，得到硫酸鋁粗液；

b)制備硫酸鋁銨粗液，在配有攪拌器和加熱器的反應(yīng)容器如反應(yīng)釜中，向步驟a）得到的硫酸鋁粗液中加入質(zhì)量%比濃度為28%的濃氨水，在攪拌和加熱狀態(tài)下進(jìn)行中和反應(yīng)，攪拌器的攪拌速度控制為100rpm，加熱器的加熱溫度控制為85℃，中和反應(yīng)的時(shí)間控制為35min，通過(guò)增減濃氨水的量使反應(yīng)體系的ph值控制為1.8，濃氨水與硫酸鋁粗液的質(zhì)量比控制為0.3∶1，得到硫酸鋁銨粗液；

c)制備粗銨明礬濾餅，先將由步驟b）得到的硫酸鋁銨粗液轉(zhuǎn)入結(jié)晶池進(jìn)行結(jié)晶反應(yīng)，結(jié)晶反應(yīng)的溫度控制為10℃，結(jié)晶反應(yīng)的時(shí)間控制為50min，再由壓濾裝置如壓濾機(jī)壓濾，得到粗銨明礬濾餅；

d)制備成品，對(duì)由步驟c）得到的粗銨明礬濾餅用溫度5℃的冷水淋洗至濾液無(wú)色的程度，再經(jīng)自然晾干，得到純度為99.5%以上的成品銨明礬。

實(shí)施例2：

僅將步驟a）中的含鋁廢催化劑中的鋁的質(zhì)量%含量改為10%，將硫酸的質(zhì)量%比濃度改為30%，將攪拌裝置的攪拌速度改為100rpm，將攪拌反應(yīng)的時(shí)間改為6h，將加熱溫度即反應(yīng)溫度改為120℃；將步驟b）中的攪拌速度改為4000rpm，將加熱溫度即反應(yīng)溫度改為80℃，將反應(yīng)時(shí)間改為35min，將濃氨水與硫酸鋁粗液的質(zhì)量比改為0.05∶1，將濃氨水的質(zhì)量%比濃度改為27%；將步驟c）中的結(jié)晶反應(yīng)溫度改為15℃，將結(jié)晶反應(yīng)的時(shí)間改為40min；將步驟d）中的冷水溫度改為15℃，其余均同對(duì)實(shí)施例1的描述。

實(shí)施例3：

僅將步驟a）中的含鋁廢催化劑中的鋁的質(zhì)量%含量改為50%，將硫酸的質(zhì)量%比濃度改為40%，將攪拌裝置的攪拌速度改為4000rpm，將攪拌反應(yīng)的時(shí)間改為20h，將加熱溫度即反應(yīng)溫度改為110℃；將步驟b）中的攪拌速度改為2000rpm，將加熱溫度即反應(yīng)溫度改為82℃，將反應(yīng)時(shí)間改為32min，將濃氨水與硫酸鋁粗液的質(zhì)量比改為0.5∶1，將濃氨水的質(zhì)量%比濃度改為26%；將步驟c）中的結(jié)晶反應(yīng)溫度改為12℃，將結(jié)晶反應(yīng)的時(shí)間改為60min；將步驟d）中的冷水溫度改為10℃，其余均同對(duì)實(shí)施例1的描述。

實(shí)施例4：

僅將步驟a）中的含鋁廢催化劑中的鋁的質(zhì)量%含量改為40%，將硫酸的質(zhì)量%比濃度改為45%，將攪拌裝置的攪拌速度改為3000rpm，將攪拌反應(yīng)的時(shí)間改為18h，將加熱溫度即反應(yīng)溫度改為90℃；將步驟b）中的攪拌速度改為3000rpm，將加熱溫度即反應(yīng)溫度改為85℃，將反應(yīng)時(shí)間改為30min，將濃氨水與硫酸鋁粗液的質(zhì)量比改為0.1∶1，將濃氨水的質(zhì)量%比濃度改為25%；將步驟c）中的結(jié)晶反應(yīng)溫度改為5℃，將結(jié)晶反應(yīng)的時(shí)間改為55min；將步驟d）中的冷水溫度改為8℃，其余均同對(duì)實(shí)施例1的描述。

實(shí)施例5：

僅將步驟a）中的含鋁廢催化劑中的鋁的質(zhì)量%含量改為20%，將硫酸的質(zhì)量%比濃度改為35%，將攪拌裝置的攪拌速度改為2500rpm，將攪拌反應(yīng)的時(shí)間改為24h，將加熱溫度即反應(yīng)溫度改為100℃；將步驟b）中的攪拌速度改為1000rpm，將加熱溫度即反應(yīng)溫度改為83℃，將反應(yīng)時(shí)間改為28min，將濃氨水與硫酸鋁粗液的質(zhì)量比改為0.2∶1，將濃氨水的質(zhì)量%比濃度改為28%；將步驟c）中的結(jié)晶反應(yīng)溫度改為8℃，將結(jié)晶反應(yīng)的時(shí)間改為45min；將步驟d）中的冷水溫度改為6℃，其余均同對(duì)實(shí)施例1的描述。