本發(fā)明屬于固廢處理及無機鹽制備技術領域，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：

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

石油化工是支撐我國經(jīng)濟的重要支柱之一，近年來不論是總體規(guī)模還是實際產(chǎn)能都在不斷擴大，所以每年產(chǎn)生的廢催化劑也在不斷增加，目前達到40萬噸左右。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量分數(shù)（即質量%含量）達到25%左右，因此對廢催化劑進行回收利用，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，實現(xiàn)資源的最大化利用。然而，目前，我國諸多小規(guī)模的石化企業(yè)出于應對環(huán)保達標排放要求大都只能對廢催化劑作極其簡單的處理，甚至因處理成本大尋機偷排。雖然不乏規(guī)模大的企業(yè)對廢催化劑進行處理，但是由于受處理成本高、處理技術相對落后、專技人員短缺之類的因素制約而仍無法達到回收再利用的程度，即不足以體現(xiàn)目前全社會倡導的節(jié)約型、循環(huán)型經(jīng)濟精神。因此，需要開發(fā)處理成本低、操作工藝簡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”）由于具有獨特的性能，廣泛應用于凈水業(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制得，因該法使用鋁土礦，故會造成資源的過度開采和浪費。

利用固廢制備銨明礬既可保護鋁土礦之類的自然資源，又能避免損及環(huán)境，并且在公開的中國專利文獻中可見諸利用固廢制備銨明礬的技術信息，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、冷卻結晶、水洗并晾干，得到銨明礬。該專利實現(xiàn)了廢鋁渣的回收利用，得以體現(xiàn)其說明書第0016段記載的技術效果。但是存在操作步驟多，工藝較繁瑣等問題。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到飽和，再與硫酸銨進行反應，兩次結晶，得到銨明礬，該專利申請方案實現(xiàn)了選礦廢酸水的回收利用，但是同樣存在操作步驟多，工藝較繁瑣等問題。因此對于探索簡單工藝將含鋁固廢如上面提及的石化行業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鋁廢催化劑制備銨明礬具有積極意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務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、保護環(huán)境并體現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟精神。

本發(fā)明的任務是這樣來完成的，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)過程中產(chǎn)生的含鋁廢催化劑中加入硫酸并浸泡，浸泡結束后投入帶有攪拌裝置和加熱裝置的容器中并在開啟攪拌裝置和加熱裝置的狀態(tài)下進行攪拌反應，攪拌反應結束后轉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)下進行中和反應，并且控制攪拌器的攪拌速度、控制加熱器的加熱溫度、控制中和反應的時間以及控制反應體系的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入結晶池進行結晶反應并且控制結晶反應的溫度和控制結晶反應的時間，再進行壓濾，得到粗銨明礬濾餅；

d)制備成品，對由步驟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)明的一個具體的實施例中，步驟a）中所述的含鋁廢催化劑中的鋁的質量%含量為10-50%，所述硫酸的質量%比濃度為25-45%。

在本發(fā)明的另一個具體的實施例中，步驟a）中所述浸泡的時間為一周。

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

在本發(fā)明的再一個具體的實施例中，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℃；所述控制中和反應的時間是將時間控制為25-35min；所述的控制反應體系的ph值是將ph值控制為1.8-2.2。

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

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

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

在本發(fā)明的又更而一個具體的實施例中，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色；所述的晾干為自然晾干。

在本發(fā)明的又進而一個具體的實施例中，所述的冷水的溫度為5-15℃。

本發(fā)明提供的技術方案的技術效果之一，由于工藝步驟簡單并且無需苛刻的設備以及工藝要素，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)對含鋁廢催化劑的三廢處理成本，既可節(jié)約資源，保護環(huán)境，又能體現(xiàn)變廢為寶的循環(huán)經(jīng)濟精神；之三，僅需對粗銨明礬濾餅淋洗即可得到純度理想的成品銨明礬。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法的工藝流程圖。

具體實施方式

實施例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)過程中如石油催化裂化過程中產(chǎn)生的鋁的質量%含量為30%的含鋁廢催化劑中加入質量%比濃度為25%的硫酸浸泡一周，具體而言，將來自于前述行業(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)并以硫酸淹沒含鋁廢催化劑為宜，浸泡結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釜中并且在開啟攪拌裝置和加熱裝置的狀態(tài)下進行攪拌反應，攪拌裝置的攪拌速度控制為2100rpm，攪拌反應的時間控制為15h，加熱裝置的溫度控制為80℃，攪拌反應結束后轉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容器如反應釜中，向步驟a）得到的硫酸鋁粗液中加入質量%比濃度為28%的濃氨水，在攪拌和加熱狀態(tài)下進行中和反應，攪拌器的攪拌速度控制為100rpm，加熱器的加熱溫度控制為85℃，中和反應的時間控制為35min，通過增減濃氨水的量使反應體系的ph值控制為1.8，濃氨水與硫酸鋁粗液的質量比控制為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入結晶池進行結晶反應，結晶反應的溫度控制為10℃，結晶反應的時間控制為50min，再由壓濾裝置如壓濾機壓濾，得到粗銨明礬濾餅；

d)制備成品，對由步驟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。

實施例2：

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

實施例3：

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

實施例4：

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

實施例5：

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