赤泥凈水劑的研究

于永波

（山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料工程系，山西長(zhǎng)治 046000）

赤泥是從鋁土礦中提煉氧化鋁后排出的工業(yè)固體廢物，其中含有豐富的鐵鋁等資源。然而在現(xiàn)階段，赤泥幾乎作為固體廢物堆存，未加以有效的回收利用。本文以某氧化鋁廠赤泥為原料，通過(guò)鹽酸浸出，分析研究各因素對(duì)鐵、鋁的浸出效果，并通過(guò)正交試驗(yàn)選出最優(yōu)制備凈水劑的工藝組合參數(shù)。

1 試驗(yàn)原料

原料赤泥來(lái)自山西氧化鋁廠，化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 赤泥的化學(xué)成分

2 正交試驗(yàn)方案及方法

凈水劑制備采用正交試驗(yàn)方案：①因素選擇：溫度、鹽酸濃度、液固比、反應(yīng)時(shí)間；②水平選擇：各因素分別選擇適宜的三個(gè)水平。擬定試驗(yàn)的因素水平，見(jiàn)表2。

取50g赤泥放入大燒杯中，并將燒杯置于預(yù)定溫度的水浴槽中加熱，然后按實(shí)驗(yàn)方案加入一定體積所需濃度的鹽酸，電磁攪拌器攪拌，同時(shí)秒表計(jì)時(shí)，待反應(yīng)到既定時(shí)間后進(jìn)行抽濾。對(duì)濾液中鋁鐵的成分進(jìn)行測(cè)定后得到試驗(yàn)結(jié)果，見(jiàn)表3。

表2 正交試驗(yàn)因素及水平

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

將表3得到的正交試驗(yàn)結(jié)果按極差分析，再將處理得到的數(shù)據(jù)繪制成直觀圖，進(jìn)行水平優(yōu)選，見(jiàn)圖1、圖2。

由圖1可見(jiàn)，對(duì)鐵浸出效果影響主次因素依次為：溫度＞液固比＞鹽酸濃度＞時(shí)間，鐵元素浸出效果最優(yōu)組合方案為：A3（80℃）B2（6mol/L）C3（8∶1）D2（1h）。

由圖2可見(jiàn)，對(duì)鋁浸出效果影響主次因素依次為：溫度＞液固比＞鹽酸濃度＞時(shí)間，鋁元素浸出效果最優(yōu)組合方案為：A3（80℃）B2（6mol/L）C3（8∶1）D3（2h）。

綜合考慮鋁鐵元素的鹽酸浸出效果以及浸出效率，選出最優(yōu)組合方案為：A3（80℃）B2（6mol/L）C3（8∶1）D2（1h），按此試驗(yàn)方案進(jìn)行，最后鐵的浸出率為96.56%，鋁的浸出率為91.31%。

4 絮凝試驗(yàn)與結(jié)果

將赤泥在上述最優(yōu)方案下反應(yīng)完全后，靜置，取上層清液（聚合氯化鋁鐵FAFC），與從市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)的聚合氯化鋁PAC與聚合氯化鐵PAF做絮凝對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)取樣來(lái)自當(dāng)?shù)厣钗鬯湍秤∪緩U水，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 絮凝試驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出，通過(guò)鹽酸浸出赤泥得到的聚合氯化鋁鐵FAFC比單純的聚合氯化鋁PAC和單純的聚合氯化鐵PAF的凈水效果好，且沉降效率高，沉淀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易于清理。

5 結(jié)論

（1）通過(guò)正交試驗(yàn)方案制備凈水劑的最優(yōu)工藝條件：選擇6mol/L的鹽酸，鹽酸與赤泥的液固比（mL∶g）為8∶1，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時(shí)間為1h。

（2）自制得到聚合氯化鋁鐵的去濁度、COD去除率以及色度去除率較單一聚合氯化鋁與聚合氯化鐵效果好。

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