本申請(qǐng)涉及鋁灰資源化利用，尤其涉及一種由鋁灰制備鋅鋁鎂碳酸根型水滑石的方法。
背景技術(shù)：
1、水滑石作為一種具有陰離子型層狀結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)材料，憑借其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)所賦予的酸堿特性、熱穩(wěn)定性、層間陰離子可交換特性、記憶效應(yīng)及催化性能，在催化劑、催化劑載體、殺蟲劑、污水處理劑、電流變調(diào)節(jié)劑、醫(yī)藥、醫(yī)藥載體及石油工業(yè)等眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣泛的應(yīng)用前景，因此受到了研究者們的高度關(guān)注。隨著研究的不斷深入，水滑石的合成制備方法日益豐富，其核心目標(biāo)均為通過(guò)對(duì)工藝條件的控制，實(shí)現(xiàn)水滑石晶體生長(zhǎng)、晶粒尺寸和晶體形貌的可控。在眾多制備方法中，直接合成法是主要方法之一，其中共沉淀法和水熱法因工藝簡(jiǎn)單、便于操作而備受青睞。共沉淀法是讓金屬離子的混合溶液在堿的作用下發(fā)生共沉淀，例如低過(guò)飽和共沉淀法，通過(guò)將混合鹽溶液與混合堿溶液按一定條件滴加反應(yīng)，再經(jīng)后續(xù)處理得到產(chǎn)物，是水滑石合成中的常用方法。水熱法則是將沉淀的漿狀液在高壓釜中一定溫度下陳化，通過(guò)提高陳化溫度和壓力促進(jìn)晶化，使成核和晶化過(guò)程隔離開(kāi)來(lái)。
2、二次鋁灰作為一種工業(yè)廢棄物，若能對(duì)其進(jìn)行有效利用，不僅可以實(shí)現(xiàn)資源的回收再利用，還能減少對(duì)環(huán)境的污染。以二次鋁灰為原料，浸出其中的鋁元素，同時(shí)按照摩爾比添加鋅鹽和鎂鹽作為金屬組分，來(lái)制備鋅鋁鎂三系碳酸根型水滑石，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，可實(shí)現(xiàn)鋁灰中鋁的高效、高值利用，達(dá)到資源化利用和保護(hù)環(huán)境的多重目的。在鋁元素的浸出過(guò)程中，存在酸性浸出和堿性浸出兩種思路。然而，酸性浸出會(huì)使鋁灰中的鐵等金屬雜質(zhì)進(jìn)入浸出液，進(jìn)而沉淀到水滑石前驅(qū)體中影響產(chǎn)品質(zhì)量，且鐵的去除工藝復(fù)雜、處理難度大、效率有限。為避免金屬鐵的影響，采用堿性強(qiáng)化浸出制備鋁鹽是更為合適的選擇，但堿性浸出得到的浸出液呈現(xiàn)強(qiáng)堿性，在與鋅鹽、鎂鹽等其他金屬元素混合制備混合鹽溶液時(shí)，容易生成金屬沉淀，從而影響后續(xù)反應(yīng)的均勻性，不利于制備出產(chǎn)品質(zhì)量好的鋅鋁鎂三系碳酸根型水滑石。因此，為制備出產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良的鋅鋁鎂三系碳酸根型水滑石，并實(shí)現(xiàn)鋁灰中鋁元素的高效、高值化利用，從而達(dá)成資源回收利用與環(huán)境保護(hù)的雙重目標(biāo)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N由鋁灰制備鋅鋁鎂碳酸根型水滑石的方法，以解決如下技術(shù)問(wèn)題：如何在制備出產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良的鋅鋁鎂三系碳酸根型水滑石的同時(shí)，提高鋁灰中鋁的浸出效率。
2、本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種由鋁灰制備鋅鋁鎂碳酸根型水滑石的方法，所述方法包括：
3、將鋁灰進(jìn)行脫鹽處理，得到脫鹽鋁灰；
4、將所述脫鹽鋁灰分散于堿溶液中，待反應(yīng)氣體溢出后，在設(shè)定微波功率和設(shè)定微波時(shí)間的微波條件下進(jìn)行微波活化，得到反應(yīng)漿液；
5、將所述反應(yīng)漿液進(jìn)行高溫浸出，得到鋁酸鈉浸出液；
6、將碳酸鈉溶液滴加至鋅、鎂鹽水溶液中，并調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的ph至6～8，得到含有鋅、鎂碳酸鹽沉淀的第一混合液；
7、將所述鋁酸鈉浸出液滴加至所述第一混合液中，并同時(shí)維持反應(yīng)體系的ph至8.5～9，得到含有鋅鋁鎂碳酸根型水滑石前驅(qū)體的第二混合液；
8、將所述第二混合液進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到第三混合液；以及
9、將所述第三混合液進(jìn)行固液分離、洗滌及干燥，得到鋅鋁鎂碳酸根型水滑石。
10、可選的，所述脫鹽鋁灰與所述堿溶液的混合液的液固比為(5～80):1。
11、可選的，所述堿溶液的摩爾濃度為1mol/l～3.5mol/l。
12、可選的，所述設(shè)定微波功率為500w～900w，所述設(shè)定微波時(shí)間為3min～10min。
13、可選的，所述高溫浸出的浸出溫度為60℃～90℃，所述高溫浸出的浸出時(shí)間為2h～4h。
14、可選的，所述鋅、鎂鹽水溶液中的鎂元素、鋅元素與所述鋁酸鈉浸出液中的鋁元素的摩爾比為(2.8～3.2):1:(1.8～2.2)。
15、可選的，所述碳酸鈉與所述鋅、鎂鹽水溶液中的鋁元素的摩爾比為(0.5～0.7):1。
16、可選的，所述水熱反應(yīng)的溫度為110℃～160℃，所述水熱反應(yīng)的時(shí)間為2h～4h。
17、可選的，所述脫鹽處理包括如下參數(shù)：鋁灰與水的混合液的液固比為(2.5～3.5):1，反應(yīng)溫度為35℃～45℃，反應(yīng)時(shí)間為1.5h～2.5h。
18、可選的，所述鋁酸鈉浸出液中鋁的浸出效率≥42％；
19、所述鋅鋁鎂碳酸根型水滑石具有層狀結(jié)構(gòu)，平均粒徑小于100nm，pb含量≤0.0010％，fe含量≤0.010％。
20、本申請(qǐng)實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
21、本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種由鋁灰制備鋅鋁鎂碳酸根型水滑石的方法，該方法包括：將鋁灰進(jìn)行脫鹽處理，得到脫鹽鋁灰；將所述脫鹽鋁灰分散于堿溶液中，待反應(yīng)氣體溢出后，在設(shè)定微波功率和設(shè)定微波時(shí)間的微波條件下進(jìn)行微波活化，得到反應(yīng)漿液；將所述反應(yīng)漿液進(jìn)行高溫浸出，得到鋁酸鈉浸出液；將碳酸鈉溶液滴加至鋅、鎂鹽水溶液中，并調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的ph至6～8，得到含有鋅、鎂碳酸鹽沉淀的第一混合液；將所述鋁酸鈉浸出液滴加至所述第一混合液中，并同時(shí)維持反應(yīng)體系的ph至8.5～9，得到含有鋅鋁鎂碳酸根型水滑石前驅(qū)體的第二混合液；將所述第二混合液進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到第三混合液；以及將所述第三混合液進(jìn)行固液分離、洗滌及干燥，得到鋅鋁鎂碳酸根型水滑石。
22、一方面，通過(guò)微波活化處理，利用微波的“熱效應(yīng)”和“非熱效應(yīng)”破壞鋁灰顆粒表面結(jié)構(gòu)，加速鋁與堿的反應(yīng)，顯著提高鋁的浸出活性；結(jié)合后續(xù)高溫浸出，進(jìn)一步促進(jìn)鋁的溶解，最終提高鋁灰中鋁的浸出效率，有效實(shí)現(xiàn)了鋁灰中鋁資源的高效回收；
23、另一方面，首先采用堿法浸出，利用鐵、鉛等雜質(zhì)在堿性條件下的化學(xué)穩(wěn)定性，使雜質(zhì)留在浸出渣中，避免進(jìn)入鋁酸鈉溶液；其次鋅、鎂離子在ph?6～8下與碳酸根反應(yīng)，優(yōu)先形成鎂、鋅鹽碳酸根型晶種，這些晶種的晶格結(jié)構(gòu)與水滑石層板匹配，為后續(xù)鋁離子嵌入提供有序“位點(diǎn)”；再次鋁酸鈉浸出液在ph?8.5～9下緩慢滴加，alo2-轉(zhuǎn)化為al3+，與剩余鋅、鎂離子及層間碳酸根通過(guò)配位作用生長(zhǎng)為層狀結(jié)構(gòu)；最后通過(guò)水熱反應(yīng)促進(jìn)前驅(qū)體結(jié)晶，形成規(guī)整層狀結(jié)構(gòu)。采用分步反應(yīng)避免了三種金屬離子同時(shí)反應(yīng)導(dǎo)致的“無(wú)序沉淀”，保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)均一。
24、由此，在制備出產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良的鋅鋁鎂三系碳酸根型水滑石的同時(shí)，提高鋁灰中鋁的浸出效率。
1.一種由鋁灰制備鋅鋁鎂碳酸根型水滑石的方法，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述脫鹽鋁灰與所述堿溶液的混合液的液固比為(5～80):1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述堿溶液的摩爾濃度為1mol/l～3.5mol/l。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述設(shè)定微波功率為500w～900w，所述設(shè)定微波時(shí)間為3min～10min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述高溫浸出的浸出溫度為60℃～90℃，所述高溫浸出的浸出時(shí)間為2h～4h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鋅、鎂鹽水溶液中的鎂元素、鋅元素與所述鋁酸鈉浸出液中的鋁元素的摩爾比為(2.8～3.2):1:(1.8～2.2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳酸鈉與所述鋅、鎂鹽水溶液中的鋁元素的摩爾比為(0.5～0.7):1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的溫度為110℃～160℃，所述水熱反應(yīng)的時(shí)間為2h～4h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述脫鹽處理包括如下參數(shù)：鋁灰與水的混合液的液固比為(2.5～3.5):1，反應(yīng)溫度為35℃～45℃，反應(yīng)時(shí)間為1.5h～2.5h。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鋁酸鈉浸出液中鋁的浸出效率≥42％；