用于对氧化铝生产中的碱性料液进行电渗析和电解电渗析集成处理的装置及处理方法

摘要

本发明公开了用于对氧化铝生产中的碱性料液进行电渗析和电解电渗析集成处理的装置及处理方法，特征是采用公用的料液室罐和碱回收室罐，将电渗析装置和电解电渗析装置联系起来，形成一个对氧化铝生产中碱性料液进行分离的集成装置，利用其中的电渗析装置对碱性料液进行初步分离，再通过电解电渗析装置进行深度分离，可以结合电渗析能直接分离OH-离子和分离速度快等优点和电解电渗析“零”铝泄漏率的优势，用较低能耗对碱性料液中的氢氧化钠和偏铝酸钠进行有效分离，获得高的碱回收率和低的铝泄漏率。对后续晶种沉淀工序的意义在于，可以提高氢氧化铝的产率、减少时间、降低能耗，也可以大幅提高母液中碱的纯度和浓度，有利于其循环使用。

权利要求

1.用于对氧化铝生产中的碱性料液进行电渗析和电解电渗析集成处理的装置，其特征在于：

由电渗析装置(1)和电解电渗析装置(2)构成：

所述电渗析装置(1)由膜堆-ED(31)以及分别通过ED前夹板(27)和ED后夹板(28)固定在所述膜堆-ED(31)两侧的ED阴电极(13)和ED阳电极(14)构成；所述膜堆-ED(31)由阳离子交换膜和阴离子交换膜交替间隔排列构成，且靠近ED阴电极(13)和ED阳电极(14)的离子交换膜均为阳离子交换膜，ED阴电极(13)和与其相邻的阳离子交换膜之间形成ED阴极室，ED阳电极(14)和与其相邻的阳离子交换膜之间形成ED阳极室，在ED阴极室到ED阳极室之间由交替间隔排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成一个或多个ED料液室和ED碱回收室的重复单元；所述ED阴极室和所述ED阳极室串联，且所述ED阴极室和所述ED阳极室的ED电极室进口(17)和ED电极室出口(18)分别通过硅胶管连通于电极室罐(5)内部，ED料液室的ED料液室进口(19)和ED料液室出口(20)分别通过硅胶管连通于料液室罐(6)内部，ED碱回收室的ED碱回收室进口(21)和ED碱回收室出口(22)分别通过硅胶管连通于碱回收室罐(7)的内部，电极室罐(5)、料液室罐(6)及碱回收室罐(7)内溶液进入电渗析装置(1)中的流量分别通过ED电极室蠕动泵(8)、ED料液室蠕动泵(9)及ED碱回收室蠕动泵(10)控制，形成ED电极室循环回路、ED料液室循环回路和ED碱回收室循环回路三个各自独立的循环回路；所述ED阴电极(13)和ED阳电极(14)分别通过导线连接ED直流电源(3)的负极和正极；

所述电解电渗析装置(2)由膜堆-EED(32)以及分别通过EED前夹板(29)和EED后夹板(30)固定在所述膜堆-EED(32)两侧的EED阴电极(15)和EED阳电极(16)构成；所述电解电渗析装置(2)中的膜堆-EED(32)由阳离子交换膜、垫片和流道格网组成，其中EED阳电极(16)和阳离子交换膜形成EED料液室，EED阴电极(15)和阳离子交换膜形成EED碱回收室；所述EED料液室的EED料液室进口(23)和EED料液室出口(24)分别通过硅胶管连通于料液室罐(6)内部，所述EED碱回收室的EED碱回收室进口(25)和EED碱回收室出口(26)分别通过硅胶管连通于碱回收室罐(7)的内部，料液室罐(6)和碱回收室罐(7)内溶液进入电解电渗析装置(2)中的流量分别通过EED料液室蠕动泵(11)和EED碱回收室蠕动泵(12)控制，形成EED料液室循环回路和EED碱回收室循环回路两个各自独立的循环回路，所述EED阴电极(15)和EED阳电极(16)分别通过导线连接EED直流电源(4)的负极和正极；

所述电渗析装置(1)和所述电解电渗析装置(2)共用料液室罐(6)和碱回收室罐(7)，构成对氧化铝生产中的碱性料液进行电渗析和电解电渗析集成处理的装置。

2.利用权利要求1所述的装置对氧化铝生产中的碱性料液进行处理的方法，其特征在于：先分别往电极室罐(5)中加入强电解质溶液至电极室罐体积的10-90％，往料液室罐(6)中加入碱性料液至料液室罐体积的10-90％，往碱回收室罐(7)中加入稀碱液至碱回收室罐体积的10-90％，然后开启ED电极室蠕动泵(8)、ED料液室蠕动泵(9)和ED碱回收室蠕动泵(10)，分别对电极室罐(5)、料液室罐(6)和碱回收室罐(7)中的溶液进行循环以排除电渗析装置(1)内部的气泡，气泡排完后再开启ED直流电源(3)使电渗析装置(1)在恒电流条件下运行一定时间；关闭ED直流电源(3)，停止运行电渗析装置(1)，调节ED电极室蠕动泵(8)、ED料液室蠕动泵(9)和ED碱回收室蠕动泵(10)为反转，将电渗析装置(1)中的强电解质溶液、碱性料液和碱回收液分别反向输送入对应的电极室罐(5)、料液室罐(6)和碱回收室罐(7)，然后开启EED料液室蠕动泵(11)和EED碱回收室蠕动泵(12)，分别对料液室罐(6)和碱回收室罐(7)中的溶液进行循环以排除电解电渗析装置(2)内部的气泡，气泡排完后再开启EED直流电源(4)使电解电渗析装置(2)在恒电流条件下运行，运行至电解电渗析装置(2)中的电压升高到极限电压时停止运行；

所述电渗析装置(1)在恒电流条件下运行一定时间为运行至铝泄漏率为2-10％时所用的时间；

所述碱性料液为氢氧化钠和偏铝酸钠的混合溶液，氢氧化钠的浓度为0.5-6.0mol/L，偏铝酸钠的浓度为0.25-3.0mol/L，并且氢氧化钠和偏铝酸钠的摩尔比为1-3:1；

所述稀碱液为浓度在0.1-0.5mol/L的氢氧化钠水溶液。

3.如权利要求2所述的方法，特征在于：通过调节ED直流电源(3)和EED直流电源(4)的电流大小分别控制电渗析装置(1)和电解电渗析装置(2)的处理能力。

4.如权利要求2所述的方法，特征在于：所述强电解质溶液选用浓度为0.1-1mol/L的硫酸钠溶液或硝酸钠溶液。

说明书

用于对氧化铝生产中的碱性料液进行电渗析和电解电渗析

集成处理的装置及处理方法

技术领域

[0001] 本发明属于氧化铝生产中碱性料液的分离技术领域，具体涉及对该碱性料液进行电渗析和电解电渗析集成处理方法和装置。

背景技术

[0002] 氧化铝的生产方法主要有拜耳法、碱石灰烧结法和拜耳-烧结联合法等。其中，拜耳法一直是生产氧化铝的主要方法，产量约占全世界氧化铝总产量的95％，原理是先对铝土矿进行粉碎、湿磨，然后用苛性钠(NaOH)溶液加热溶出铝土矿中的氧化铝，分离残渣(赤泥)后，得到含有氢氧化钠和偏铝酸钠的碱性料液。对该碱性料液的处理过程一般为：降低温度，加入氢氧化铝作晶种，经长时间搅拌，偏铝酸钠分解析出氢氧化铝沉淀。经过过滤，液相即含有NaOH的母液适当处理后返回铝土矿的湿磨、溶出等工序；而固相，即氢氧化铝沉淀则进行洗涤，于950-1200℃煅烧，得到氧化铝成品。以上过程中，在引入晶种分解偏铝酸钠之前，没有对碱性料液进行分离浓缩，料液中碱即NaOH含量非常高，不利于偏铝酸钠的分解，除需要长时间搅拌，消耗能源、延长工艺流程以外，分解程度也会受到明显影响，由此氢氧化铝的产率也会降低。此外，过滤后的母液会残留较多偏铝酸钠组分，碱的纯度不高，进而影响母液的循环使用。

[0003] 针对以上问题，已公布的一项中国专利(CN 104016388 A)提出在引入晶种之前，用电渗析膜分离装置对碱性料液中的氢氧化钠和偏铝酸钠进行分离，并验证了膜分离的可行性。分离前期即碱回收率较低时，分离速度较快，能耗较低，铝泄漏率也不高。例如，当使2
用7张有效面积为20cm的离子交换膜时，运行3小时碱回收率为60-70％，能耗为～3kW h/kg，铝泄漏率为～15％。然而分离后期由于料液中碱浓度明显下降，偏铝酸根离子通过膜的速度加快，所以铝泄漏率会快速升高，分离效率明显下降。例如，当碱回收率达到81.6％时，铝泄漏率高达25.5％，所以不得不提前终止分离。因此，碱回收率和回收碱液浓度无法进一步提高，回收的碱液不能直接进行循环使用，还需加入新碱(NaOH)，提高了生产成本，也增加了化学品的消耗。

[0004] 美国专利US 5,141,610和US 5,198,085报道了用电解电渗析的方法对铝及铝合金的蚀刻废液进行处理。该蚀刻液的主要成分为氢氧化钠和偏铝酸钠等，与氧化铝生产中碱性料液成分类似。运行过程中，废液通入阳极室或反应室，在直流电场的作用下，其中的- +OH离子电解生成氧气，或者与电极反应生成的H 离子中和生成水；钠离子通过阳离子交换-
膜迁移到阴极室，与阴极室电解水产生的OH离子结合，生成NaOH；偏铝酸根离子则保持在阳极室或反应室，泄漏率接近为零。由于运行过程中该室离子浓度明显下降，为降低后期膜堆电阻和运行电压，需引入强电解质溶液如Na2SO4。到运行后期，随着NaOH浓度降低，偏铝酸根等离子会逐渐水解生成固态沉淀如氢氧化铝，间歇性的将该室中所有组分抽出，通过冷却、结晶和过滤等过程将氢氧化铝等沉淀分离，溶液则返回继续进行电解电渗析实验，一+ +
直到Na离子(包括NaOH和偏铝酸钠离解出的所有Na 离子)回收率接近100％。该法对碱的回收率很高，铝泄漏率接近为零。但是操作过程为间歇、不连续的，不利于实际生产过程。在阳极室或反应室中引入的强电解质溶液虽然能明显降低运行电压，但是不利于氢氧化铝沉淀后续的分离和提纯等过程。另外，同一批废液反复进行电解电渗析分离，在阳极室或反应室中反复产生的氢氧化铝等沉淀还会对膜造成较为严重的污染，所以难以适用于铝-
含量较高的碱性料液的处理。此外，废液中的OH离子不能被直接回收利用，相反，需要通-
过电极反应生成OH离子，过程较为复杂，分离时间较长。

[0005] 因此，目前报道的电渗析过程具有分离速度较快，可直接分离、利用OH-离子的优点，在分离前期铝泄漏率较低，但是在深度分离时存在高铝泄漏的缺陷，所以无法获得较高的碱回收率；电解电渗析在深度分离时具有“零”铝泄漏率的优势，可以达到很高的碱回收-率，但存在污染较为严重，不能直接分离、利用OH离子等缺陷。至今尚无通过电渗析和电解电渗析集成的方法分离氧化铝生产时碱性料液中氢氧化钠和偏铝酸钠的报道。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提出一种用电渗析和电解电渗析集成装置对氧化铝生产时碱性料液中的氢氧化钠和偏铝酸钠进行分离的方法和装置，以克服现有技术的上述缺陷。

[0007] 为实现上述发明的目的，采用如下技术方案：

[0008] 本发明用于对氧化铝生产中的碱性料液进行电渗析和电解电渗析集成处理的装置，其特征在于：由电渗析装置和电解电渗析装置构成：

[0009] 所述电渗析装置由膜堆-ED以及分别通过ED前夹板和ED后夹板固定在所述膜堆-ED两侧的ED阴电极和ED阳电极构成；所述膜堆-ED由阳离子交换膜和阴离子交换膜交替间隔排列构成(阳离子交换膜和阴离子交换膜交替叠压后加上垫片等辅助材料组成)，且靠近ED阴电极和ED阳电极的离子交换膜均为阳离子交换膜，ED阴电极和与其相邻的阳离子交换膜之间形成ED阴极室，ED阳电极和与其相邻的阳离子交换膜之间形成ED阳极室，在ED阴极室到ED阳极室之间由交替间隔排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成一个或多个ED料液室和ED碱回收室的重复单元；所述ED阴极室和所述ED阳极室串联，且所述ED阴极室和所述ED阳极室的ED电极室进口和ED电极室出口分别通过硅胶管连通于电极室罐内部，ED料液室的ED料液室进口和ED料液室出口分别通过硅胶管连通于料液室罐内部，ED碱回收室的ED碱回收室进口和ED碱回收室出口分别通过硅胶管连通于碱回收室罐的内部，电极室罐、料液室罐及碱回收室罐内溶液进入电渗析装置中的流量分别通过ED电极室蠕动泵、ED料液室蠕动泵及ED碱回收室蠕动泵控制，形成ED电极室循环回路、ED料液室循环回路和ED碱回收室循环回路三个各自独立的循环回路；所述ED阴电极和ED阳电极分别通过导线连接ED直流电源的负极和正极；

[0010] 所述电解电渗析装置由膜堆-EED以及分别通过EED前夹板和EED后夹板固定在所述膜堆-EED两侧的EED阴电极和EED阳电极构成；所述电解电渗析装置中的膜堆-EED由阳离子交换膜、垫片和流道格网组成，其中EED阳电极和阳离子交换膜形成EED料液室，EED阴电极和阳离子交换膜形成EED碱回收室；所述EED料液室的EED料液室进口和EED料液室出口分别通过硅胶管连通于料液室罐内部，所述EED碱回收室的EED碱回收室进口和EED碱回收室出口分别通过硅胶管连通于碱回收室罐的内部，料液室罐和碱回收室罐内溶液进入电解电渗析装置中的流量分别通过EED料液室蠕动泵和EED碱回收室蠕动泵控制，形成EED料液室循环回路和EED碱回收室循环回路两个各自独立的循环回路，所述EED阴电极和EED阳电极分别通过导线连接EED直流电源的负极和正极；

[0011] 所述电渗析装置和所述电解电渗析装置共用料液室罐和碱回收室罐，构成对氧化铝生产中的碱性料液进行电渗析和电解电渗析集成处理的装置。

[0012] 利用上述的装置对氧化铝生产中的碱性料液进行处理的方法，其特点是：先分别往电极室罐中加入强电解质溶液至电极室罐体积的10-90％，往料液室罐中加入碱性料液至料液室罐体积的10-90％，往碱回收室罐中加入稀碱液至碱回收室罐体积的10-90％，然后开启ED电极室蠕动泵、ED料液室蠕动泵和ED碱回收室蠕动泵，分别对电极室罐、料液室罐和碱回收室罐中的溶液进行循环以排除电渗析装置内部的气泡，气泡排完后再开启ED直流电源使电渗析装置在恒电流条件下运行一定时间；关闭ED直流电源，停止运行电渗析装置，调节ED电极室蠕动泵、ED料液室蠕动泵和ED碱回收室蠕动泵为反转，将电渗析装置中的强电解质溶液、碱性料液和碱回收液分别反向输送入对应的电极室罐、料液室罐和碱回收室罐，然后开启EED料液室蠕动泵和EED碱回收室蠕动泵，分别对料液室罐和碱回收室罐中的溶液进行循环以排除电解电渗析装置内部的气泡，气泡排完后再开启EED直流电源使电解电渗析装置在恒电流条件下运行，运行至电解电渗析装置中的电压升高到极限电压时停止运行。

[0013] 上述的方法，其特点也在于：通过调节ED直流电源和EED直流电源的电流大小分别控制电渗析装置和电解电渗析装置的处理能力。

[0014] 所述强电解质溶液选用浓度为0.1-1mol/L的硫酸钠溶液或硝酸钠溶液。

[0015] 所述碱性料液为氢氧化钠和偏铝酸钠的混合溶液，氢氧化钠的浓度为0.5-6.0mol/L，偏铝酸钠的浓度为0.25-3.0mol/L，并且氢氧化钠和偏铝酸钠的摩尔比为
1-3:1。

[0016] 所述稀碱液为浓度在0.1-0.5mol/L的氢氧化钠水溶液，以降低电渗析装置初始运行的电阻，降低能耗。

[0017] 所述电渗析装置在恒电流条件下运行一定时间为运行至铝泄漏率为2-10％时所用的时间，优选为运行至铝泄漏率为～5％所用的时间。

[0018] 与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

[0019] 本发明首次将电渗析与电解电渗析的集成方法和装置运用于氧化铝生产中碱性料液的分离，与中国专利(CN 104016388 A)用单一电渗析装置处理氧化铝生产中的碱性料液相比，大大地提高了碱的回收率，降低了铝的泄漏率，并且能耗也保持在较低范围，避免了因铝泄漏率较高而提前终止碱性料液的分离，致使碱回收率低这一问题。因此经过集成装置处理后的碱性料液，碱浓度非常低，铝含量很高，在进行后续氧化铝的生产过程中，可明显降低晶种沉淀过程的能耗、减少操作时间、提高氢氧化铝的产率；另外，集成装置的高碱回收率可提高碱回收液中碱的纯度和浓度，有利于其循环使用。与美国专利US5,141,610和US5,198,085用电解电渗析处理铝或铝合金蚀刻废液的方法相比，本发明利用电渗析与电解电渗析的集成装置来分离氧化铝生产中的碱性料液，在使用电解电渗析之-
前，先用电渗析装置对碱性料液进行初步分离，碱性料液中的OH离子可以被直接回收，不-
需要通过电极反应生成OH离子，所以过程简单，分离速度更快；此外，集成过程中，电解电渗析中的料液室(即阳极室)没有加入强电解质溶液，氢氧化铝后继沉淀、分离和提纯等过程得到简化；电解电渗析装置在恒电流的条件下运行至电压升高到极限电压时停止运行，碱性料液可送往后继晶种沉淀、过滤等常规过程，不需要反复进行电解电渗析分离，其中的+
Na也不需要被完全回收，由此没有大量的氢氧化铝沉淀产生，降低了膜污染，利于集成装置的连续运行，避免了间歇、不连续过程对实际生产的不利影响。

附图说明

[0020] 图1为电渗析装置示意图；

[0021] 图2为电解电渗析装置示意图；

[0022] 图3为本发明的电渗析装置与电解电渗析装置集成的处理装置及其分离氧化铝生产中碱性料液的工艺流程图。

[0023] 图中标号：1电渗析装置；2电解电渗析装置；3ED直流电源；4EED直流电源；5电极室罐；6料液室罐；7碱回收室罐；8ED电极室蠕动泵；9ED料液室蠕动泵；10ED碱回收室蠕动泵；11EED料液室蠕动泵；12EED碱回收室蠕动泵；13ED阴电极；14ED阳电极；15EED阴电极；16EED阳电极；17ED电极室进口；18ED电极室出口；19ED料液室进口；20ED料液室出口；21ED碱回收室进口；22ED碱回收室出口；23EED料液室进口；24EED料液室出口；25EED碱回收室进口；26EED碱回收室出口；27ED前夹板；28ED后夹板；29EED前夹板；30EED后夹板；31膜堆-ED；32膜堆-EED。具体实施例

[0024] 以下通过实施例进一步详细说明本发明分离氧化铝生产中碱性料液的方法。

[0025] 实施例1

[0026] 图1为本实施例中所用的电渗析装置示意图。该电渗析装置由以下方式组装而成：采用由日本旭硝子株式会社生产的阴离子交换膜AMV(3张)和阳离子交换膜CMV(4张)交替拼装在一起再加上隔板和垫片形成有三重复单元的膜堆-ED 31，每张膜的有效面积为2
20cm，隔板厚度为10mm。膜堆-ED 31与分别设置在其两端的ED阴电极13、ED阳电极14，以及安置在电极两端的ED前夹板27和ED后夹板28通过螺栓夹紧，形成电渗析装置1。其阳极室和阴极室串联，形成一个ED电极室进口17和一个ED电极室出口18，并通过硅胶管连接到电极室罐5内部，ED料液室进口19、ED料液室出口20和ED碱回收室进口21、ED碱回收室出口22分别通过硅胶管连接到对应的料液室罐6和碱回收室罐7的内部，该三个罐体内溶液进入电渗析装置的流量分别通过ED电极室蠕动泵8、ED料液室蠕动泵9、ED碱回收室蠕动泵10控制，流量大小为380mL/min，形成电极室循环回路、料液室循环回路和碱回收室循环回路三个各自独立的循环回路，将该电渗析装置1的ED阴电极13和ED阳电极14分别通过导线连接ED直流电源3的负极和正极。

[0027] 图2为本实施例中所用的电解电渗析装置示意图。该电解电渗析装置由以下方式组装而成：采用由日本旭硝子株式会社生产的阳离子交换膜CMV(1张)、垫片和流道格网形2
成膜堆-EED 32，该膜堆包括一个料液室和一个碱回收室，膜的有效面积为90cm，垫片厚度为0.8mm。膜堆-EED 32与分别设置在膜堆两端的EED阴电极15、EED阳电极16，以及安置在电极两端的EED前夹板29和EED后夹板30通过螺栓夹紧，形成电解电渗析装置2。其EED料液室进口23、EED料液室出口24和EED碱回收室进口25、EED碱回收室出口26分别通过硅胶管连接到对应的料液室罐6和碱回收室罐7的内部，罐体内溶液进入电解电渗析装置的流量分别通过EED料液室蠕动泵11和EED碱回收室蠕动泵12控制，流量大小为
240mL/min，形成料液室循环回路和碱回收室循环回路两个各自独立的循环回路，将该电解电渗析装置2的EED阴电极15和EED阳电极16分别通过导线连接EED直流电源4的负极和正极；

[0028] 图3为本实施例利用上述现有的电渗析装置和电解电渗析装置进行集成形成的集成装置，以及利用该集成装置处理氧化铝生产中碱性料液的工艺流程图。

[0029] 本实施例的集成装置是在电渗析装置1和电解电渗析装置2的基础上，将两个装置各自的料液室罐和碱回收室罐合并为一个料液室罐6和一个碱回收室罐7，如此形成一个对氧化铝生产中碱性料液分离的集成处理装置。处理过程中，先通过电渗析装置1进行初步分离，再通过电解电渗析装置2进行深度分离。

[0030] 利用上述组装好的集成装置分离氧化铝生产中的碱性料液，先往500mL电极室罐5中加入250mL 0.3mol/L的硫酸钠溶液；往500mL料液室罐6中加入250mL组成为1.5mol/L氢氧化钠和0.81mol/L偏铝酸钠的碱性料液；往500mL碱回收室罐7中加入250mL
0.2mol/L的氢氧化钠溶液；开启ED电极室蠕动泵8、ED料液室蠕动泵9、ED碱回收室蠕动泵10，分别将电极室罐5、料液室罐6、碱回收室罐7中的溶液进行循环以排除电渗析装置1内部的气泡，气泡排完后再开启ED直流电源3使电渗析装置1在恒电流条件下运行，分离一段时间后，关闭直流电源3，调节ED电极室蠕动泵8、ED料液室蠕动泵9、ED碱回收室蠕动泵10为反转，将电渗析装置1中的溶液分别反向输送入对应的电极室罐5、料液室罐6、碱回收室罐7，再开启EED料液室蠕动泵11、EED碱回收室蠕动泵12对料液室罐6、碱回收室罐7中的溶液进行循环以排除电解电渗析装置2内部的气泡，气泡排完后再开启EED直流电源4使电解电渗析装置2在恒电流条件下运行，运行至电解电渗析装置2中的电压升高到极限电压时停止运行(极限电压即为电压曲线上升拐点所对应的电压值)。本实施例
2
中电渗析装置中提供的电流密度为60mA/cm，电解电渗析装置中提供的电流密度为30mA/
2
cm，分离过程中，电渗析装置运行时间分别为90、120、150min，实验结果如表1。作为对比，单独电渗析过程(EED运行时间为0)和单独电解电渗析过程(ED运行时间为0)得到的结果也列在表1中。

[0031] 表1电渗析装置运行时间对集成装置分离氧化铝生产中碱性料液的影响。

[0032]

[0033] 注：ED代表电渗析，EED代表电解电渗析。EED运行时间为电解电渗析装置运行至电解电渗析装置中的电压达到极限电压时所需的时间。

[0034] 从表1的数据可知，单独电渗析装置分离料液，对碱的回收速度很快，180min能获得较高碱的回收率(92.6％)，但此时铝泄漏率非常高，为15.1％，这对氧化铝的生产和母液的循环利用是非常不利的。单独电解电渗析装置分离料液时，虽然为“零”铝泄漏率，但是分离速度较慢，需要220min，不利于工业生产过程。用电渗析装置和电极电渗析装置的集成装置来处理氧化铝生产中的碱性料液，可以同时获得较高的碱回收率、分离速度和较低的铝泄漏率，所以要优于单个电渗析装置或单个电解电渗析装置的处理过程。

[0035] 另外，从表1的结果可知，集成装置处理料液时，随着电渗析装置运行时间的增加，铝泄漏率有所上升，120min之后铝泄漏率上升较为明显，不利于后续的氧化铝的生产和母液的循环利用；另一方面，电渗析装置运行时间缩短，电解电渗析装置的运行时间相应地-要延长，不利于对碱性料液中OH离子的直接回收。综合考虑，可优选电渗析装置的运行时间为120min。在此条件下，碱回收率高达90.9％，远大于中国专利(CN 104016388 A)中的
60-70％；铝泄漏率为～5％，远小于中国专利(CN 104016388 A)中的～15％；能耗为2.25kW h/kg，低于中国专利(CN 104016388 A)中的～3kW h/kg。其中，高碱回收率可大大降低碱性料液中碱的浓度，分离后的碱性料液可送往后继晶种沉淀、过滤等常规过程，不需要反复进行电解电渗析分离，由此避免了间歇、不连续过程对实际生产的不利影响。此外，与美国专利US5,141,610和US 5,198,085用电解电渗析方法在阳极室或反应室中反复生成氢氧化铝等沉淀相比，本实施例处理的碱性料液中铝含量更高，却没有明显的氢氧化铝沉淀产生，降低了膜污染。

[0036] 实施例2

[0037] 本实施所用的集成装置与实施例1相同，实验过程是在实施例1的基础上，将对电2 2
渗析装置提供的电流密度从60mA/cm降低到45mA/cm ，电渗析装置运行时间为150min，其他操作条件和过程均与实施例1相同，实验结果如表2。

[0038] 表2电渗析装置中低电流密度对集成装置分离氧化铝生产中碱性料液的影响。

[0039]

[0040] 从表2的结果可知，电渗析装置和电解电渗析装置的集成装置处理氧化铝生产中的碱性料液时，降低对电渗析装置提供的电流密度后，在控制铝泄漏率为～5％的条件下，通过分别增加电渗析装置和电解电渗析装置的运行时间，同样可使碱回收率达到较高的值(～90％)。此外，同实施例1中优选的处理过程(电渗析装置运行时间为120min)相比，能耗下降了13％左右，即下降0.3kW h/kg；集成装置的总运行时间增加了22％左右，即增加40min。总之，降低对电渗析装置提供的电流密度后，达到相同的分离效果时，能耗降低，总运行时间增加。因此，实际生产过程中，在考虑到能耗和分离速度时，可通过调节电渗析装置的电流密度来控制集成装置的处理能力，达到所需的分离效果。

[0041] 实施例3

[0042] 本实施例所用的集成装置与实施例1相同，实验条件如下：往电极室罐5中加入250mL0.5mol/L的硫酸钠溶液；往料液室罐6中加入250mL组成为2.6mol/L氢氧化钠和1.3mol/L偏铝酸钠的模拟碱性料液；往碱回收室罐7中加入250mL 0.3mol/L的氢氧2
化钠溶液；电渗析装置中提供的电流密度为75mA/cm；电解电渗析装置中提供的电流密
2
度为50mA/cm；分离过程中，电渗析装置运行时间为150min；电解电渗析装置运行时间为
60min。其他操作条件和过程均与实施例1相同，结果如表3所示。

[0043] 表3集成装置处理高浓度的碱性料液。

[0044]

[0045] 与中国专利(CN 104016388 A)相比，本实施例在达到相对较高的碱回收率(83.4％)的同时，铝泄漏率(3.3％)仅为其1/5左右，有利于显著提高后续过程中氢氧化铝的产率和母液中碱的纯度；能耗也较低，为2.18kW h/kg，利于降低成本。与美国专利US5,141,610和US 5,198,085相比，本实施例也没有明显的沉淀产生，膜污染较低。此外，通过本实施例与实施例1和2的比较可以看出，在碱性料液的浓度有所提高时，通过提高电流密度，能在相对较短的运行时间即210min内同样达到较好的处理效果。因此可根据实际生产的要求，通过调节电渗析和电解电渗析装置的电流密度来控制集成装置的处理能力，达到预期的分离效果。