1.本發(fā)明涉及鋁灰回收利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二次鋁灰火法脫氟脫氮的方法。

背景技術(shù)：

2.鋁灰是氧化鋁電解及原鋁或再生鋁熔煉過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。據(jù)文獻報道，每生產(chǎn)1t原鋁將產(chǎn)生30~50kg的鋁灰。2019年我國原鋁、鋁材和再生鋁產(chǎn)量分別達到3593萬噸、3450萬噸和700萬噸。以此估算，我國每年的毒性鋁灰產(chǎn)生量高達200余萬噸。鋁灰中主要成分為金屬鋁、氧化鋁及部分金屬氧化物、電解質(zhì)鹽等，二次鋁灰是指經(jīng)過金屬鋁提取后剩余的殘渣，主要由金屬氧化物和電解質(zhì)鹽組成。二次鋁灰由于經(jīng)過提鋁處理，其粒度一般較小，又因為其中含有較高的氯鹽、氮化鋁、氟化物等毒害等特點，使得二次鋁灰對環(huán)境的污染危害較大。

3.cn112077124a公開了一種二次鋁灰無害化綜合利用的處理方法，步驟為：鋁灰渣磨篩初次加工、二次鋁水浸脫氨、二次鋁離心脫水、氧化焙燒和二次鋁雜質(zhì)進一步處理。cn112093814a公開了一種利用鋁灰無渣化制備氧化鋁的方法，主要步驟為：按比例將氯氣通入鋁灰，控制反應(yīng)溫度與時間，完成一次除氮后，通入水蒸汽，脫除剩余的氮以及氟和氯，獲得除雜鋁灰和吸附蒸汽，吸附蒸汽冷凝形成吸附溶液；向吸附溶液中加入相應(yīng)量石灰，反應(yīng)獲得脫氟溶液后，加入so2，中和反應(yīng)獲得硫酸銨溶液，濃縮得到硫酸銨產(chǎn)品；對除雜鋁灰進行堿溶處理，獲得液相與渣相；另取拜耳法溶液，與堿溶液相合流后，經(jīng)晶種分解與焙燒后得到氧化鋁產(chǎn)品。

4.現(xiàn)有技術(shù)對鋁灰進行無害化處理主要采用濕法水洗工藝進行脫氨脫氟，該類方法存在氮化鋁水解不徹底、微難溶氟化物不易洗脫、工藝流程長、效率低、工藝廢水不易處理等缺點。

5.cn110548753a公開了一種高效清潔的二次鋁灰無害化處理方法，該發(fā)明將二次鋁灰加入脫氟劑以及重金屬脫除劑后進行粉磨均化，隨后進行高溫焙燒，焙燒后得到的熟料為高鋁無機材料；然后通過除塵裝置捕集焙燒過程中產(chǎn)生的粉塵，除塵之后過濾出來的煙氣經(jīng)濕法吸收脫氟、臭氧脫硝后達標(biāo)排放；捕集的粉塵使用水溶解后，進行蒸發(fā)結(jié)晶處理得到結(jié)晶鹽。該發(fā)明采用高溫焙燒的方式處理二次鋁灰，工藝簡單，但是處理工程中需要添加鋁灰質(zhì)量5%

?

80%的脫氟劑和3%

?

20%的重金屬脫除劑，且焙燒過程產(chǎn)生的尾氣還需進行脫氟、脫硝處理，尾氣處理過程產(chǎn)生的廢液處理問題也為進行說明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

6.本發(fā)明提出了一種二次鋁灰火法脫氟脫氮的方法，通過氧化焙燒，實現(xiàn)了鋁灰中氮化鋁組分的完全氧化分解，同時在高溫條件下，借助添加劑中的硅元素，使得鋁灰中存在的冰晶石、氟化鋁、氟化鈉等氟化物組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氣態(tài)的sif4而揮發(fā)脫除。

7.實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種二次鋁灰火法脫氟脫氮的方法，將二次鋁灰與硅添加劑配料、混磨、氧化焙燒處理。

8.具體步驟如下：（1）配料：二次鋁灰為原料，將二次鋁灰和硅添加劑進行配料；（2）混磨：將混合物料加入球磨機內(nèi)，進行充分磨細(xì)；（3）氧化焙燒：將混磨后的粉料加入高溫爐內(nèi)，在氧化性氣氛內(nèi)進行高溫氧化焙燒，焙燒反應(yīng)后的固體為高鋁渣初產(chǎn)品；所得高鋁渣可作為氧化鋁生產(chǎn)、耐火材料制備等行業(yè)的優(yōu)質(zhì)原料；（4）尾氣吸收：將焙燒過程產(chǎn)生的尾氣通入裝有吸收劑的反應(yīng)釜內(nèi)，進行尾氣吸收處理；（5）吸收液再生：在經(jīng)過吸收反應(yīng)后的吸收液內(nèi)加入穩(wěn)定劑，經(jīng)充分反應(yīng)后進行過濾分離，分離后的固體即為氟渣產(chǎn)品，濾液可作為吸收液循環(huán)使用。

9.所述步驟（1）中硅添加劑為二氧化硅、石英砂或微硅粉，二次鋁灰和硅添加劑的質(zhì)量比為100：（0

?

5）。

10.所述步驟（2）中球磨后物料粒度為100～350目以下。

11.所述步驟（3）中焙燒溫度為900℃～1200℃，焙燒過程通入空氣或氧氣，保持焙燒時間0.5～3h。

12.所述步驟（3）中焙燒產(chǎn)生的尾氣利用吸收劑進行尾氣吸收處理。

13.所述吸收劑為水、氫氧化鈉溶液或氫氧化鈣乳液。

14.本發(fā)明中所利用的主要化學(xué)反應(yīng)包括：一、焙燒過程：（1）金屬鋁、氮化鋁氧化反應(yīng)4al + 3o

2 = 2al2o3??????????????????????????①

4aln + 3o

2 = 2al2o

3 + 2n2????????????????????②

（2）氟化物（冰晶石、氟化鈉、氟化鋁）與二氧化硅復(fù)分解反應(yīng)：na3alf

6 = 2naf + naalf4?????????????????????③

3naalf

4 = na3alf

6 + 2alf3???????????????????④

6naf + 3sio

2 = na2sif

6 + 2na2sio3???????????⑤

4alf

3 + 3sio

2 = 3sif4↑

+ 2al2o3??????????????⑥

3sio

2 + 4na3alf

6 = 3sif4↑

+ 12naf + 2al2o3???⑦

（3）尾氣吸收、穩(wěn)定化過程：sif

4 + 4h2o(g) = si(oh)

4 + 4hf

??????????????⑧

si(oh)

4 = sio

2 + 2h2o

???????????????????????⑨

2hf + ca(oh)

2 = caf2↓

+ 2h2o

?????????????????⑩

本發(fā)明的有益效果是：發(fā)明采用氧化焙燒技術(shù)使氮化鋁發(fā)生氧化分解，生成無毒無害的氮氣；同時將二次鋁灰中殘余的金屬鋁成分進行充分氧化，減少了金屬鋁在儲存過程因與酸堿液反應(yīng)釋放氫氣而帶來的安全隱患；鋁灰中氟化物在高溫反應(yīng)中生成sif4而揮發(fā)，揮發(fā)氣體經(jīng)堿液吸收處理后變成穩(wěn)定的caf2產(chǎn)物，吸收液循環(huán)再用，在此過程中金屬鋁完成氧化，減少了儲存過程中的安全隱患。本發(fā)明完成了鋁灰中毒害組分的完全解毒，添加

劑廉價易得且添加量小，工藝流程簡單，處置效果顯著，處理過程產(chǎn)生的氣液成分均得到有效處置和回收利用，具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

附圖說明

15.為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

16.圖1為本發(fā)明二次鋁灰xrd物相組成分析。

具體實施方式

17.下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

18.本發(fā)明選取自鞏義某地的二次鋁灰為原料，對其進行化學(xué)組成分析可知，其中主要物相為氧化鋁，還含有10%左右的單質(zhì)鋁，毒害組分主要為氮化鋁、冰晶石等組分，具體檢測結(jié)果如下：（1）二次鋁灰化學(xué)成分組成分析二次鋁灰xrd物相組成分析見圖1。

19.實施例1稱取100g上述二次鋁灰樣品和3g微硅粉原料，混合料一并加入球磨機中進行充分磨細(xì)，經(jīng)10min球磨后，出料粒度d90≤100目。將充分混合磨細(xì)的粉體加入高溫爐內(nèi)，爐內(nèi)持續(xù)通入空氣，保持爐內(nèi)為氧化性氣氛，將爐溫升至900℃后保溫焙燒2.5h。焙燒完成后對爐料進行浸出成分分析和毒性分析，檢測鋁灰脫氟脫氮效果。焙燒過程產(chǎn)生的尾氣經(jīng)集氣管引入吸收釜內(nèi)，吸收釜配有攪拌裝置，釜內(nèi)裝有固含量為10%的石灰乳液，監(jiān)測釜內(nèi)漿液ph值，當(dāng)漿液ph<10時對漿液進行過濾分離，分離后的濾液與生石灰復(fù)配后重新用于尾氣吸收。對焙燒完成后對爐料進行浸出成分分析，分析結(jié)果如下表所示：經(jīng)分析，焙燒后的鋁灰中金屬鋁和氮化物含量為零，焙燒后的鋁灰樣品用水打濕后，密封放置72h無氨氣釋放，說明氧化焙燒效果非常徹底。焙燒后樣品中還含有少量氟化物，通過與原料對比可知，該部分氟化物應(yīng)該氟化鈣，由于氟化鈣較為穩(wěn)定，高溫焙燒過程中不易脫除，仍舊留存于鋁灰樣品中。對樣品進行浸出毒性檢測，氟離子浸出濃度為

57.26mg/l，濃度低于gb 5085.3

?

2007《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》標(biāo)準(zhǔn)中氟離子100mg/l的濃度限值，達到了鋁灰無害化處理的技術(shù)目標(biāo)。

20.實施例2稱取100g二次鋁灰樣品和1.8g二氧化硅原料，混合后一并加入球磨機中進行充分磨細(xì)，經(jīng)30min球磨后，出料粒度d90≤200目。將充分混合磨細(xì)的粉體加入高溫爐內(nèi)，爐內(nèi)持續(xù)通入空氣，保持爐內(nèi)為氧化性氣氛，將爐溫升至1000℃后保溫焙燒1.5h。焙燒過程產(chǎn)生的尾氣經(jīng)集氣管引入吸收釜內(nèi)，釜內(nèi)加入純水作為吸收液，吸收完成后再向釜內(nèi)加入氧化鈣作為穩(wěn)定劑，在50℃溫度條件反應(yīng)1h，反應(yīng)結(jié)束會后過濾分離，濾液返回釜內(nèi)進行下次吸收。對焙燒完成后對爐料進行浸出成分分析，分析結(jié)果如下表所示：經(jīng)分析，焙燒后的鋁灰中金屬鋁和氮化物含量為零，氟離子浸出濃度為13.22mg/l，濃度低于gb 5085.3

?

2007《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》標(biāo)準(zhǔn)中氟離子100mg/l的濃度限值，達到了鋁灰無害化處理的技術(shù)目標(biāo)。

21.實施例3稱取100g二次鋁灰樣品加入球磨機中進行充分磨細(xì)，經(jīng)30min球磨后，控制出料粒度d90≤200目。將充分混合磨細(xì)的粉體加入高溫爐內(nèi)，爐內(nèi)持續(xù)通入空氣，保持爐內(nèi)為氧化性氣氛，將爐溫升至1100℃后保溫焙燒1.5h。焙燒完成后對爐料進行浸出成分分析和毒性分析，檢測鋁灰脫氟脫氮效果。焙燒過程產(chǎn)生的尾氣經(jīng)集氣管引入吸收釜內(nèi)，釜內(nèi)裝加入固含量為10%的石灰乳液，監(jiān)測釜內(nèi)漿液ph值，當(dāng)漿液ph<10時對漿液進行過濾分離，分離后的濾液與生石灰復(fù)配后重新用于尾氣吸收。對焙燒完成后對爐料進行浸出成分分析，分析結(jié)果如下表所示：經(jīng)分析，焙燒后鋁灰中的金屬鋁和氮化物含量為零，對樣品進行浸出毒性檢測，氟離子浸出濃度為48.19mg/l，濃度低于gb 5085.3

?

2007《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》標(biāo)準(zhǔn)中氟離子100mg/l的濃度限值，達到了鋁灰無害化處理的技術(shù)目標(biāo)。

22.以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種二次鋁灰火法脫氟脫氮的方法，其特征在于：將二次鋁灰與硅添加劑配料、混磨、氧化焙燒處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，具體步驟如下：（1）配料：二次鋁灰為原料，將二次鋁灰和硅添加劑進行配料；（2）混磨：將混合物料加入球磨機內(nèi)，進行充分磨細(xì)；（3）氧化焙燒：將混磨后的粉料加入高溫爐內(nèi)，在氧化性氣氛內(nèi)進行高溫氧化焙燒，焙燒反應(yīng)后的固體為高鋁渣初產(chǎn)品。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述步驟（1）中硅添加劑為二氧化硅、石英砂或微硅粉，二次鋁灰和硅添加劑的質(zhì)量比為100：（0

?

5）。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述步驟（2）中球磨后物料粒度為100～350目。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述步驟（3）中焙燒溫度為900℃～1200℃，焙燒過程通入空氣或氧氣，保持焙燒時間0.5～3h。6.根據(jù)權(quán)利要求2

?

5任一項所述的方法，其特征在于：所述步驟（3）中焙燒產(chǎn)生的尾氣利用吸收劑進行尾氣吸收處理。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：所述吸收劑為水、氫氧化鈉溶液或氫氧化鈣乳液。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：向經(jīng)過吸收尾氣后的吸收液中加入穩(wěn)定劑，反應(yīng)后過濾得到氟渣產(chǎn)品，濾液作為吸收液循環(huán)使用。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：所述穩(wěn)定劑為氧化鈣、氫氧化鈣或碳酸鈣。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于：所述穩(wěn)定劑的用量按照吸收液中氟離子濃度的1

?

2倍添加。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供了一種二次鋁灰火法脫氟脫氮的方法，通過配料、混磨、焙燒、尾氣吸收處理等手段，實現(xiàn)了二次鋁灰中氮化鋁、氟化物毒性組分的無害化解毒處理，所得高鋁渣初產(chǎn)品可作為氧化鋁生產(chǎn)、耐火材料制備等行業(yè)的優(yōu)質(zhì)原料；含氟尾氣經(jīng)吸收處、穩(wěn)定固化后得到無害的氟渣，同時實現(xiàn)吸收液的循環(huán)使用。本發(fā)明為鋁行業(yè)產(chǎn)生的鋁灰危廢的無害化處理和高值化利用開辟了一條新的處理途徑。開辟了一條新的處理途徑。開辟了一條新的處理途徑。

技術(shù)研發(fā)人員：郭強 丁敏 田登超 李永利 李申 付明波 高芹

受保護的技術(shù)使用者：鄭州中科新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院

技術(shù)研發(fā)日：2021.04.13

技術(shù)公布日：2021/7/8