本發(fā)明涉及化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二次鋁灰資源綜合利用的方法。

背景技術(shù)：

我國是世界上最大鋁生產(chǎn)國和消費國。近年來伴隨我國電解鋁、再生鋁和鋁加工產(chǎn)能的不斷擴張，上述生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的鋁灰也不斷增多。理論上鋁的熔融環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生鋁灰，鋁灰主要收集來源于漂浮在鋁熔體表面的不熔夾雜物、添加劑及與添加劑進行物理化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)，呈松散灰渣狀。電解鋁鋁液轉(zhuǎn)移、精煉、合金化、鑄造過程熔體表面會產(chǎn)生鋁灰渣(又稱：一次鋁灰)，以及回收鋁過程會產(chǎn)生鹽渣和二次鋁灰，危廢代碼：321-024-48。再生鋁和鋁加工生產(chǎn)過程中，廢鋁及鋁錠重熔、精煉、合金化、鑄造熔體表面會產(chǎn)生鋁灰渣(又稱：一次鋁灰)，及其回收鋁過程會產(chǎn)生鹽渣和二次鋁灰，危廢代碼：321-026-48。據(jù)資料顯示，一般生產(chǎn)1噸電解鋁原鋁鋁錠要產(chǎn)生10～20kg鋁灰，而對于再生鋁和鋁加工行業(yè)來講，根據(jù)生產(chǎn)合金品種不同所產(chǎn)生的鋁灰量也不同，通常生產(chǎn)1噸再生鋁和鋁加工產(chǎn)品產(chǎn)生鋁灰量為50～100kg。

鋁灰的成分因各企業(yè)生產(chǎn)原材料及操作條件不同而存在差異，也與原料的污染物、使用的覆蓋劑、造渣劑和精煉劑有直接關(guān)系，同時與鑄造熔煉爐內(nèi)氣氛也存在一定的關(guān)系。通常鋁灰中除含有氟化物危害因子外，還含有氮化物和碳化物等活性成分，這些成分遇水等物質(zhì)后表現(xiàn)出化學(xué)反應(yīng)性并生成毒性物質(zhì)。鋁灰除類似于炭渣氟的環(huán)境危害性外，還存在一定量的有毒元素和化合物，尤其是再生鋁和鋁加工行業(yè)，由于原料來源渠道眾多，其產(chǎn)生的鋁灰中不僅可能含有硒、砷、鋇、鎘、鉻、鉛等,還有吸附二噁英的可能。鋁灰中還含有一定量的氮化物,與水反應(yīng)作用后會生成大量nh3氣體、h2氣體和ch4氣體,這些氣體都屬于可燃氣體,會有引起火災(zāi)的風(fēng)險。另外，鋁灰中的alas,接觸到水后會生成ash3氣體,該氣體屬于劇毒類氣體,對人體傷害極大,若是留存在工作場所會造成空氣污染以及導(dǎo)致工人急性砷化氫中毒。因此，鋁灰已經(jīng)逐漸成為電解鋁、再生鋁和鋁加工行業(yè)重點環(huán)境安全管理的廢物，行業(yè)急需鋁灰低成本處置及利用技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種二次鋁灰資源綜合利用的方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種二次鋁灰資源綜合利用的方法，包括如下步驟：

s1、將二次鋁灰、鈉堿和催化劑混料均化，得到混合料；

s2、將步驟s1得到的混合料加入干式壓球設(shè)備中，干法成型壓制得到球型混合料；

s3、將步驟s2得到的球型混合料輸送至高溫焙燒窯爐內(nèi)進行堿燒結(jié)，燒結(jié)產(chǎn)出鋁酸鈉熟料；

s4、高溫焙燒窯爐進行堿燒結(jié)過程中所產(chǎn)生的尾氣用于預(yù)熱球型混合料，尾氣冷卻后經(jīng)除塵凈化后達標排放；尾氣冷卻的過程中，尾氣中的鹽分冷凝結(jié)晶，利用冷凝結(jié)晶的鹽分制備得到用于鋁灰回收金屬鋁工序的輔料打渣劑；

步驟s3得到的鋁酸鈉熟料直接對外銷售或經(jīng)堿溶后固液分離得到鋁酸鈉溶液和浸出渣，得到的鋁酸鈉溶液輸送至氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)用于生產(chǎn)氧化鋁，浸出渣洗滌后作為生產(chǎn)耐火材料的原料。

進一步地，步驟s1中，采用顎式破碎機、輥式破碎機、立式細碎機、球磨機中的一種將二次鋁灰、鈉堿和催化劑混料均化。

進一步地，步驟s1中，所述鈉堿包括氫氧化鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉中的一種或者多種，添加量為二次鋁灰重量的1.0-1.5倍。

進一步地，步驟s1中，所述催化劑為有機物纖維素類球團粘結(jié)劑，添加量為二次鋁灰重量的0.08-0.12倍。

進一步地，步驟s2中，所述球型混合料的直徑為30mm-200mm。

進一步地，步驟s3中，堿燒結(jié)時間為30min-120min，燒結(jié)溫度為800℃-1500℃。

進一步地，步驟s3中，所述堿溶的條件為：苛性堿濃度nk＝10-30g/l，碳堿濃度nc＝2-10g/l；液固質(zhì)量比5-20；浸出溫度50-150℃；浸出時間10-60min。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明方法通過火法工藝將鋁灰中氧化鋁回收，并將氧化鋁轉(zhuǎn)化為鋁酸鈉熟料，可直接出售，也可以返回至氧化鋁生產(chǎn)過程中鋁酸鈉溶出工序，直接產(chǎn)出工業(yè)級氧化鋁。本發(fā)明具有生產(chǎn)過程便于控制、易于工業(yè)化穩(wěn)定生產(chǎn)、產(chǎn)品附加值高、廢物零排放等特點，實現(xiàn)了鋁灰資源化利用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1-3的方法流程圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述，需要說明的是，本實施例以本技術(shù)方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍并不限于本實施例。

實施例1

本實施例提供一種二次鋁灰資源綜合利用的方法，如圖1所示，具體過程為：

(1)將二次鋁灰、氫氧化鈉和有機物纖維素類球團粘結(jié)劑混合均勻制備得到混合料，其中氫氧化鈉的總用量為二次鋁灰質(zhì)量的1倍，有機物纖維素類球團粘結(jié)劑總用量為二次鋁灰質(zhì)量的0.08倍。然后將混合料添加進入干式壓球設(shè)備，干法成型壓制得到球型混合料，球形混合料直徑為30mm。

(2)再將制備得到的球型混合料輸送至高溫焙燒窯爐內(nèi)，采用天然氣燃燒進行堿燒結(jié)，燃燒過程中為使得球型混合料受熱更加均勻，可采用回轉(zhuǎn)型爐窯，使得球型混合料在燒結(jié)過程中翻轉(zhuǎn)攪拌，燒結(jié)溫度為800℃，燒結(jié)時間為120min。球型混合料經(jīng)燒結(jié)后制備得鋁酸鈉熟料，窯爐尾氣可用于球型混合料的預(yù)熱，并利用尾氣冷卻過程中冷凝結(jié)晶的鹽分制備得到打渣劑，該打渣劑可用于鋁灰回收金屬鋁工序。尾氣除塵凈化后達標排出。

(3)再將燒結(jié)鋁酸鈉熟料添加進入堿溶液中進行堿溶，堿溶條件為苛性堿濃度nk＝10g/l，碳堿濃度nc＝2g/l，液固質(zhì)量比5，浸出溫度50℃，溶出時間10min。固液分離后得到鋁酸鈉溶液和浸出渣。

(4)鋁酸鈉溶液接入拜耳法制備氧化鋁工藝流程用于生產(chǎn)氧化鋁，浸出渣洗滌后直接作為耐火材料原料對外銷售。

實施例2

本實施例提供一種鋁灰資源綜合利用的方法，如圖1所示，具體過程為：

(1)將二次鋁灰、氫氧化鈉和有機物纖維素類球團粘結(jié)劑混合均勻制備得到混合料，其中氫氧化鈉的總用量為二次鋁灰質(zhì)量的1.5倍，有機物纖維素類球團粘結(jié)劑總用量為二次鋁灰質(zhì)量的0.1倍。然后將混合料添加進入干式壓球設(shè)備，干法成型壓制得到球型混合料，球形混合料直徑為100mm。

(2)再將制備得到的球型混合料輸送至高溫焙燒窯爐內(nèi)，采用天然氣燃燒進行堿燒結(jié)，燃燒過程中為使得球型混合料受熱更加均勻，可采用回轉(zhuǎn)型爐窯，使得球型混合料在燒結(jié)過程中翻轉(zhuǎn)攪拌，燒結(jié)溫度為1000℃，燒結(jié)時間為60min。球型混合料經(jīng)燒結(jié)后制備得鋁酸鈉熟料，窯爐尾氣用于球型混合料的預(yù)熱，并利用尾氣冷凝過程中得到的鹽分制備打渣劑，該打渣劑可用于鋁灰回收金屬鋁工序。尾氣除塵凈化后達標排出。

(3)再將燒結(jié)鋁酸鈉熟料添加進入堿溶液中進行堿溶，堿溶條件為苛性堿濃度nk＝20g/l，碳堿濃度nc＝6g/l，液固質(zhì)量比8，浸出溫度90℃，溶出時間30min。固液分離后得到鋁酸鈉溶液和浸出渣。

(4)鋁酸鈉溶液接入拜耳法制備氧化鋁工藝流程用于生產(chǎn)氧化鋁，浸出渣洗滌后直接作為耐火材料原料對外銷售。

實施例3

本實施例提供一種鋁灰資源綜合利用的方法，如圖1所示，具體過程為：

(1)將二次鋁灰、氫氧化鈉和有機物纖維素類球團粘結(jié)劑混合均勻制備得到混合料，其中氫氧化鈉的總用量為二次鋁灰質(zhì)量的1.5倍，有機物纖維素類球團粘結(jié)劑總用量為二次鋁灰質(zhì)量的0.12倍。然后將混合料添加進入干式壓球設(shè)備，干法成型壓制得到球型混合料，球形混合料直徑為200mm。

(2)再將制備得到的球型混合料輸送至高溫焙燒窯爐內(nèi)，采用天然氣燃燒進行堿燒結(jié)，燃燒過程中為使得球型混合料受熱更加均勻，可采用回轉(zhuǎn)型爐窯，使得球型混合料在燒結(jié)過程中翻轉(zhuǎn)攪拌，燒結(jié)溫度為1500℃，燒結(jié)時間為30min。球型混合料經(jīng)燒結(jié)后制備得鋁酸鈉熟料，窯爐尾氣可用于預(yù)熱球型混合料，尾氣冷凝過程得到的鹽分制備得打渣劑，該打渣劑可用于鋁灰回收金屬鋁工序。尾氣除塵凈化后達標排出。

(3)再將燒結(jié)鋁酸鈉熟料添加進入堿溶液中進行堿溶，堿溶條件為苛性堿濃度nk＝30g/l，碳堿濃度nc＝10g/l，液固質(zhì)量比20，浸出溫度150℃，溶出時間60min。固液分離后得到鋁酸鈉溶液和浸出渣。

(4)鋁酸鈉溶液接入拜耳法制備氧化鋁工藝流程用于生產(chǎn)氧化鋁，浸出渣洗滌后直接作為耐火材料原料對外銷售。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以根據(jù)以上的技術(shù)方案和構(gòu)思，給出各種相應(yīng)的改變和變形，而所有的這些改變和變形，都應(yīng)該包括在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種二次鋁灰資源綜合利用的方法，其特征在于，包括如下步驟：

s1、將二次鋁灰、鈉堿和催化劑混料均化，得到混合料；

s2、將步驟s1得到的混合料加入干式壓球設(shè)備中，干法成型壓制得到球型混合料；

s3、將步驟s2得到的球型混合料輸送至高溫焙燒窯爐內(nèi)進行堿燒結(jié)，燒結(jié)產(chǎn)出鋁酸鈉熟料；

高溫焙燒窯爐進行堿燒結(jié)過程中所產(chǎn)生的尾氣用于預(yù)熱球型混合料，尾氣冷卻后經(jīng)除塵凈化后達標排放；尾氣冷卻的過程中，尾氣中的鹽分冷凝結(jié)晶，利用冷凝結(jié)晶的鹽分制備得到用于鋁灰回收金屬鋁工序的輔料打渣劑；

鋁酸鈉熟料直接對外銷售或經(jīng)堿溶后固液分離得到鋁酸鈉溶液和浸出渣，得到的鋁酸鈉溶液輸送至氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)用于生產(chǎn)氧化鋁，浸出渣洗滌后作為生產(chǎn)耐火材料的原料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s1中，采用顎式破碎機、輥式破碎機、立式細碎機、球磨機中的一種將二次鋁灰、鈉堿和催化劑混料均化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s1中，所述鈉堿包括氫氧化鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉中的一種或者多種，添加量二次鋁灰重量的1.0-1.5倍。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s1中，所述催化劑為有機物纖維素類球團粘結(jié)劑，添加量為二次鋁灰重量的0.08-0.12倍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s2中，所述球型混合料的直徑為30mm-200mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s3中，堿燒結(jié)時間為30min-120min，燒結(jié)溫度為800℃-1500℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s3中，所述堿溶的條件為：苛性堿濃度nk＝10-30g/l，碳堿濃度nc＝2-10g/l；液固質(zhì)量比5-20；浸出溫度50-150℃；浸出時間10-60min。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種二次鋁灰資源綜合利用的方法，通過火法工藝將鋁灰中氧化鋁回收，并將氧化鋁轉(zhuǎn)化為鋁酸鈉熟料，可直接出售，也可以返回至氧化鋁生產(chǎn)過程中鋁酸鈉溶出工序，直接產(chǎn)出工業(yè)級氧化鋁。本發(fā)明具有生產(chǎn)過程便于控制、易于工業(yè)化穩(wěn)定生產(chǎn)、產(chǎn)品附加值高、廢物零排放等特點，實現(xiàn)了二次鋁灰資源化利用。

技術(shù)研發(fā)人員：劉萬超;高宇;莊凌云;劉占華;程勇

受保護的技術(shù)使用者：中鋁環(huán)保節(jié)能集團有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.02.18

技術(shù)公布日：2021.05.04