CN105271327A - 一种铝灰无害化处理并回收利用的方法 - Google Patents

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本发明公开了一种铝灰无害化处理并回收利用的方法,包括原料水浸脱氮和氯、焙烧脱氟、碱熔融烧结、烧结料溶出、净化除杂步骤,以金属铝冶炼过程中产生的铝灰为原料,经过二次处理回收金属铝、水浸脱除氮化物、焙烧脱除氟化物、碱熔融烧结、烧结料溶出、铝酸钠溶液脱除杂质后作为生产砂状氧化铝原料。铝灰无害处理过程中产生的氨气可作氨盐生产原料,产生的氯化液可作为氯化盐生产原料,焙烧过程中生产的氟化硅气体采用水溶液吸收。本发明简单易行,环保效益高,生产效率高,设备投资少,能耗低。能够实现危险废物的无害化、资源化处理。获得的产品能够应用于实际生产中。

Description

-种错灰无害化处理并回收利用的方法
技术领域
[0001] 本发明属于冶金环保技术领域,具体设及一种将危废物质侣灰无害化处理并通过 碱烧结处理溶出除杂后作为生产砂状氧化侣原料的方法。
背景技术
[0002] 侣灰产生于电解原侣、铸造侣产品、侣合金精炼等侣发生烙融的生产工序。侣灰中 含侣量在10^^80%不等,其中的侣约占侣生产使用过程中总损失量的主要含有侣 浮渣、氮化物、化Cl、KCl、氣化物、氧化侣和侣的混合物等。据权威研究机构预期,中国每年 将产生600~850万吨的侣灰,并呈逐年增大的趋势。有此可见,每年产生侣灰的量很大,堆 积占用±地,污染环境;另一方面,侣灰是一种可再生的资源,但一直没得到足够的重视,成 为破坏环境的一个因素,随着经济的发展,废侣积蓄量的逐年大幅度增加,如果不进行无害 化处理,寻找经济有效、环保的方法加W处理,将越来越突显其对环境的严重威胁。我国目 前侣渣处理回收率低,能量消耗大和浪费大,应大力发展新技术和采用国外的先进技术、设 备来改变运一落后状态,研究和开发综合有效加工处理工业侣渣、侣灰技术,对于提高企业 的经济效益,保护生态环境具有很重要的现实意义和实用价值。
[0003] 2008年国家环境保护部和发展和改革委员会将侣火法冶炼过程中产生的初炼炉 渣、粗侣精炼加工过程中产生的盐渣、浮渣和侣火法冶炼过程中产生的易燃性撇渣列入《国 家危险废物名录》,且随着我国电解侣产量、侣加工、废侣回收的逐年增加,产生大量的侣 灰,如不妥善处理,不仅浪费了资源,而且还污染环境,因此如何经济有效地无害化处理并 综合回收利用侣灰将对我国电解侣工业产生重要意义。
[0004] 云南某侣解厂产生的=种侣灰成份和物相分析如表1和表2所示: 表1 :侣灰1#、2#、3#成分
Figure CN105271327AD00031
表2 :侣灰XRD分析结果:
Figure CN105271327AD00032
由表1和表2可W看出,此种侣电解生产中产生的侣灰,危害环境的最主要元素是氯和 氣,在侣灰堆存过程中,氯和氣将进入气相和水相中对人类的生存环境造成严重影响。所W 必须对其进行无害化处理并加W回收利用。 阳〇化]目前侣灰的处理方法比较多,其主要分为=条路线进行处理。一种是侣灰经简单 处理后返回侣电解过程中再次电解生产金属侣,运种方法看似可行,但是侣灰中的侣绝大 数为晶格完好的a-Al2〇3,其活性很差,在电解过程中虽然能被电解液溶解,然而将其电离 需要比直接添加侣电解原料消耗更大的能量,运势必造成侣电解过程能耗增加,槽电压增 大等问题。另一条路线是侣灰经酸法或碱法处理后,除杂,然后生产=氯化侣,硫酸侣等化 工产品,运一类方法具有较大的发展前景,但使用侣灰生产运类化工产品仍处于研究阶段, 还未实现工业化生产规模,且生产成本比已存在的生产方法的成本高。第=条路线为将侣 灰用作生产建筑材料或耐火材料的原料,运种方法是非常经济综合回侣灰的方法,但由于 侣灰中存在有害元素氣和氯等而限制了其发展。更重要的原因还在于,对于单个侣电解电 厂来说,所产生的侣灰量相对较小,如果各自对其进行建厂处理,成本较高,但因侣灰为危 废物质,很难将其运送出厂进行集中处理,所W侣灰在单个侣电解侣厂内W较低的成本进 行简单处理达到无害化,作为安全物质运送出厂进行集中资源化利用处理是一条很有发展 前影的路线,但目前还未见到相的知识产权及文献报导,运也是侣灰绿色经济资源化处理 的极佳方法,具有极大的意义和价值。
[0006] 为此,研制开发一种经济成本低,工艺流程简短的,可有效使侣灰无害化处理并综 合回收利用的方法具有十分重要的意义。
发明内容
[0007] 本发明目的在于提供一种无害化处理侣灰回收利用的方法。
[0008] 本发明的目的是运样实现的,包括原料水浸脱氮和氯、赔烧脱氣、碱烙融烧结、烧 结料溶出、净化除杂步骤,具体包括: A、 来自侣冶炼过程中产生的侣灰加入自来水浸出处理除去全部氮,同时采用气体收集 装置回收水浸过程中产生的氨气作为生产含氨化合物原料; B、 将经步骤A处理后的浆料进行液固分离,液相高效蒸发结晶回收作为生产氯化盐的 原料,固相洗涂至中性后进行干燥处理得到氯含量小于0.01%的侣灰; C、 将经步骤B处理后的侣灰在750~IOOCTC赔烧使侣灰中的杂质氣脱除至含量低于 0.2%,同时将赔烧设备接上气体收集装置使赔烧过程中反应产生的氣化物气体回收进入液 相作为生氣化娃的原料; D、 将经步骤C处理后的侣灰加入按质量比为1:0. 7~1.2的碱与侣灰混匀后,在 750°C~120(TC下烙融烧结1~化,冷却至常溫得到烧结熟料; E、 将经步骤D处理得到的烧结熟料在液固比为4~9:1,溫度为70°C~100°C,揽拌速度 为100~2(K)r/min的条件下溶出0. 5~3. 5h,得到溶出后的浆料; F、 将经步骤E处理得到的浆料液固分离,固相主要为含巧、儀、铁等氧化物组成的赤 泥,对环境不造成危害,可随氧化侣生产过程中产生的赤泥堆存,浸出液除去铁、娃、巧等杂 质后作为生砂状氧化侣的原料。
[0009] 本发明的方法可使侣灰中微量杂质氮、氯和氣的含量低于0.OP/cM). 2%,达到无害 化处理的目的,无害化处理过程中不产生=废物质。无害化处理后的侣灰经碱烙融烧结,水 溶出,脱杂,液固分离使侣灰中的有价成份形成侣酸钢溶液作为生产砂状氧化侣的原料,达 到了侣灰的资源化综合回收利用目的。侣灰目前属于国家明文规定的危险废物,已知的文 献中未见到对其进行无害化处理的相关报道,与公知的技术相比本发明实属首创,具有很 大的社会价值和经济环保效益。另外无害化处理后的侣灰具有大量不溶于酸和碱的a-AI2O3相无法直接返回侣冶炼厂直接利用,对其进碱烧结改性及相关处理后作为生产砂状氧 化侣的原料,且侣灰中氧化侣回收率大于97%,公知的技术中未见相关报导,而侣灰中氧化 侣的回收率远远高于用侣±矿作为原料生产砂状氧化侣时侣的回收率(侣±矿作为原料 生产砂状氧化侣时侣的回收率仅大于80%)。所W与公知技术相比,本发明在危险废物侣灰 的无害化处理并回收利用方取得了很大进步,具有很好的创新性。最后,与公知技术相比, 本发明采用先进的微波赔烧及烧结技术,具很大的节能环保效益。该方法简单易行,环保效 益高,生产效率高,设备投资少,能耗低。能够实现危险废物的无害化、资源化处理。获得的 产品能够应用于实际生产中。
附图说明
[0010] 图1中为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0011] 下面结合实施例对本发明作进一步说明,但不W任何方式对本发明加W限制,基 于本发明教导所作的任何变换,均落入本发明保护范围。
[0012] 本发明包括原料水浸脱氮和氯、赔烧脱氣、碱烙融烧结、烧结料溶出、净化除杂步 骤,具体为: A、 来自侣冶炼过程中产生的侣灰加入自来水浸出处理除去全部氮,同时采用气体收集 装置回收水浸过程中产生的氨气作为生产含氨化合物原料; B、 将经步骤A处理后的浆料进行液固分离,液相高效蒸发结晶回收作为生产氯化盐的 原料,固相洗涂至中性后进行干燥处理得到氯含量小于0. 01%的侣灰; C、 将经步骤B处理后的侣灰在750~IOOCTC赔烧使侣灰中的杂质氣脱除至含量低于 0. 2%,同时将赔烧设备接上气体收集装置使赔烧过程中反应产生的氣化物气体回收进入液 相作为生氣化娃的原料; D、 将经步骤C处理后的侣灰加入按质量比为1:0. 7~1. 2的碱与侣灰混匀后,在 750°C~120(TC下烙融烧结1~化,冷却至常溫得到烧结熟料; E、 将经步骤D处理得到的烧结熟料在液固比为4~9:1,溫度为70°C~100°C,揽拌速度 为100~2(K)r/min的条件下溶出0. 5~3. 5h,得到溶出后的浆料; F、 将经步骤E处理得到的浆料液固分离,固相主要为含巧、儀、铁等氧化物组成的赤 泥,对环境不造成危害,可随氧化侣生产过程中产生的赤泥堆存,浸出液除去铁、娃、巧等杂 质后作为生砂状氧化侣的原料。 阳01引所述A步骤中的液固比为4~8:1,溫度为50~80°C,水浸3~5小时。
[0014] 所述C步骤中的赔烧设备为回转害、沸腾炉常规赔烧设备或微波设备,当采用回 转害、沸腾炉常规赔烧设备时,赔烧时间为2~4小时,当采用微波赔烧设备时,赔烧时为 30~90分钟。
[0015] 所述D步骤所加碱为氨氧化钢、碳酸钢、碳酸氨钢、氧化巧其中的一种或两种W上 的混合物在回转害、沸腾炉常规赔烧设备或微波设备中烧结。
[0016] 所述A、B和C步骤处理后侣灰中微量杂质氮、氯和氣的含量低于0.OOP/cM). 2%,与 侣±矿中要求的微量杂质含量相同,达到侣灰无害化处理的目的。
[0017] 所述经D步骤处理的烧结过程使侣灰中既不溶于酸性溶液也不溶于碱性溶液的 含量为50%左右的a-Al2〇3变为水溶性的侣酸钢烧结熟料。
[0018] 所述经E和F步骤处理的溶出过程使侣灰中侣的溶出率大97%。
[0019] 实施例1 取100g侣灰,加入液固比为4:1,在50°C下水浸化,水浸的同时用气体收集装置回收水 浸过程中产生的氨气,然后液固分离并水洗至中性后在80°C下干燥2地,水浸过程中产生 的液体回收用于蒸发结晶回收氯化盐。将干燥后的侣灰在密闭并带有气体收集装置的炉子 中升溫到800°C,保溫化后,停止保溫,冷却到常溫后,卸去收集装置,取出物料磨散。赔烧 过程中产生的氣化物收集到回收装置中作为生产氣化物的原料。
[0020] 取50g无害化处理后的侣灰,加入按质量比为1:0.9的氨氧化钢与侣灰混匀后, 在750°C的条件下在常规炉子中烧结化,待冷却至常溫。将烧结料在液固比为5:1,溫度为 75°C,揽拌速度为l(K)r/min的条件下水浸0.化。将水浸液过滤,滤渣主要为含巧、儀、铁等 氧化物组成的赤泥,对环境不造成危害,可随氧化侣生产过程中产生的赤泥堆存,浸出液除 去铁、娃、巧等杂质后作为生产砂状氧化侣原料。处理后的侣灰中微量杂质氮、氯和氣的含 量分别为〇、〇. 〇24%、0. 2%,经W上步骤溶出过程使侣灰中侣的溶出率为97%。 阳OW 实施例2 取100g侣灰,加入液固比为6:1,在80乂下水浸地,水浸的同时用气体收集装置回收 水浸过程中产生的氨气,然后液固分离并水洗至中性后在80°C下干燥2地,水浸过程中产生 的液体回收用于蒸发结晶回收氯化盐。将干燥后的侣灰在密闭并带有气体收集装置的炉子 中升溫到l〇〇〇°C,保溫1.化后,停止保溫,冷却到常溫后,卸去收集装置,取出物料磨散。赔 烧过程中产生的氣化物收集到回收装置中作为生产氣化物的原料。
[0022] 取50g无害化处理后的侣灰,加入按质量比为1:1.2的氨氧化钢与侣灰混匀后, 在750°C的条件下在常规炉子中烧结化,待冷却至常溫。将烧结料在液固比为4:1,溫度为 80°C,揽拌速度为2(K)r/min的条件下水浸0.化。将水浸液过滤,滤渣主要为含巧、儀、铁等 氧化物组成的赤泥,对环境不造成危害,可随氧化侣生产过程中产生的赤泥堆存,浸出液除 去铁、娃、巧等杂质后作为生产砂状氧化侣原料。处理后的侣灰中微量杂质氮、氯和氣的含 量分别为〇、〇. 015%、0. 19%,经W上步骤溶出过程使侣灰中侣的溶出率为97. 2%。 阳〇2引实施例3 取100g侣灰,加入液固比为8:1,在80乂下水浸地,水浸的同时用气体收集装置回收 水浸过程中产生的氨气,然后液固分离并水洗至中性后在80°C下干燥2地,水浸过程中产生 的液体回收用于蒸发结晶回收氯化盐。将干燥后的侣灰在密闭并带有气体收集装置的炉子 中升溫到850°C,保溫1.化后,停止保溫,冷却到常溫后,卸去收集装置,取出物料磨散。赔 烧过程中产生的氣化物收集到回收装置中作为生产氣化物的原料。
[0024] 取50g无害化处理后的侣灰,加入按质量比为1:1的碳酸钢与侣灰混匀后,在 Iiocrc的条件下在常规炉子中烧结化,待冷却至常溫。将烧结料在液固比为9:1,溫度为 80°C,揽拌速度为2(K)r/min的条件下水浸0.化。将水浸液过滤,滤渣主要为含巧、儀、铁等 氧化物组成的赤泥,对环境不造成危害,可随氧化侣生产过程中产生的赤泥堆存,浸出液除 去铁、娃、巧等杂质后作为生产砂状氧化侣原料。处理后的侣灰中微量杂质氮、氯和氣的含 量分别为〇、〇. 〇l%、〇. 17%,经W上步骤溶出过程使侣灰中侣的溶出率为97. 5%。 阳〇2引 实施例4 取1OOg侣灰,加入液固比为8:1,在80乂下水浸4h,水浸的同时用气体收集装置回收 水浸过程中产生的氨气,然后液固分离并水洗至中性后在80°C下干燥2地,水浸过程中产 生的液体回收用于蒸发结晶回收氯化盐。将干燥后的侣灰在密闭并带有气体收集装置的炉 子中升溫到l〇〇〇°C,保溫Ih后,停止保溫,冷却到常溫后,卸去收集装置,取出物料磨散。赔 烧过程中产生的氣化物收集到回收装置中作为生产氣化物的原料。
[00%] 取50g无害化处理后的侣灰,加入按质量比为1:1的碳酸氨钢与侣灰混匀后,在 Iiocrc的条件下在常规炉子中烧结化,待冷却至常溫。将烧结料在液固比为9:1,溫度为 80°C,揽拌速度为2(K)r/min的条件下水浸0.化。将水浸液过滤,滤渣主要为含巧、儀、铁等 氧化物组成的赤泥,对环境不造成危害,可随氧化侣生产过程中产生的赤泥堆存,浸出液除 去铁、娃、巧等杂质后作为生产砂状氧化侣原料。处理后的侣灰中微量杂质氮、氯和氣的含 量分别为〇、〇. 013%、0. 2%,经W上步骤溶出过程使侣灰中侣的溶出率为97.6%。
[0027] 实施例5 取100g侣灰,加入液固比为8:1,在80°C下水浸4h,水浸的同时用气体收集装置回收水 浸过程中产生的氨气,然后液固分离并水洗至中性后在80°C下干燥2地,水浸过程中产生 的液体回收用于蒸发结晶回收氯化盐。将干燥后的侣灰在密闭并带有气体收集装置的炉子 中升溫到l〇〇〇°C,保溫Ih后,停止保溫,冷却到常溫后,卸去收集装置,取出物料磨散。赔烧 过程中产生的氣化物收集到回收装置中作为生产氣化物的原料。
[0028] 取50g无害化处理后的侣灰,加入按质量比为1:1的氨氧化钢、氧化巧(氨氧化钢 与氧化巧的质量比为10:1)与侣灰混匀后,在1000°c的条件下在常规炉子中烧结化,待冷 却至常溫。将烧结料在液固比为9:1,溫度为80°C,揽拌速度为20化pm的条件下水浸0.化。 将水浸液过滤,滤渣主要为含巧、儀、铁等氧化物组成的赤泥,对环境不造成危害,可随氧化 侣生产过程中产生的赤泥堆存,浸出液除去铁、娃、巧等杂质后作为生产砂状氧化侣原料。 处理后的侣灰中微量杂质氮、氯和氣的含量分别为〇、〇.〇11%、〇.2%,经W上步骤溶出过程使 侣灰中侣的溶出率为97. 4%。

Claims (5)

1. 一种铝灰无害化处理并回收利用的方法,其特征在于包括以下步骤: A、 来自铝冶炼过程中产生的铝灰加入自来水浸出处理除去全部氮,同时采用气体收集 装置回收水浸过程中产生的氨气作为生产含氨化合物原料; B、 将经步骤A处理后的浆料进行液固分离,液相高效蒸发结晶回收作为生产氯化盐的 原料,固相洗涤至中性后进行干燥处理得到氯含量小于〇. 01%的铝灰; C、 将经步骤B处理后的铝灰在750~1000°C焙烧使铝灰中的杂质氟脱除至含量低于 0. 2%,同时将焙烧设备接上气体收集装置使焙烧过程中反应产生的氟化物气体回收进入液 相作为生氟化硅的原料; D、 将经步骤C处理后的铝灰加入按质量比为1:0. 7~ 1. 2的碱与铝灰混匀后,在 750°C~1200°C下熔融烧结l~3h,冷却至常温得到烧结熟料; E、 将经步骤D处理得到的烧结熟料在液固比为4~9:1,温度为70°C~100°C,搅拌速度为 100~200r/min的条件下溶出0. 5~3. 5h,得到溶出后的浆料; F、 将经步骤E处理得到的浆料液固分离,固相主要为含钙、镁、铁等氧化物组成的赤 泥,浸出液除去铁、硅、钙等杂质后作为生砂状氧化铝的原料。
2. 根据权利要求1所述的,其特征在于所述的A步骤中的液固比为4~8:1,温度为 50~80°C,水浸3~5小时。
3. 根据权利要求1所述的铝灰无害化处理并回收利用的方法,其特征在于所述的C步 骤中的焙烧设备为回转窑、沸腾炉常规焙烧设备或微波设备。
4. 根据权利要求1所述的铝灰无害化处理并回收利用的方法,其特征在于所述的C步 骤中,当采用回转窑、沸腾炉常规焙烧设备时,焙烧时间为2~4小时,当采用微波焙烧设备 时,焙烧时间为30~90分钟。
5. 根据权利要求1所述的铝灰无害化处理并回收利用的方法,其特征在于所述的D步 骤所加碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氧化钙其中的一种或两种以上的混合物在回转 窑、沸腾炉常规焙烧设备或微波设备中烧结。
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