CN106830025A - 铝灰回收再利用方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种铝灰回收再利用方法，包括步骤：脱氨处理：将铝灰粉末与水或者碱溶液按一定质量比进行调浆，调浆过程中产生氨气，氨气通过吸收塔用强酸吸收制成铵盐，调浆后的矿浆经泵输送至加压反应釜；制备氧化铝：根据所述铝灰中金属铝含量不同对所述矿浆进行酸洗，随后加入碱溶液或者碱洗，随后加入酸溶液进行处理产生沉淀并过滤，对沉淀进行煅烧形成氧化铝粉末，对滤液加热浓缩得到工业用盐。根据本申请提供的技术方案对铝灰进行回收再利用，能够最大限度的回收铝灰中的有用成分，同时避免铝灰加工对环境的污染，回收的氨气可直接用于电解铝或铝加工企业的烟气脱硫脱硝，实现了铝灰处理的无害化、资源化和效益化。

Description

铝灰回收再利用方法
技术领域
本公开一般涉及铝灰回收领域，尤其涉及铝灰回收再利用方法。
背景技术
铝灰是铝工业的重要固体废弃物，产生量巨大。其主要来源于熔炼铝及铝合金生产过程中漂浮于铝熔体表面的不熔夹杂物、氧化物、添加剂以及与添加剂进行物理、化学反应产生的反应产物等，产生于铝发生熔融的所有生产工序。铝灰的成分因各生产厂家的原料及操作条件不同而略有变化，但通常都含有金属铝，铝的氧化物、氮化物和碳化物，盐，其它金属氧化物(如Si02、MgO)以及一些其它成分。此外，在熔铸或精炼过程中所使用覆盖剂，导致铝灰中含有一定量的氯化物。
铝灰中含有大量具有经济价值的氧化铝、金属铝和氮化铝，是一种可再生的资源，但同时也含有一定量的有毒金属元素，且在存放过程中接触水会产生氨气、氢气和甲烷，已经列入《国家危险废弃物名录》。传统的铝灰加工仅以金属铝回收为目的，主要有炒灰回收法、回转窑处理法、压榨回收法、冷处理回收法等，回收金属铝后剩余的微细铝灰在早期通常被用来制备建筑材料或者净水剂等产品。
根据铝含量的不同，铝灰一般可分为以下三种：一次铝灰，颜色呈灰白色故又称作白铝灰，一次铝灰是在电解原铝及铸造等不添加盐熔剂过程中产生，是一种主要成分为铝和铝氧化物的混合物，铝含量可达15％～70％；二次铝灰，包括含12％～18％铝、盐熔剂、氧化物等，是黑铝灰和废灰、废屑、边角料等经盐浴处理回收之后产生的混合物，因其固结成块状被称为盐饼。事实上，目前大量堆存的废铝灰，都是在提取完二次铝灰中金属铝后的产物，可以叫三次铝灰；这种铝灰几乎不含金属铝，主要含有铝氧化物、盐熔剂等物质。我国目前铝渣处理回收率低，能量消耗大和浪费大，应大力发展新技术和采用先进设备来改变这一落后状态。研究和开发从工业铝渣、铝灰中回收铝技术，对于提高企业的经济效益，保护生态环境就具有重要的现实意义和实用价值。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种铝灰回收再利用方法。
一方面，提供一种铝灰回收再利用方法，包括步骤：
S1：脱氨处理：将铝灰粉末与水或者碱溶液按一定质量比进行调浆，调浆过程中产生氨气，所述氨气通过吸收塔用强酸吸收制成铵盐，调浆后的矿浆经泵输送至加压反应釜；
S2：制备氧化铝：根据所述铝灰中金属铝含量不同对所述矿浆进行酸洗，随后加入碱溶液或者碱洗，随后加入酸溶液进行处理产生沉淀并过滤，对沉淀进行煅烧形成氧化铝粉末，对滤液加热浓缩得到工业用盐。
根据本申请实施例提供的技术方案，通过上述的步骤对铝灰进行回收再利用，能够最大限度的回收铝灰中的有用成分，同时避免铝灰加工对环境的污染，避免大气粉尘污染，氨气回收也避免了大气污染，回收的氨气可直接用于电解铝或铝加工企业的烟气脱硫脱硝，实现了铝灰处理的无害化、资源化和效益化。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明铝灰回收再利用方法流程图；
图2为本发明一次铝灰回收再利用流程图；
图3为本发明二次铝灰回收再利用流程图；
图4为本发明三次铝灰回收再利用流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1，本发明实施例提供一种铝灰回收再利用方法，包括步骤：
S1：脱氨处理：将铝灰粉末与水或者碱溶液按一定质量比进行调浆，调浆过程中产生氨气，所述氨气通过吸收塔用强酸吸收制成铵盐，调浆后的矿浆经泵输送至加压反应釜；
S2：制备氧化铝：根据所述铝灰中金属铝含量不同对所述矿浆进行酸洗，随后加入碱溶液或者碱洗，随后加入酸溶液进行处理产生沉淀并过滤，对沉淀进行煅烧形成氧化铝粉末，对滤液加热浓缩得到工业用盐。
本发明实施例对铝灰进行脱氨处理，将铝灰中的氮元素转化成氨气进行回收再利用，其他类型的铝元素制备成氧化铝粉末进行回收再利用，最大限度的回收了铝灰中的有用成分，处理的时候避免了铝灰加工对环境的污染，实现了铝灰处理的无害化、资源化和效益化。
进一步的，铝灰包括一次铝灰、二次铝灰和三次铝灰，所述一次铝灰包括以下质量份数的组分：氮化铝29-35，氧化铝4-10，铝20-26；
所述二次铝灰包括以下质量份数的组分：氮化铝18-24，氧化铝15-21，铝13-19；
所述三次铝灰包括以下质量份数的组分：氮化铝6-12，氧化铝16-23，铝1-6。在实际生产过程中会产生铝灰并且不同工艺过程产生的铝灰物质含量也不尽相同，铝灰根据各种物质含量的不同可以分为一次铝灰、二次铝灰和三次铝灰，其中除了包括上述的三种物质外，还有其他的组分，具体如表1至表3所示：
表1一次铝灰分成表
表2二次铝灰分成表
表3三次铝灰分成表
物质 1 2 3 4 5
物相名称 氮化铝 氧化铝 铝 硬水铝石 其他
分子式 AlN Al AlO(OH) -
质量份数 6-12 16-23 1-6 0.5-3 66-70
可选的，所述铝灰为一次铝灰或者二次铝灰时，S1前还包括步骤：铝灰分离金属铝：将铝灰进行磨矿、筛分，筛上物为金属铝片、筛下物为铝灰粉末。当对一次铝灰或者二次铝灰进行回收再利用时，由于其中金属铝的含量较高，因此先对其进行金属铝分离，提高铝灰回收再利用的效率。
实施例一：
如图2所示，对一次铝灰进行回收再利用，包括步骤：
S1：铝灰分离金属铝：将铝灰进行磨矿、筛分，筛上物为金属铝片、筛下物为铝灰粉末，金属铝片可以直接进行收集或者用水清洗后再收集，铝灰粉末进入下面的脱氨步骤；
S2：脱氨处理，将铝灰粉末与水按质量比1:1～1:4在搅拌槽内进行调浆，调浆时间5～15h，并保持温度78～82℃，调浆过程中产生氨气，将氨气通过吸收塔用强酸吸收制成铵盐，调浆后的矿浆经泵输送至加压反应釜；
上述脱氨处理中将铝灰粉末和水按照一定质量比进行调浆，并在一定的温度下进行调浆，保证了低铝铝灰内的成分能够充分的与水进行反应生成氨气进行回收，将氨气制成铵盐进行回收，反应方程式如下所示，
2AlN+3H2O＝Al2O3+2NH3；NH3+HCl＝NH4Cl；
S3：制备氧化铝：将所述矿浆进行酸洗，静置3～5h，过滤掉不溶杂质后加入等摩尔的氢氧化钠溶液，静置一段时间使其充分反应，生成沉淀并过滤，对沉淀进行煅烧形成氧化铝粉末，对滤液加热浓缩得到工业用盐；
最后对矿浆进行酸洗后再加入氢氧化钠溶液进行反应，形成氧化铝沉淀，反应方程式如下所示，
Al2O3+6HCl＝2AlCl3+3H2O；AlCl3+3NaOH＝Al(OH)3+3NaCl，
通过煅烧将其形成氧化铝粉末，煅烧温度设置为350～600℃，氧化铝粉末可以用来制作耐火材料或者棕刚玉原料，最终的铝业加热浓缩可制成工业用盐。
实施例二：
如图3所示，对二次铝灰进行回收再利用，包括步骤：
S1：铝灰分离金属铝：将铝灰进行磨矿、筛分，筛上物为金属铝片、筛下物为铝灰粉末，金属铝片可以直接进行收集或者用水清洗后再收集，铝灰粉末进入下面的脱氨步骤；
S2：脱氨处理，将铝灰粉末与水按质量比1:1～1:3在搅拌槽内进行调浆，调浆时间5～10h，并保持温度68～72℃，调浆过程中产生氨气，将氨气通过吸收塔用强酸吸收制成铵盐，调浆后的矿浆经泵输送至加压反应釜；
上述脱氨处理中将铝灰粉末和水按照一定质量比进行调浆，并在一定的温度下进行调浆，温度68～72℃下调浆5～10h即能够实现低铝铝灰与水的充分反应，并生成氨气，将氨气制成铵盐进行回收，反应方程式如下所示，
2AlN+3H2O＝Al2O3+2NH3；NH3+HCl＝NH4Cl；
S3：制备氧化铝：将所述矿浆进行碱洗，静置3～5h，过滤掉不溶杂质后加入过量的盐酸溶液，静置一段时间使其充分反应，生成沉淀并过滤，向滤液中加入等摩尔的氢氧化钠溶液，使其充分反应，生成沉淀并过滤，对沉淀进行煅烧形成氧化铝粉末，对滤液加热浓缩得到工业用盐；
对矿浆进行碱洗，静置一段时间使得氧化铝等充分溶解，然后将不溶杂质过滤掉得到铝酸钠溶液，随后加入过量的盐酸溶液使其与铝酸钠充分反应，将沉淀过滤掉向滤液中加入等摩尔的氢氧化钠溶液，生成氧化铝沉淀，反应方程式如下所示，
Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O；
Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2；
Na2SiO3+2HCl＝2NaCl+H2SiO3；
NaAlO2+4HCl＝AlCl3+NaCl+2H2O；
AlCl3+3NaOH＝3NaCl+Al(OH)3，通过煅烧将其形成氧化铝粉末，煅烧温度设置为350～600℃，氧化铝粉末可以用来制作耐火材料或者棕刚玉原料，最终的铝业加热浓缩可制成工业用盐。
实施例三：
如图4所示，对三次铝灰进行回收再利用时，包括：S1：将所述三次铝灰与碱溶液充分混合和静置3～5h，产生的氨气通过吸收塔吸收，并过滤掉不溶杂质；直接将三次铝灰进行碱洗，使得氧化铝、铝等充分溶解，并且碱洗过程中会产生氨气，可以通过吸收塔进行吸收；其中氨气可制成铵盐进行回收利用，反应方程式如下所示，
Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O；
2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2；
2AlN+3H2O＝Al2O3+2NH3；
Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O；
S2：加入等摩尔的盐酸，静置一段时间使其充分反应生成氢氧化铝沉淀并过滤，对沉淀进行煅烧形成氧化铝粉末，对滤液加热浓缩得到工业用盐；反应方程式如下所示，
NaAlO2+HCl+H2O＝Al(OH)3+NaCl；
过滤后的氧化铝沉淀通过350～600℃的炉子进行煅烧得到氧化铝粉末，氧化铝粉末可以用来制作耐火材料或者棕刚玉原料，最终的铝业加热浓缩可制成工业用盐。
本发明中的回收再利用方法能够根据铝灰的成分不同进行回收利用，能够最大限度的进行回收和利用，同时避免铝灰加工对环境的污染，避免大气粉尘污染，氨气回收也避免了大气污染，回收的氨气可直接用于电解铝或铝加工企业的烟气脱硫脱硝，实现了铝灰处理的无害化、资源化和效益化。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种铝灰回收再利用方法，其特征在于，包括步骤：
S1：脱氨处理：将铝灰粉末与水或者碱溶液按一定质量比进行调浆，调浆过程中产生氨气，所述氨气通过吸收塔用强酸吸收制成铵盐，调浆后的矿浆经泵输送至加压反应釜；
S2：制备氧化铝：根据所述铝灰中金属铝含量不同对所述矿浆进行酸洗，随后加入碱溶液或者碱洗，随后加入酸溶液进行处理产生沉淀并过滤，对沉淀进行煅烧形成氧化铝粉末，对滤液加热浓缩得到工业用盐。
2.根据权利要求1所述的铝灰回收再利用方法，其特征在于，所述铝灰包括一次铝灰、二次铝灰和三次铝灰，所述一次铝灰包括以下质量份数的组分：氮化铝29-35，氧化铝4-10，铝20-26；
所述二次铝灰包括以下质量份数的组分：氮化铝18-24，氧化铝15-21，铝13-19；
所述三次铝灰包括以下质量份数的组分：氮化铝6-12，氧化铝16-23，铝1-6。
3.根据权利要求2所述的铝灰回收再利用方法，其特征在于，所述铝灰为一次铝灰或者二次铝灰时，S1前还包括步骤：铝灰分离金属铝：将铝灰进行磨矿、筛分，筛上物为金属铝片、筛下物为铝灰粉末。
4.根据权利要求3所述的铝灰回收再利用方法，其特征在于，所述铝灰为一次铝灰时，所述铝灰粉末与水的质量比为1:1～1:4，调浆时间为5～15h，并保持温度78～82℃。
5.根据权利要求4所述的铝灰回收再利用方法，其特征在于，所述S2具体为：将所述矿浆进行酸洗，静置3～5h，过滤掉不溶杂质后加入等摩尔的氢氧化钠溶液，静置一段时间使其充分反应，生成沉淀并过滤，对沉淀进行煅烧形成氧化铝粉末，对滤液加热浓缩得到工业用盐。
6.根据权利要求3所述的铝灰回收再利用方法，其特征在于，所述铝灰为二次铝灰时，所述铝灰粉末与水的质量比为1:1～1:3，调浆时间为5～10h，并保持温度68～72℃。
7.根据权利要求6所述的铝灰回收再利用方法，其特征在于，所述S2具体为：将所述矿浆进行碱洗，静置3～5h，过滤掉不溶杂质后加入过量的盐酸溶液，静置一段时间使其充分反应，生成沉淀并过滤，向滤液中加入等摩尔的氢氧化钠溶液，使其充分反应，生成沉淀并过滤，对沉淀进行煅烧形成氧化铝粉末，对滤液加热浓缩得到工业用盐。
8.根据权利要求2所述的铝灰回收再利用方法，其特征在于，所述S1具体为：将所述三次铝灰与碱溶液充分混合和静置3～5h，产生的氨气通过吸收塔吸收，并过滤掉不溶杂质。
9.根据权利要求2所述的铝灰回收再利用方法，其特征在于，所述S2具体为：加入等摩尔的盐酸，静置一段时间使其充分反应生成氢氧化铝沉淀并过滤，对沉淀进行煅烧形成氧化铝粉末，对滤液加热浓缩得到工业用盐。
10.根据权利要求1所述的铝灰回收再利用方法，其特征在于，所述煅烧温度为350～600℃。
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