CN108237140A - 工业铝灰再生利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业铝灰再生利用的方法，属于危险废物无害化处理及资源化利用领域，旨在解决利用现有技术资源化处理铝灰时工序复杂、能耗大、污染环境、新制备的原料质量差、杂质含量高、性能不稳定的问题。本发明将铝灰、复配物、助剂按比例混合，并研磨成50～325目的粉体，并将研磨后的混合粉体在500～2500℃温度下活化1～24h，然后将活化后的混合粉体按照1:1～10的固液比进行水洗、干燥，即可制备成性能稳定、有效物质含量高、杂质含量低、经济效益好的铝灰再生工业原料。本发明操作简单、无污染、铝灰中各元素利用率高，新制备的工业原料适用范围广，可在耐火材料、陶瓷材料、研磨材料、保温材料、粗级工业氧化铝行业充当原料使用。
Description
技术领域
本发明涉及危险废弃物无害化处理及资源化利用技术领域，具体涉及一种工业铝灰再生利用的方法。
背景技术
铝灰是铝工业的危险固体废弃物，产量巨大。在电解铝工业生产过程中，由于阳极更换、电解槽大修、高温氧化铝熔融等过程会产生大量的含铝废渣，其主要成分为金属铝、三氧化二铝、氮化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化钙等。从电解槽中取出来的铝灰称为一次铝灰，一次铝灰中含有较高含量的金属铝，一般要对一次铝灰进行高温炒灰，回收金属铝，剩下的废渣称为二次铝灰。铝灰中含有数量可观的铝元素，属于可再生资源，但因一直未得到足够的重视，使之成为破坏环境的因素之一。随着经济的发展，铝灰废渣蓄积量逐年大幅度的增加，如果不去寻找经济有效、绿色环保的方法加以治理，其对环境的威害将越来越严重。
虽然，目前也有一定的方法提炼铝灰中的铝元素，将其资源化利用。中国专利文献CN105731508A，公开了一种利用铝灰制备高活性氧化铝粉体的方法，该方法主要利用酸溶、碱溶、水洗、复配添加剂等手段得到氧化铝粉，其工艺过程不可避免地产生大量固体不溶物和工业酸碱废水，导致后续处理难度增大。
因此，寻找一种合理的方法将铝灰转化为性能稳定、三氧化二铝含量高的物质，将其作为新的资源应用于工业中，符合我国节能减排、保护环境的要求，具有重要的社会价值和经济效益。
发明内容
本发明提供一种工业铝灰再生利用的方法，旨在解决现有技术中铝灰回收再利用过程能耗大、环境污染严重、工序复杂，且制备的再生物质中杂质含量高、有效物质含量低、性能稳定性差、再次利用局限性大的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种工业铝灰再生利用的方法，主要包括以下步骤，
（1）将铝灰、复配物、助剂分别按照质量百分比为50～100%、0～40%、0～20%进行混合，并将混合物研磨成50～325目的粉体，其中，所述助剂为超细钙粉、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米α-氧化铝、硼酸、草酸、盐酸羟铵、氟化铝中的至少一种；
（2）将上述混合粉体在500～2500℃温度下活化1～24h，出料后得到活化再生粉体，按照1:1～10的固液比洗涤所述活化再生粉体，干燥后即可得到再生工业原料。
优选的，所述复配物为氢氧化铝、高岭土、白刚玉、工业氧化铝粉、粘土、硅藻土、方英石、高纯二氧化硅、高纯氧化镁中至少一种。
优选的，所述铝灰、复配物、助剂分别按照质量百分比为70～100%、0～30%、0～10%进行混合。
优选的，所述铝灰、复配物、助剂分别按照质量百分比为 50～90%、7～24%、3～20%进行混合。
优选的，所述铝灰、复配物、助剂分别按照质量百分比为 60～80%、10～26%、10～20 %进行混合。
优选的，在步骤（2）中，洗涤活化再生粉体时，将所述活化再生粉体倒入水池中冷却水洗1～15次，洗涤水循环利用。
优选的，步骤（2）中所述活化再生粉体在温度为80～350℃的条件下干燥。
优选的，所述再生工业原料作为耐火材料、陶瓷材料、研磨材料、保温材料、粗级工业氧化铝行业的原料使用。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：
1.本发明充分利用工业废弃物铝灰，将其活化再生，使得铝灰中各元素得到合理利用，制备出的新原料性能稳定、有效物质含量高、质量好，其中氧化铝含量能在50～96%之间根据客户需要进行灵活调节，Na+K含量＜1%，新材料用途范围广，可在耐火材料、陶瓷材料、研磨材料、保温材料、粗级工业氧化铝等行业充当原料使用。
2.本发明技术操控性强、工序简单、成本低廉，将废物铝灰制备成具有经济价值的原材料，不仅实现资源的循环利用，而且对环境友好，具有显著的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例1所得再生工业原料A的XRD图；
图2为本发明实施例4所得再生工业原料D的XRD图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料；所涉及的检测方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1
一种工业铝灰再生利用的方法，该方法的具体工艺步骤为：将铝灰直接用研磨机研磨至270目；然后将研磨后的粉体放入再生炉中，经1100℃温度下活化再生15h；出料后，将再生的粉体倾倒入水池中进行冷却水洗12次，每次液固质量比为1:7，洗涤水循环利用；洗涤后的原料经150℃干燥得到再生工业原料A，其XRD图如图1所示。经XRF成份化验，再生工业原料A中氧化铝含量≥80%，Na+K含量＜1%。再生工业原料A的应用范围比较广，可在耐火材料、陶瓷材料、研磨材料、保温材料、粗级工业氧化铝行业充当原料使用。
实施例2
一种工业铝灰再生利用的方法，主要包括以下工艺步骤：将铝灰、高纯二氧化硅分别按60%、40%的比例混合，用研磨机研磨混合物至325目；然后将研磨的粉体放入再生炉中，经500℃温度下活化再生24h；出料后，将粉体倾倒入冷水池中进行水洗15次，每次液固质量比为1：10，洗涤水循环利用；洗涤后的原料经200℃干燥得到再生工业原料B，对再生工业原料B经XRF成份化验，测得氧化铝含量≥50%，Na+K含量＜1%，该原料同样可在耐火材料、陶瓷材料、研磨材料、保温材料、粗级工业氧化铝行业充当原料使用。
实施例3
一种工业铝灰再生利用的方法，主要包括以下步骤：将铝灰、氢氧化铝、纳米α-氧化铝分别按50%、30%、20%的比例混合，用研磨机研磨混合物至200目；然后将研磨的粉体置入再生炉中，经800℃温度下活化再生20h；出料后，将粉体倾倒入冷水池中进行水洗10次，每次液固质量比为1：6，洗涤水循环利用；后经80℃干燥得到再生工业原料C。经XRF成份化验，再生工业原料C中氧化铝含量≥95%，Na+K含量＜1%，该原料可在耐火材料、陶瓷材料、研磨材料、保温材料、粗级工业氧化铝行业充当原料使用。
实施例4
一种工业铝灰再生利用的方法，主要包括以下步骤：将铝灰、高纯氧化镁、草酸分别按70%、20%、10%的比例混合，用研磨机研磨混合物至50目；然后将研磨的粉体放入再生炉中，经1800℃下活化再生5h；出料后，将再生的粉体倾倒入水池中进行冷却水洗3次，每次液固质量比为1:3，洗涤水循环利用；洗涤后的原料经100℃干燥得到再生工业原料D，其XRD图如图2所示。再生工业原料D经XRF成份化验，氧化铝含量≥60%，Na+K含量＜1%，再生工业原料D同样可在耐火材料、陶瓷材料、研磨材料、保温材料、粗级工业氧化铝行业充当原料使用。
实施例5
一种工业铝灰再生利用的方法，主要包括以下步骤：将铝灰、高岭土、硼酸分别按80%、15%、5%的比例混合，用研磨机研磨混合物至100目；然后将研磨的粉体置入再生炉中，经2500℃下活化再生1h；出料后，将再生的粉体倾倒入水池中进行冷却水洗1次，每次液固质量比为1:1，洗涤水循环利用；洗涤后的原料经300℃干燥得到再生工业原料E。经XRF成份化验，再生工业原料E中氧化铝含量≥75%，Na+K含量＜1%，该原料可在耐火材料、陶瓷材料、研磨材料、保温材料、粗级工业氧化铝行业充当原料使用。
实施例6
一种工业铝灰再生利用的方法，主要包括以下步骤：将铝灰、方英石、氟化铝分别按90%、7%、3%的比例混合，用研磨机研磨混合物至140目；然后将研磨的粉体放入再生炉中，经1500℃下活化再生10h；出料后，将再生的粉体倾倒入水池中进行冷却水洗8次，每次液固质量比为1:4，洗涤水循环利用；洗涤后的原料经350℃干燥得到再生工业原料F；再生工业原料F经XRF成份化验，氧化铝含量≥70%，Na+K含量＜1%，可在耐火材料、陶瓷材料、研磨材料、保温材料、粗级工业氧化铝行业充当原料使用。
将上述实施例1至6所制备的新生工业原料经XRF成份检测，各新生原料所含成分见下表1。
。
从表1可以看出，利用该方法可以将铝灰制备成性能稳定的再生工业原料；其中氧化铝含量能在50～96%之间根据不同客户进行产品结构调整，使经济效益达到最大化；再生工业原料中Na+K含量＜1%，可在耐火材料、陶瓷材料、研磨材料、保温材料、粗级工业氧化铝等行业充当原料使用，实现了废物的资源化利用，符合国家产业政策；通过该方法将工业废物铝灰制备成工业原料，不仅对环境友好，而且具有显著的社会效益和经济效益。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。
Claims (7)
1.一种工业铝灰再生利用的方法，其特征在于，包括以下步骤，
（1）将铝灰、复配物、助剂分别按照质量百分比为50～100%、0～40%、0～20%进行混合，并将混合物研磨成50～325目的粉体，其中，所述助剂为超细钙粉、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米α-氧化铝、硼酸、草酸、盐酸羟铵、氟化铝中的至少一种；
（2）将上述混合粉体在500～2500℃温度下活化1～24h，出料后得到活化再生粉体，按照1:1～10的固液比洗涤所述活化再生粉体，干燥后即可得到再生工业原料。
2.根据权利要求1所述的工业铝灰再生利用的方法，其特征在于，所述复配物为氢氧化铝、高岭土、白刚玉、工业氧化铝粉、粘土、硅藻土、方英石、高纯二氧化硅、高纯氧化镁中至少一种。
3.根据权利要求1所述的工业铝灰再生利用的方法，其特征在于，所述铝灰、复配物、助剂分别按照质量百分比为70～100%、0～30%、0～10%进行混合。
4.根据权利要求1所述的工业铝灰再生利用的方法，其特征在于，所述铝灰、复配物、助剂分别按照质量百分比为 50～90%、7～24%、3～20%进行混合。
5.根据权利要求1所述的工业铝灰再生利用的方法，其特征在于，所述铝灰、复配物、助剂分别按照质量百分比为 60～80%、10～26%、10～20 %进行混合。
6.根据权利要求1所述的工业铝灰再生利用的方法，其特征在于，在步骤（2）中，洗涤活化再生粉体时，将所述活化再生粉体倒入水池中冷却水洗1～15次，洗涤水循环利用。
7.根据权利要求1所述的工业铝灰再生利用的方法，其特征在于，步骤（2）中所述活化再生粉体在温度为80～350℃的条件下干燥。
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