CN110482503A - 一种二次铝灰资源综合利用的方法 - Google Patents

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李冬生
王珣
陈开斌
罗英涛
孙丽贞
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Abstract

本发明公开了一种二次铝灰资源综合利用的方法，将二次铝灰通过高温处理脱盐，二次铝灰中的盐挥发出去，挥发出的烟气通过高压空气降温冷却后回收盐；二次铝灰经过高温处理脱盐后的混料，加入碳化剂混合均匀，通过高温反应得到氮化铝产品。本发明中二次铝灰资源综合利用全过程除烟气处置外无水的加入，有效避免了二次铝灰遇水产生氨气不好收集、作业环境差的问题；将二次铝灰作为氮化铝生产的原料，创新性的解决了二次铝灰脱氮难的问题。本发明较现有技术流程至少缩短20％，操作简单方便，适合工业应用。

Description

一种二次铝灰资源综合利用的方法
技术领域
本发明属于危废处置领域，具体涉及一种铝工业危险废物铝灰提铝后剩余二次铝灰的资源综合利用方法。
背景技术
铝灰产生于所有铝发生熔融的生产工序，含铝量10％-80％不等，其中的铝约占铝生产使用过程中总损失量的1％-12％，2016年8月1日起实施的《国家危险废物名录》已将“铝火法冶炼过程中产生的初炼炉渣”、“铝火法冶炼过程中产生的易燃性撇渣”列入其中，即为铝灰。铝灰分为两种：一种是一次铝灰，在电解原铝及铸造等不添加盐熔剂过程中产生浮渣，是一种主要成分为金属铝和铝氧化物的混合物，铝含量可达15％-70％；另一种是二次铝灰，经盐浴处理回收一次铝灰或铝合金精炼产生的NaCl、KCl、氧化铝和铝的混合物，铝含量较一次铝灰低。铝灰是一种很好的资源，但一直没得到足够重视，污染环境，变成危废，二次铝灰中含有大量的氧化铝，氮化铝和盐，利用价值很高，因此寻找一种二次铝灰资源综合利用的好方法意义重大。
专利CN105036699B公开了一种利用废铝灰制备的高强耐用清水砖，步骤为(1)将石灰石、方解石、萤石矿渣、锂磷铝石粉碎后加入清水中，搅拌均匀，浸泡4-6小时，过滤、干燥，得到复合矿物粉体初成品；(2)将复合矿物粉体初成品在500-550℃下煅烧2-3小时，取出冷却至室温，再向其中加入配方量的硅烷偶联剂、甘油、偏硅酸铝和乳胶粉，加入适量清水混合研磨至均匀，真空干燥，得到所述复合添加剂；(3)将称取的废铝灰、粉煤灰和废玻璃粉置于球磨机中混合湿磨，加入复合添加剂继续混合湿磨20min；(4)半干压成型：向混合物料中加入陶瓷结合剂，混合均匀后，置于压力机上，用金属模具压制成所需形状的致密坯体；(5)烧制成型：将致密坯体连同模具转入带程序升温功能的惰性气体氩气气氛的窑炉中烧结得到所述高强耐用清水砖。
专利CN105347361B公开了一种铝灰综合利用处理方法，处理方法包括以下步骤：1、催化脱氨步骤：在搅拌翻动条件下向铝灰中加入水和催化剂，形成膏体，进行催化分解脱氨，催化分解脱氨生成的逸出氨气进入氨气吸收塔，在氨气吸收塔内采用喷淋水或酸对所述逸出氨气进行收集，得到氨水或盐水；所述催化脱氨步骤中，形成的所述膏体中水的重量百分含量为5％～50％；所述催化脱氨步骤中，采用的催化剂为：有机酸钠、碳酸钠、硝酸钠、氢氧化钠、铝酸钠中的一种或几种的混合，催化剂用量为铝灰干重的0.1％～200％；2、成型步骤：向催化脱氨步骤处理后剩余的膏体中加入氢氧化钠或铝酸钠或碳酸钠，经混合均匀，用成型机械加工成型，得到分散颗粒；3、烘干烧结步骤：将所述分散颗粒进行烘干、烧结，烧结温度为300～900℃，烧结处理时间为10min～5h；4、溶出步骤：烧结处理后的分散颗粒加入水进行溶出，溶出时水的用量为：水的重量是分散颗粒重量的0.5～40倍，溶出温度为5℃～120℃，溶出反应结束后进行固液分离，得到铝酸钠溶液和固体渣。
专利CN200410052548公开了一种用废铝灰生产氧化铝的方法，它是将铝灰筛选，筛网目40-60目；磁选除铁；脱水至铝灰含水分＜15％；在脱水后的铝灰中加入Na2CO3溶液搅拌；铝灰浆料烧结，其物料温度为1100℃-1200℃；熟料冷却，冷却温度100℃-200℃；对冷却后的熟料加水研磨至120目-150目的熟料浆液，浆液苛性比1:1-1:1.6，浆液铝酸纳含量120g/L-150g/L；加温浸出铝酸钠粗溶液，其浸出温度80℃-100℃，浸出时间1-2h；压滤：得到铝酸钠精液；通入二氧化碳气体进行析晶，析晶温度为50℃-70℃；由离心机作液固分离得晶体氢氧化铝；将晶体氢氧化铝进行高温焙烧成为氧化铝产品，物料温度1100℃-1200℃。
以上方法均可有效对铝灰进行资源利用，但都存在流程很长，步骤繁琐的问题。
发明内容
针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种二次铝灰资源综合利用的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种二次铝灰资源综合利用的方法，将二次铝灰通过高温处理脱盐，二次铝灰中的盐挥发出去，挥发出的烟气通过高压空气降温冷却后回收盐；二次铝灰经过高温处理脱盐后的混料，加入碳化剂混合均匀，通过高温反应得到氮化铝产品。
本发明中的二次铝灰脱盐温度为1600℃-1700℃，反应时间为1h-3h。二次铝灰中的盐主要为氯化钠、氯化钾、氯化镁，高温下，氯化钠(沸点：1465℃)、氯化钾(沸点1420℃)、氯化镁(沸点1412℃)均挥发出去，挥发出的烟气通过高压空气二级降温冷却后回收，为保证高温盐的烟气在进入回收系统前不结晶析出，烟气管道外壁加保温系统，加热温度比盐的沸点高出150-250℃，该步骤二次铝灰中盐的去除率在99％以上。
本发明中的碳化剂为碳粉、热固树脂、PVA等含碳物质，加入量为二次铝灰质量的1.5-2.5倍(以碳计)。
本发明中，高温反应得到氮化铝产品的反应温度为1600℃-1700℃，反应时间为3h-6h，反应过程通氮气。脱盐后的二次铝灰中主要含有氧化铝和氮化铝，高温下，氧化铝、氮气和碳反应，生成氮化铝和二氧化碳，二氧化碳通过碱吸收的方法去除，得到氮化铝产品。
本发明的有益技术效果：
本发明中，二次铝灰资源综合利用全过程除烟气处置外无水的加入，有效避免了二次铝灰遇水产生氨气不好收集、作业环境差的问题；同时另辟蹊径，将二次铝灰作为氮化铝生产的原料，而非氧化铝，创新性的解决了二次铝灰脱氮难的问题，效果显著。本发明只需高温脱盐回收、混料、高温反应3个步骤即可完成二次铝灰的高效资源综合利用，较现有技术流程至少缩短20％，操作简单方便，适合工业应用。
附图说明
图1为二次铝灰资源综合利用方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
1.脱盐回收盐。将二次铝灰在1600℃下脱盐处理3h，得到脱盐二次铝灰,处理过程产生的高温盐蒸气通过保温烟气管道进入高压空气二级降温冷却回收塔中，回收烟气中盐，烟气通过脱硫脱硝处理后达标排放。
2.混料。将脱盐二次铝灰与碳粉混合，碳粉的加入量是二次铝灰质量的1.5倍(以碳计)。
3.高温反应。将混合后的物质在1600℃高温下反应6h，反应过程通氮气，得到氮化铝产品。
氮化铝产品纯度99.1％，碳含量0.01％，氧含量0.8％。
实施例2
1.脱盐回收盐。将二次铝灰在1700℃下脱盐处理1h，得到脱盐二次铝灰,处理过程产生的高温盐蒸气通过保温烟气管道后进入高压空气二级降温冷却回收塔中，回收烟气中盐，剩余烟气通过脱硫脱硝后达标排放。
2.混料。将脱盐二次铝灰与PVA混合，PVA的加入量是二次铝灰质量的2.0倍(以碳计)。
3.高温反应。将混合后物质在1700℃高温下反应3h，得到氮化铝产品。
氮化铝产品纯度99.3％，碳含量0.005％，氧含量0.6％。
实施例3
1.脱盐回收盐。将二次铝灰在1650℃下脱盐处理2h得到脱盐二次铝灰,处理过程产生的高温盐蒸气通过保温烟气管道后进入高压空气二级降温冷却回收塔中，回收烟气中盐，剩余烟气通过脱硫脱硝后达标排放。
2.混料。将脱盐二次铝灰与热固树脂混合，热固树脂的加入量是二次铝灰质量的2.5倍(以碳计)。
3.高温反应。将混合后物质在1650℃高温下反应5h，得到氮化铝产品。
氮化铝产品纯度99.2％，碳含量0.005％，氧含量0.6％。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种二次铝灰资源综合利用的方法，其特征在于：将二次铝灰通过高温处理脱盐，二次铝灰中的盐挥发出去，挥发出的烟气通过高压空气降温冷却后回收盐；二次铝灰经过高温处理脱盐后的混料，加入碳化剂混合均匀，通过高温反应得到氮化铝产品。
2.根据权利要求1所述的二次铝灰资源综合利用的方法，其特征在于：二次铝灰脱盐温度为1600℃-1700℃，反应时间为1h-3h。
3.根据权利要求1所述的二次铝灰资源综合利用的方法，其特征在于：碳化剂为碳粉、热固树脂、PVA。
4.根据权利要求1所述的二次铝灰资源综合利用的方法，其特征在于：高温反应得到氮化铝产品的温度为1600℃-1700℃，反应时间为3h-6h。
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