CN111874931A - 一种二次铝灰无害化处置工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有色冶金环保技术领域，涉及一种二次铝灰无害化处置工艺，包括以下步骤：破碎筛分、催化脱氨、氢氧化铝转化、氧化铝回收、催化剂回收以及熔铝精炼剂回收，该二次铝灰无害化处置工艺，能够实现二次铝灰的无害化处理，并且能够高效的回收二次铝灰中的有用成分，铝灰的水解相对彻底，铝灰中氮化铝的分解率高，使用的催化剂无毒且回收比较方便，即使有少量存留，也可将其转变成氯化钠或氯化钾，最后变成精炼剂，不会引入新杂质。
Description
技术领域
本发明属于有色冶金环保技术领域，涉及一种二次铝灰无害化处置工艺。
背景技术
二次铝灰是电解铝、铸造铝或其他铝行业在生产、使用和回收等过程中产生的含有金属铝和其他成分的固体物质。一般成份为金属铝、氧化铝、氮化铝、二氧化硅、氧化镁、氯化钾、氯化钠及其少量氟化物和氰化物等，遇水后氮化铝会水解产生氨气，氟化物和氰化物遇水溶解会污染水源，根据国家环保政令，将其定义为危险废弃物，因此铝灰无害化处置工程意义重大。
目前，关于铝灰综合利用的报道，国内有不少专利技术，将其归类后，有代表性的如下：
公开号为CN109678180A的发明专利公布了一种混合型二次铝灰综合回收利用的方法，首先对铝灰进行催化脱氨，在经固液分离得到滤液和固体料。固体料煅烧后转变为氧化铝，滤液经多次蒸发分别得到氟化钠、氟化钾及氯化钠、氯化钾。该工艺存在的问题是：选择氟化物作为催化剂引入的就是危废物质，且此两种氟化物溶解度受温度影响较小，靠蒸发来实现氟化物分离，回收效率低，二次蒸发得到的NaCl、KCl混合物氟化物含量易超标，存在成为二次危废的可能性。
公开号为CN110482503A的发明专利公布了一种二次铝灰资源综合利用的方法，二次铝灰为原料制备氮化铝的方法，首先将二次铝灰高温处理脱盐，然后加入碳化剂混合均匀，通过高温反应得到氮化铝产品。该工艺虽简单，但流程基本高温高压，工业化难度大。且因铝灰成份复杂，高温脱盐过程中不反应或难挥发物质会进入产品氮化铝中。
公开号为CN107555447A的发明专利公布了一种二次铝灰无害化综合利用的方法，即以二次铝灰为原料制备铝酸钙的方法，首先将二次铝灰加水调制成料浆后搅拌脱氨，固液分离后的液相蒸发结晶得到氯化盐和氟化盐混合物；分离的固相用于生产铝酸钙材料。该工艺存在的问题是：铝灰水解可逆且反应速率低，该工艺未开发水解催化剂，可能会使得铝酸钙材料中氮化铝超标。
公开号为CN105347361A的发明专利公布了一种铝灰综合利用处理方法，将铝灰经催化脱氨，配碱后混合成型得到分散颗粒，经高温烘干烧结，最后在水中溶出得到铝酸钠溶液和固体渣。该工艺存在的问题是：过程繁琐，铝灰水解后，固体部分配碱成型后溶于水提取氢氧化铝，再煅烧产物是氧化铝。上述步骤取消，直接煅烧产物就是氧化铝。且滤液处置方案不合理，容易出现二次危废。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决上述二次铝灰资源利用程度低，污染大容易出现二次危废，回收效率低的问题，提供一种二次铝灰无害化处置工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种二次铝灰无害化处置工艺，包括以下步骤：
A、破碎筛分：采用破碎机对二次铝灰研磨筛分，破碎粒径控制在100～200目；
B、催化脱氨：将步骤A破碎后的二次铝灰加溶剂水进行催化脱氨反应，使氮化铝分解生成的氨气用稀硫酸经吸收塔进行吸收，制得硫酸铵溶液；
C、氢氧化铝转化：将步骤B催化脱氨后的铝灰浆液中通入二氧化碳气体，将浆液内铝酸盐全部转化成氢氧化铝并进行固液分离，其中二氧化碳通入后，铝灰浆液PH为9～10；
D、氧化铝回收：将步骤C固液分离后的灰渣进行煅烧，使其转变成氧化铝，其中煅烧温度为900～1000℃，煅烧时间为0.5～3h；
E、催化剂回收：将步骤C固液分离后上层滤液蒸发浓缩，使上层滤液蒸发浓缩后比重控制在1.20～1.26，冷凝离心后析出催化剂结晶；
F、熔铝精炼剂回收：将步骤E蒸发浓缩过程产生后的滤液用少量盐酸调至中性，蒸干溶液得到混盐，作为熔铝精炼剂二次使用。
进一步，步骤B硫酸铵溶液浓缩结晶后得到硫酸铵固体。
进一步，步骤B中溶剂水与二次铝灰的质量比为3～10，二次铝灰与催化剂的质量比为0.2～20，催化脱氨反应时间为4～36h，反应温度为40～120℃。
进一步，步骤B催化脱氨过程中加入的催化剂为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。
进一步，步骤E中上层滤液蒸发浓缩方式有加热蒸发浓缩或过滤膜浓缩。
进一步，步骤C氢氧化铝转化后固液分离产生的上清液、步骤E上层滤液蒸发浓缩产生的上清液以及步骤E催化剂结晶产生的上清液均收集至循环水池，用于步骤B中二次铝灰与溶剂水的混合。
进一步，步骤F中混盐主要成分为氯化钾、氯化钠、氟化物。
本发明的有益效果在于：
1、本发明所公开的二次铝灰无害化处置工艺，能够实现二次铝灰的无害化处理，并且能够高效的回收二次铝灰中的有用成分，铝灰的水解相对彻底，铝灰中氮化铝的分解率高，使用的催化剂无毒且回收比较方便，即使有少量存留，也可将其转变成氯化钠或氯化钾，最后变成精炼剂，不会引入新杂质。
2、本发明所公开的二次铝灰无害化处置工艺，二次铝灰分离后的产品均有实际用途，硫酸铵可作为化肥外销，氧化铝可重新作为电解铝原料、精炼剂留在铝厂重复作为熔铝精炼剂，实现铝厂内的无害化循环。
3、本发明所公开的二次铝灰无害化处置工艺，步骤简单，不需要高温高压等苛刻条件，工业化实施容易，环保无污染，具有广泛适用性。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明二次铝灰无害化处置工艺的工艺流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
如图1所示的一种二次铝灰无害化处置工艺，包括以下步骤：
A、破碎筛分：采用破碎机对二次铝灰研磨筛分，破碎粒径控制在100目；
B、催化脱氨：将步骤A破碎后的二次铝灰加溶剂水进行催化脱氨反应，溶剂水与二次铝灰配置呈质量比为3：1的浆料，二次铝灰与催化剂的质量比为20：1，催化剂为碳酸钠，催化脱氨反应温度为70℃，反应时间为8h，使氮化铝分解生成的氨气用稀硫酸经吸收塔进行吸收，制得硫酸铵溶液，硫酸铵溶液浓缩结晶后得到硫酸铵固体作为肥料使用；
C、氢氧化铝转化：将步骤B催化脱氨后的铝灰浆液中通入二氧化碳气体，将浆液内铝酸盐全部转化成氢氧化铝并进行固液分离，其中二氧化碳通入后，铝灰浆液PH为9，固液分离产生的上清液收集至循环水池，用于步骤B中二次铝灰与溶剂水的混合；
D、氧化铝回收：将步骤C固液分离后的灰渣进行煅烧，使其转变成氧化铝，其中煅烧温度为950℃，煅烧时间为0.5h；
E、催化剂回收：将步骤C固液分离后上层滤液加热蒸发浓缩，使上层滤液蒸发浓缩后比重控制在1.21，在0℃冷凝离心后析出催化剂结晶，上层滤液蒸发浓缩产生的上清液以及催化剂结晶产生的上清液也均收集至循环水池，用于步骤B中二次铝灰与溶剂水的混合；
F、熔铝精炼剂回收：将步骤E蒸发浓缩过程产生后的滤液用少量盐酸调至中性，蒸干溶液得到混盐，混盐主要成分为氯化钾、氯化钠、氟化物，作为熔铝精炼剂二次使用。
实施例2
如图1所示的一种二次铝灰无害化处置工艺，包括以下步骤：
A、破碎筛分：采用破碎机对二次铝灰研磨筛分，破碎粒径控制在100目；
B、催化脱氨：将步骤A破碎后的二次铝灰加溶剂水进行催化脱氨反应，溶剂水与二次铝灰配置呈质量比为5：1的浆料，二次铝灰与催化剂的质量比为10：1，催化剂为碳酸钠，催化脱氨反应温度为90℃，反应时间为16h，使氮化铝分解生成的氨气用稀硫酸经吸收塔进行吸收，制得硫酸铵溶液，硫酸铵溶液浓缩结晶后得到硫酸铵固体作为肥料使用；
C、氢氧化铝转化：将步骤B催化脱氨后的铝灰浆液中通入二氧化碳气体，将浆液内铝酸盐全部转化成氢氧化铝并进行固液分离，其中二氧化碳通入后，铝灰浆液PH为9.5，固液分离产生的上清液收集至循环水池，用于步骤B中二次铝灰与溶剂水的混合；
D、氧化铝回收：将步骤C固液分离后的灰渣进行煅烧，使其转变成氧化铝，其中煅烧温度为970℃，煅烧时间为1h；
E、催化剂回收：将步骤C固液分离后上层滤液加热蒸发浓缩，使上层滤液蒸发浓缩后比重控制在1.23，在0℃冷凝离心后析出催化剂结晶，上层滤液蒸发浓缩产生的上清液以及催化剂结晶产生的上清液也均收集至循环水池，用于步骤B中二次铝灰与溶剂水的混合；
F、熔铝精炼剂回收：将步骤E蒸发浓缩过程产生后的滤液用少量盐酸调至中性，蒸干溶液得到混盐，混盐主要成分为氯化钾、氯化钠、氟化物，作为熔铝精炼剂二次使用。
实施例3
如图1所示的一种二次铝灰无害化处置工艺，包括以下步骤：
A、破碎筛分：采用破碎机对二次铝灰研磨筛分，破碎粒径控制在150目；
B、催化脱氨：将步骤A破碎后的二次铝灰加溶剂水进行催化脱氨反应，溶剂水与二次铝灰配置呈质量比为5：1的浆料，二次铝灰与催化剂的质量比为5：1，催化剂为碳酸钠，催化脱氨反应温度为60℃，反应时间为24h，使氮化铝分解生成的氨气用稀硫酸经吸收塔进行吸收，制得硫酸铵溶液，硫酸铵溶液浓缩结晶后得到硫酸铵固体作为肥料使用；
C、氢氧化铝转化：将步骤B催化脱氨后的铝灰浆液中通入二氧化碳气体，将浆液内铝酸盐全部转化成氢氧化铝并进行固液分离，其中二氧化碳通入后，铝灰浆液PH为10，固液分离产生的上清液收集至循环水池，用于步骤B中二次铝灰与溶剂水的混合；
D、氧化铝回收：将步骤C固液分离后的灰渣进行煅烧，使其转变成氧化铝，其中煅烧温度为980℃，煅烧时间为1h；
E、催化剂回收：将步骤C固液分离后上层滤液加热蒸发浓缩，使上层滤液蒸发浓缩后比重控制在1.24，在0℃冷凝离心后析出催化剂结晶，上层滤液蒸发浓缩产生的上清液以及催化剂结晶产生的上清液也均收集至循环水池，用于步骤B中二次铝灰与溶剂水的混合；
F、熔铝精炼剂回收：将步骤E蒸发浓缩过程产生后的滤液用少量盐酸调至中性，蒸干溶液得到混盐，混盐主要成分为氯化钾、氯化钠、氟化物，作为熔铝精炼剂二次使用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种二次铝灰无害化处置工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、破碎筛分：采用破碎机对二次铝灰研磨筛分，破碎粒径控制在100～200目；
B、催化脱氨：将步骤A破碎后的二次铝灰加溶剂水进行催化脱氨反应，使氮化铝分解生成的氨气用稀硫酸经吸收塔进行吸收，制得硫酸铵溶液；
C、氢氧化铝转化：将步骤B催化脱氨后的铝灰浆液中通入二氧化碳气体，将浆液内铝酸盐全部转化成氢氧化铝并进行固液分离，其中二氧化碳通入后，铝灰浆液PH为9～10；
D、氧化铝回收：将步骤C固液分离后的灰渣进行煅烧，使其转变成氧化铝，其中煅烧温度为900～1000℃，煅烧时间为0.5～3h；
E、催化剂回收：将步骤C固液分离后上层滤液蒸发浓缩，使上层滤液蒸发浓缩后比重控制在1.20～1.26，冷凝离心后析出催化剂结晶；
F、熔铝精炼剂回收：将步骤E蒸发浓缩过程产生后的滤液用少量盐酸调至中性，蒸干溶液得到混盐，作为熔铝精炼剂二次使用。
2.如权利要求1所述的二次铝灰无害化处置工艺，其特征在于，步骤B硫酸铵溶液浓缩结晶后得到硫酸铵固体。
3.如权利要求2所述的二次铝灰无害化处置工艺，其特征在于，步骤B中溶剂水与二次铝灰的质量比为3～10，二次铝灰与催化剂的质量比为0.2～20，催化脱氨反应时间为4～36h，反应温度为40～120℃。
4.如权利要求3所述的二次铝灰无害化处置工艺，其特征在于，步骤B催化脱氨过程中加入的催化剂为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的二次铝灰无害化处置工艺，其特征在于，步骤E中上层滤液蒸发浓缩方式有加热蒸发浓缩或过滤膜浓缩。
6.如权利要求1所述的二次铝灰无害化处置工艺，其特征在于，步骤C氢氧化铝转化后固液分离产生的上清液、步骤E上层滤液蒸发浓缩产生的上清液以及步骤E催化剂结晶产生的上清液均收集至循环水池，用于步骤B中二次铝灰与溶剂水的混合。
7.如权利要求1所述的二次铝灰无害化处置工艺，其特征在于，步骤F中混盐主要成分为氯化钾、氯化钠、氟化物。
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