CN113912097A - 一种铝灰渣的无害化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝灰渣的无害化处理方法,包括以下处理步骤：活性铝及铝合金的氧化：对铝灰渣进行煅烧，煅烧温度为750‑1100℃，铝灰渣中的活性铝及铝合金发生氧化，铝灰渣中的部分氮化铝发生氧化；氮化铝的二次消除：往煅烧后的铝灰渣加入水和氧化剂，铝灰渣中的氮化铝和水在氧化剂的作用下反应生成氢氧化铝和氮气，反应后得到铝灰悬浊液；本发明能够有效回收铝灰渣中的铝元素，在避免易燃易爆的同时，不产生氨气等有害物质，有效减少对周边环境的影响，本发明能够高效地处理铝灰渣，不会对外界环境造成二次污染，铝灰渣能够得到有效的回收和再利用，符合绿色发展的要求。
Description
技术领域
本发明涉及铝灰渣处理技术领域，尤其涉及一种铝灰渣的无害化处理方法。
背景技术
铝灰渣是熔炼时的必然产物，很容易对环境造成粉尘、氨气等污染，根据《国家危险废物名录2021》，铝灰渣已划分为危险废弃物。铝灰遇水后呈碱性，会破坏土壤的酸碱度，因此，铝灰渣必须要经过正确的方式进行处理，以免污染环境。铝灰渣中铝含量占40-80％，铝灰渣的回收以及资源再利用，不仅可以有效防止环境污染，而且也能够提高铝行业的经济效益，对实现经济和社会的可持续发展具有重要意义。
铝灰渣的组成成分复杂，除了包含氧化铝、活性铝和氮化铝等铝元素组分外，铝灰中还含有微量的氟化物、氯化物等盐成分。其中，氮化铝遇水极易发生水解反应，产生具有刺激性气味的氨气，大量氨气会对人体和环境造成一定伤害；活性铝容易遇水反应生成氢气，氢气无色无味，易燃易炸，在工业生产中是一种极大危害。目前，现有的铝灰渣处理，都是将铝灰渣在水环境中反应，氮化铝遇水生产氨气，之后再去除氨气和产生的铵盐等，这种方式虽然可以去除氮化铝，但是，在水环境下，铝灰中的活性铝和铝合金会发生反应生产大量氢气，容易引起燃烧和爆炸，这已严重危害到铝灰渣的处理环境，极易造成安全隐患。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种铝灰渣的无害化处理方法，该方法在处理铝灰渣时，不会产生氢气，有效防止铝灰渣处理环境发生燃烧或爆炸，提高生产的安全性，避免人员伤亡。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种铝灰渣的无害化处理方法,包括以下处理步骤：
活性铝及铝合金的氧化：对铝灰渣进行煅烧，煅烧温度为750-1100℃，铝灰渣中的活性铝及铝合金发生氧化，同时，铝灰渣中的部分氮化铝发生氧化；
氮化铝的二次消除：往煅烧后的铝灰渣中加入水和氧化剂，铝灰渣中的氮化铝和水在氧化剂的作用下反应生成氢氧化铝和氮气，反应后得到铝灰悬浊液。
进一步地，在活性铝及铝合金的氧化步骤中，煅烧时间为2-4h。
进一步地，在活性铝及铝合金的氧化步骤中，煅烧温度为750-950℃，煅烧时间为2-3h。
进一步地，在氮化铝的二次消除步骤中，除氮反应的反应温度为20-100℃。
进一步地，在氮化铝的二次消除步骤中，铝灰渣与水的重量比为(2-7):1。
进一步地，在氮化铝的二次消除步骤中，往铝灰渣中加入水和氧化剂后，不断搅拌，直至水中不再产生气泡为止。
进一步地，在氮化铝的二次消除步骤后，还包括固氟步骤，在铝灰悬浊液中加入钙离子，铝灰悬浊液中的氟离子和钙离子发生反应，固化为氟化钙。
进一步地，在氮化铝的二次消除步骤后，还包括脱盐步骤，将铝灰悬浊液进行离心分离处理，得到脱盐的铝灰和离心液体，将离心液体进行蒸发浓缩处理，结晶出氯化物。
进一步地，所述钙离子的载体为氧化钙或氢氧化钙。
本发明的有益效果在于：
本发明的铝灰渣的无害化处理方法,能够有效回收铝灰渣中的铝元素，在避免易燃易爆的同时，不产生氨气等有害物质，有效减少对周边环境的影响，本发明能够高效地处理铝灰渣，不会对外界环境造成二次污染，铝灰渣能够得到有效的回收和再利用，符合绿色发展的要求。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种铝灰渣的无害化处理方法,包括以下处理步骤：
S1：活性铝及铝合金的氧化：对铝灰渣进行煅烧，煅烧温度为750-1100℃，铝灰渣中的活性铝及铝合金发生氧化，同时，铝灰渣中的部分氮化铝发生氧化；
S2：氮化铝的二次消除：往煅烧后的铝灰渣中加入水和氧化剂，铝灰渣中的氮化铝和水在氧化剂的作用下反应生成氢氧化铝和氮气，反应后得到铝灰悬浊液。
作为优选方案，在活性铝及铝合金的氧化步骤中，煅烧时间为2-4h。
作为优选方案，在活性铝及铝合金的氧化步骤中，煅烧温度为750-950℃，煅烧时间为2-3h。
作为优选方案，在氮化铝的二次消除步骤中，除氮反应的反应温度为20-100℃。
作为优选方案，在氮化铝的二次消除步骤中，铝灰渣与水的重量比为(2-7):1。
作为优选方案，在氮化铝的二次消除步骤中，往铝灰渣中加入水和氧化剂后，不断搅拌，直至水中不再产生气泡为止。
作为优选方案，在氮化铝的二次消除步骤后，还包括固氟步骤，在铝灰悬浊液中加入钙离子，铝灰悬浊液中的氟离子和钙离子发生反应，固化为氟化钙。
作为优选方案，在氮化铝的二次消除步骤后，还包括脱盐步骤，将铝灰悬浊液进行离心分离处理，得到脱盐的铝灰和离心液体，将离心液体进行蒸发浓缩处理，结晶出氯化物。
作为优选方案，钙离子的载体为氧化钙、氢氧化钙或者其他钙盐。
铝灰渣中含有很多粒度较小的金属铝和铝合金等活性物质，金属铝和铝合金具有较高的活性，在水中极易发生反应生成氢气，非常容易引起爆炸和燃烧。行业内，常见的铝灰渣处理一般只包括除氮反应，而没有活性铝和铝合金的处理。在处理氮化铝时，一般采用直接加入水中的除氮方式，这种除氮反应不仅会生成大量有害气体氨气，而且反应过程中需要接触大量的水，这也会使得活性铝和铝合金与水发生反应生成氢气，大量氢气的存在给铝灰渣处理场地和处理环境带来很大的安全隐患，处理环境极易发生爆炸和燃烧，铝灰处理不当发生事故，大多就是因为此原因造成的。
为了解决活性铝和铝合金等极易发生爆炸的问题，本发明在处理氮化铝之前，先对活性铝和铝合金进行氧化处理，将铝灰渣放在温度为750-1100℃的环境下进行煅烧，铝和铝合金在该煅烧温度下，发生氧化反应，生成无毒无害的氧化铝，氧化铝是一种高强度的化合物，不溶于水，不会与水发生反应，可以回收和二次利用。氮化铝是一种以共价键相连的物质，具有六角晶体结构，在空气中，温度高于700℃时，氮化铝的表面会发生氧化作用，当温度高于1370℃时，才会发生大量氧化作用，因此，步骤S1中，温度在750-1100℃，氮化铝的表面会发生氧化反应，生产氧化铝、氮气和氮氧化物，氮化铝氧化后的气体产物无毒无害，不需要进一步加工处理，可以直接排入空气中。根据氮化铝的氧化性质，在750-1100℃的煅烧温度下，氮化铝不会完全与氧气发生反应，因此，铝灰渣中只有小部分的氮化铝发生了氧化反应，在步骤S1处理后，铝灰渣中还会剩余较多的氮化铝。
铝灰渣中的氮化铝在室温下与水会发生缓慢反应，生成氢氧化铝和氨气，因此，铝灰渣的无害化处理必须包括氮化铝的去除。步骤S2的目的就是处理步骤S1之后剩余的氮化铝，即氮化铝的二次消除。将步骤S1处理后的铝灰渣加入水和氧化剂中，氮化铝和水在氧化剂的作用下反应生成氢氧化铝和氮气，反应后得到铝灰悬浊液。具体地，在步骤S2之前，氧化剂应根据具体情况按照特定的比例加入到水中，搅拌均匀，氧化剂均匀分散在水中。之后将步骤S1处理后的铝灰渣加入到水中，在氧化剂的作用下，氮化铝和水反应生成氢氧化铝和氮气，在氧化剂的作用，步骤S2的反应产物不会有氨气，因此反应后得到的铝灰悬浊液中也不会出现铵盐，也省去了铵盐回收的处理。结合上述，步骤S2处理后得到的铝灰悬浊液包括氧化铝、氢氧化铝、以及铝灰渣中本身存在的氯化物和氟化物等。
经过步骤S1和步骤S2的无害化处理后，铝灰悬浊液中氮的含量大大减少，具体地，氮含量在0.5-1％，在可控范围内。回收的铝灰通常被作为建材、净水剂等的原材料，由此，根据铝灰渣的具体回收和再利用场景，可对铝灰悬浊液进行资源化利用，得到再生铝灰渣或者以铝灰渣为原料的各种产物。
具体地，在步骤S1中，煅烧温度可以设置为750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃和1100℃等，煅烧时间可以设置为2h、2.5h、3h、3.5h和4h等。
实施例1
针对需要控盐的铝灰渣回收产物，本实施例提供一种铝灰渣的无害化处理方法,包括以下处理步骤：
S1：活性铝及铝合金的氧化：对铝灰渣进行煅烧铝灰渣中的活性铝及铝合金发生氧化，同时，铝灰渣中的部分氮化铝发生氧化，煅烧温度控制为750℃，煅烧时间为2h；
S2：氮化铝的二次消除：往煅烧后的铝灰渣中加入水和氧化剂，氮化铝和水在氧化剂的作用下反应生成氢氧化铝和氮气，反应后得到铝灰悬浊液；
S3：脱盐：将铝灰悬浊液进行离心分离处理，得到脱盐的铝灰和离心液体，将离心液体进行蒸发浓缩处理，结晶出氯化物。
实施例2
针对需要固氟的铝灰渣回收产物，本实施例提供一种铝灰渣的无害化处理方法,包括以下处理步骤：
S1：活性铝及铝合金的氧化：对铝灰渣进行煅烧铝灰渣中的活性铝及铝合金发生氧化，同时，铝灰渣中的部分氮化铝发生氧化，煅烧温度控制为1100℃，煅烧时间为4h；
S2：氮化铝的二次消除：往煅烧后的铝灰渣中加入水和氧化剂，氮化铝和水在氧化剂的作用下反应生成氢氧化铝和氮气，反应后得到铝灰悬浊液；
S3：固氟：在铝灰悬浊液中加入氧化钙，从而引入钙离子，铝灰悬浊液中的氟离子和钙离子发生反应，固化为氟化钙。
实施例3
针对同时需要控盐和固氟的铝灰渣回收产物，本实施例提供一种铝灰渣的无害化处理方法,包括以下处理步骤：
S1：活性铝及铝合金的氧化：对铝灰渣进行煅烧铝灰渣中的活性铝及铝合金发生氧化，同时，铝灰渣中的部分氮化铝发生氧化，煅烧温度控制为950℃，煅烧时间为3h；
S2：氮化铝的二次消除：往煅烧后的铝灰渣中加入水和氧化剂，氮化铝和水在氧化剂的作用下反应生成氢氧化铝和氮气，反应后得到铝灰悬浊液；
S3：固氟：在铝灰悬浊液中加入氧化钙，从而引入钙离子，铝灰悬浊液中的氟离子和钙离子发生反应，固化为氟化钙。
S4：脱盐：将铝灰悬浊液进行离心分离处理，得到脱盐的铝灰和离心液体，将离心液体进行蒸发浓缩处理，结晶出氯化物。
本实施例中，步骤S2、S3和S4可以根据实际情况，一次性完成，省时省力。
综上所述，本发明的铝灰渣的无害化处理方法,能够有效回收铝灰渣中的铝元素，在避免易燃易爆的同时，不产生氨气等有害物质，有效减少对周边环境的影响，本发明能够高效地处理铝灰渣，不会对外界环境造成二次污染，铝灰渣能够得到有效的回收和再利用，符合经济和社会可持续发展的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、同等替换和改进等，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种铝灰渣的无害化处理方法,其特征在于，包括以下处理步骤：
活性铝及铝合金的氧化：对铝灰渣进行煅烧，煅烧温度为750-1100℃，铝灰渣中的活性铝及铝合金发生氧化，同时，铝灰渣中的部分氮化铝发生氧化；
氮化铝的二次消除：往煅烧后的铝灰渣加入水和氧化剂，铝灰渣中的氮化铝和水在氧化剂的作用下反应生成氢氧化铝和氮气，反应后得到铝灰悬浊液。
2.根据权利要求1所述的一种铝灰渣的无害化处理方法,其特征在于，在活性铝及铝合金的氧化步骤中，煅烧时间为2-4h。
3.根据权利要求2所述的一种铝灰渣的无害化处理方法,其特征在于，在活性铝及铝合金的氧化步骤中，煅烧温度为750-950℃，煅烧时间为2-3h。
4.根据权利要求1所述的一种铝灰渣的无害化处理方法,其特征在于，在氮化铝的二次消除步骤中，除氮反应的反应温度为20-100℃。
5.根据权利要求1所述的一种铝灰渣的无害化处理方法,其特征在于，在氮化铝的二次消除步骤中，铝灰渣与水的重量比为(2-7):1。
6.根据权利要求1所述的一种铝灰渣的无害化处理方法,其特征在于，在氮化铝的二次消除步骤中，往铝灰渣中加入水和氧化剂后，不断搅拌，直至水中不再产生气泡为止。
7.根据权利要求1所述的一种铝灰渣的无害化处理方法,其特征在于，在氮化铝的二次消除步骤后，还包括固氟步骤，在铝灰悬浊液中加入钙离子，铝灰悬浊液中的氟离子和钙离子发生反应，固化为氟化钙。
8.根据权利要求1所述的一种铝灰渣的无害化处理方法,其特征在于，在氮化铝的二次消除步骤后，还包括脱盐步骤，将铝灰悬浊液进行离心分离处理，得到脱盐的铝灰和离心液体，将离心液体进行蒸发浓缩处理，结晶出氯化物。
9.根据权利要求7所述的一种铝灰渣的无害化处理方法,其特征在于，所述钙离子的载体为氧化钙或氢氧化钙。
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