CN113913618A - 一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法及系统，方法包括无害化二次铝灰依次经过余热利用烘干处理、混料处理、预热处理、煅烧处理，得到铝酸钙。系统包括依次串联设置有烘干装置、混料球磨机、回转窑的铝酸钙生产系统，回转窑窑头设空气冷却机、窑尾设旋风预热器，烘干装置、空气冷却机、旋风预热器通过管道连接。本发明烘干时可充分利用回转窑的烟气余热，减少热能消耗，且由于进入铝酸钙生产系统的是无害化二次铝灰，不含铝灰中常有的含氮、含氟和金属铝等物质，减少了铝酸钙的生产难度并保证了铝酸钙产品的品质，废物利用、保护环境的同时达到了很好的节能降效效果。

Description

一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法及系统
技术领域
本发明属于铝工业废弃资源铝灰的处理及回收利用技术领域，具体为一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法及系统。
背景技术
铝及铝合金是当前用途十分广泛的、最经济适用的材料之一。世界铝产量从1956年开始超过铜产量一直居有色金属之首。当前铝的产量和用量(按吨计算)仅次于钢材，成为人类应用的第二大金属。中国是世界上最大的铝生产国和消费国。据统计，每生产和铸造1吨铝，大约30～50kg铝灰，2019年，我国原铝产量达3504万吨，排放的铝灰量约500万吨，历史遗存该类废置物料数量更加惊人。2020年，中国进入铝消费的峰值期，2025年中国将成为全球铝废料的主要来源地。面对铝土矿资源的逐步匮乏，铝应用量的逐渐增大，环保要求的逐渐严苛，铝回收利用不可小视，在我国铝的回收再生利用不仅仅是节省资源，减少能源消耗和保护环境，更主要的是未来重要的发展方向。
利用铝灰、废铝材等废弃资源提炼再生铝，是铝工业发展的重要补充。铝灰是铝水铸锭、铝锭重熔等铝冶炼及加工过程中产生的工业固体废物，铝灰中的金属铝和氧化铝成分具有再生利用的价值，同时铝灰中含有可溶性氟化物、氮化铝成分也是环境保护关注的重点。如果将铝灰填埋，对当地土壤及水资源会造成严重污染，造成周边牲畜、居民和植物重金属中毒，还会导致周边土壤盐碱化，农作物大量死亡。传统处置方式基本是填埋或露天堆放，这样的处置措施不仅占用了大量土地，而且其中所含的可溶性氟化物及氨气会通过风吹、日晒、雨淋的作用转移或挥发进入大气，或随雨水混入江河、渗入地下污染土壤和地下水，对动植物生长及人体产生很大损害，破坏生态环境，影响农业生态平衡。
长期以来铝工业企业和科研院所对铝灰处理和利用做出了大量的研究，有了一定成果，目前现有的铝灰处理技术可分为回收金属铝工艺和利用铝灰合成材料工艺。
针对回收金属铝工艺，国内外从铝灰中回收铝的方法很多，大体上可以分为热处理回收法和冷处理回收法，热处理方法主要有炒灰回收法和回转窑处理法等，这些方法铝的回收率可达70％以上。热处理回收法主要针对一次铝灰，该方法主要利用铝灰本身的热量，再加入一些添加剂(主要为盐类)，通过高温搅拌使铝灰中的金属铝熔化，由于金属铝和铝灰不润湿，且金属铝的密度大沉入底部，从而实现金属铝和铝灰的分离。此方法的优点是操作简单，缺点是在高温下对铝灰进行搅拌会产生大量的烟尘，对环境造成污染，且通过此方法处理后的二次铝灰含有大量的可溶性盐，后续处理困难、易引起二次污染。热处理回收法的另一种形式是通过外加热源(如旋转电弧炉、等离子电弧炉等)对铝灰进行加热，从而使金属铝熔化，以实现铝和铝灰的分离。此方法突出的优点是污染小，并且处理后的二次铝灰中没有可溶性盐，有利于后续处理，但该方法消耗大量能源，成本高。冷处理回收法主要是针对二次铝灰。通过热处理回收法处理后的铝灰依然含有一定量的金属铝，冷却后的金属铝形成小颗粒，一般采用筛选、重选、浮选或电选法回收其中的铝。
针对利用铝灰合成材料工艺，国内外的研究依旧多样化。一般通过加入稀酸、碱、水等处理磨碎的铝灰和含盐化合沉积物，得到铝盐化合物、盐水、硅和铝氧化物等产品。从盐水提取的再生盐可作为生产中的覆盖剂、分离剂等；固体氧化物可用于生产水泥、净水剂、聚合氯化铝、聚合硫酸铝和棕刚玉等。
申请号为CN201910589589.6的专利文献中公开了一种利用铝灰生产铝酸钙的方法，包括如下工序：工序一混料；工序二电弧炉熔炼，工序三破碎和筛分。该方法虽然采用电弧炉发热一方面避免了传统炉窑生产时因工艺环保限制而无法对粉状废铝灰利用的问题，降低了对铝灰原料要求，无需对废铝灰进行预处理，另一方面能够加速混合料的电化学反应，提高生产效率，但是其熔炼温度为1550-1650℃，消耗热能高，且废铝灰中含有的铝金属、氮化铝、氟化物等较多，其产生铝酸钙的同时，其铝酸钙品质及环境会受氮、氟物质的影响，因此环境保护、废物回收、节能降效效果并不突出。
申请号为CN201910890863.3的专利文献公开了一种利用铝灰生产铝酸钙粉的工艺及生产系统，工艺包括：将铝灰经过破碎筛分后，与石灰石按照预定比例混合均匀，得到混合原料；将所述混合原料球磨处理，得到混合原料粉末；将所述混合原料粉末预热分解处理，得到分解混合原料；将所述分解混合原料烧结处理，得到烧结块状物；将所述烧结块状物冷却后磨粉筛选得到所述铝酸钙粉。该工艺系统虽然将铝灰中的氟化物、氮化物等有害物质与钙离子结合变成无害物质保护环境且生产出铝酸钙粉，但是其铝酸钙粉中含有氟化钙和硝酸钙等物质，且其煅烧过程中因氟化物、氮化物等有害物质与钙离子结合而消耗热量，因此铝酸钙回收质量有限且节能降效效果有限。
申请号为CN201910454664.8的专利文献公开了利用铝灰生产聚合氯化铝和铝酸钙的工艺方法，包括以下步骤：(1)炒灰，并回收金属铝，得二次铝灰；(2)对二次铝灰进行脱氨处理，得脱氨后的铝灰料浆；(3)对脱氨后的铝灰料浆进行脱氟处理，得脱氟后的铝灰料浆；(4)过滤脱氟后的铝灰料浆，得滤液和滤渣；所述的滤液为聚合氯化铝溶液；(5)将滤渣洗涤至中性后，与钙基辅料混合均匀，烘干后，高温反应，反应完后经冷却、破碎和粉磨处理，得所述的铝酸钙。该工艺方法虽然对二次铝灰进行彻底无害化处理保证了回收的铝酸钙品质及环保要求，但是其既有烘干过程，又有电反应炉中1350-1600℃的高温反应，其能耗大，且固化剂脱氟等使得铝酸钙生产工艺复杂。
申请号为CN201710678051.3的专利文献公开了一种二次铝灰无害化综合利用的方法，其过程是将铝灰炒灰处理后产生的二次铝灰加水调制成料浆，进行搅拌脱氨反应，反应生成的氨气通过冷凝或水吸收；反应后的料浆进行液固分离，分离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。该方法虽然能够无害化处理铝灰且高效保质地回收铝灰中的有用成分并制备铝酸钙产品，工艺简单，但是其生产铝酸钙材料烘干、高温过程中的热能消耗较大。
由此可见，针对铝灰的处理和利用虽然有了一定成果，但是均没有形成一个经济、环保、节能降效的无害化处理和利用技术。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法及系统，经济、环保、节能降效的无害化处理和利用铝灰。
本发明目的之一是提供一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法，首先利用的是无害化二次铝灰，其不含有铝灰中常含有的含氮、含氟和金属铝等物质，不仅降低了铝灰生产铝酸钙的难度、避免了含氮含氟和金属铝等物质对生产原料和热能不必要的消耗，并保证了铝酸钙产品的品质，废物利用、保护环境的同时达到了很好的节能降效效果。其次，通过在烘干时可充分利用余热烘干，减少热能损失及烘干热能消耗。具体如下：
一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法，无害化二次铝灰依次经过余热利用烘干处理、混料处理、预热处理、煅烧处理，得到铝酸钙。
采用上述技术方案，该方法具体包括以下步骤：
第一步，无害化二次铝灰(脱氨脱氟高铝滤饼、高铝料)可通过皮带输送至烘干装置内，进行烘干处理，烘干处理时利用烟气余热进行，回转窑窑尾的带热烟气被引导进入烘干机，与脱氨脱氟高铝滤饼换热，最后换热后的气体经布袋除尘器收集粉尘后达标排放；
第二步，烘干后的无害化二次铝灰(高铝料)与石灰粉通过管链机按比例进入混料球磨机中，进行研磨、混料处理，得到混合料；
第三步，混合料先经过回转窑窑尾设的旋风预热器进行预热处理，预热至800℃，氢氧化铝转化为γ型三氧化二铝，石灰石分解为二氧化碳和氧化钙，得到预热料，具体反应为：
2Al(OH)3→γ-Al2O3+3H2O
CaCO3→CaO+CO2；
第四步，预热料然后进入回转窑窑体内进行煅烧处理，在1200-1300℃高温下γ型三氧化二铝、α型三氧化二铝和氧化钙进行化学反应，得到铝酸钙熟料，具体反应为：
7Al2O3+12CaO→12CaO·7Al2O3。
本发明方法是利用无害化二次铝灰生产铝酸钙，其不含有铝灰中常有的含氮物质、含氟物质和金属铝，减少了铝酸钙的生产难度并保证了铝酸钙产品的品质，且在加热过程中避免了含氮物质和含氟物质与石灰粉中的钙的结合对石灰粉的消耗和热能损耗，同时避免了铝灰中金属铝熔化时对热能的消耗，废物利用、保护环境的同时达到了很好的节能降效效果。
进一步地，所述混料处理具体为：无害化二次铝灰与石灰粉按照1:1.1-1:1.3的比例混合，所述石灰粉的目数为80-120目。
进一步地，所述煅烧处理后还有冷却处理。
采用上述技术方案，该方法包括冷却处理，使得煅烧处理得到的铝酸钙熟料被冷却，提高铝酸钙产品的生产效率，且可进一步回收铝酸钙熟料中含有的热量，进行热能再利用，以达到节能降效的目的。
进一步地，所述余热利用烘干处理具体为：所述煅烧处理后产生的带余热气体与所述冷却处理后产生的换热气体经过旋风分离后得到的混合热气被利用进行烘干处理。
采用上述技术方案，该方法包括热气的混合和旋风分离，通过使得煅烧处理后产生的带余热气体和冷却处理后产生的换热气体经过旋风分离，分离出粉尘和混合热气，混合热气然后将单独被输送至烘干处理处，使得无害化二次铝灰利用混合热气的热量被烘干。该方法既使得烟气余热和冷却换热热量被充分利用，也避免了粉尘混入无害化二次铝灰增加利用其生产铝酸钙的难度、造成不必要的热能损失且影响最终产品铝酸钙的品质。
进一步地，所述冷却处理后还有粉磨筛选处理。
采用上述技术方案，该方法的粉磨筛选处理能够将铝酸钙熟料粉磨成铝酸钙粉体并通过筛选控制粉体粒径品质。
进一步地，所述余热利用烘干处理前还进行气体的脱硝处理。
采用上述技术方案，该方法通过对进入烘干处理处的气体进行脱硝处理，避免烟气余热利用时烟气中的含氮物质在加热合成铝酸钙时与钙不必要的结合造成钙原料及热能的消耗，并最终影响铝酸钙的品质。
进一步地，所述脱硝处理时利用所述无害化二次铝灰在获取过程中脱氨产生的氨水进行处理。
采用上述技术方案，该方法通过利用回收的氨水以节约氨水的使用，节能降效。
进一步地，所述获取过程包括干磨提铝处理获取金属铝和二次铝灰、二次铝灰无害化处理获得氨水、固氟污泥和无害化二次铝灰。
采用上述技术方案，该方法中无害化二次铝灰的获取包括一次铝灰依次经过干磨提铝得到金属铝和二次铝灰，二次铝灰然后经过无害化处理也就是脱氨、固氟处理得到了氨水、固氟污泥和无害化二次铝灰，也就是一次铝灰通过干磨提铝、脱氨、脱氟去除了铝灰中的含氮物质、含氟物质和金属铝等物质，得到了无害化二次铝灰。
进一步地，所述二次铝灰无害化处理包括水浸脱氨、湿磨脱氨、水洗脱氟、加药固氟。
采用上述技术方案，该方法采用水浸脱氨、湿磨脱氨、水洗脱氟、加药固氟的方式进行铝灰无害化处理，具体反应如下：
水浸脱氨、湿磨脱氨具体反应为：
AlN+3H2O＝Al(OH)3+NH3
NH3+H2O＝NH3·H2O
加药固氟具体反应为：
CaCl2+2NaF＝2NaCl+CaF2
本发明另一目的是提供一种采用上述方法利用无害化二次铝灰再生铝酸钙的系统，具体如下：
一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙系统，包括铝酸钙生产系统，所述铝酸钙生产系统包括依次串联设置的烘干装置、混料球磨机、回转窑，所述回转窑窑头设有空气冷却机、窑尾设有旋风预热器，所述的烘干装置、空气冷却机、旋风预热器通过管道连接。
采用上述技术方案，无害化二次铝灰(脱氨脱氟高铝滤饼、高铝料)可通过皮带输送至烘干装置内，进行烘干；烘干后的高铝料与石灰粉通过管链机按比例进入混料球磨机中，进行混料研磨；研磨后的混合料先经过回转窑窑尾设的旋风预热器预热至800℃，氢氧化铝转化为γ型三氧化二铝，石灰石分解为二氧化碳和氧化钙，得到预热料；预热料然后进入回转窑窑体内进行高温煅烧，在1200-1300℃高温下γ型三氧化二铝、α型三氧化二铝和氧化钙进行化学反应从而得到铝酸钙熟料；铝酸钙熟料最后通过空气冷却机冷却得到铝酸钙产品。由于进入铝酸钙生产系统的是无害化的二次铝灰，不含有铝灰中常有的金属铝、含氮物质、含氟物质，减少了铝酸钙的生产难度并保证了铝酸钙产品的品质，且在加热过程中避免了含氮物质和含氟物质与石灰石中的钙的结合对石灰石的消耗和热能损耗，同时避免了金属铝熔化时对热能的消耗，废物利用、保护环境的同时达到了很好的节能降效效果。特别值得注意的是，通过管道将烘干装置、空气冷却机和旋风预热器连接，使得烘干时可充分利用回转窑的烟气余热，减少热能消耗。具体地，余热利用时，窑头空气冷却机换热后的气体和窑尾旋风预热器的热风混合，先经过旋风分离出粉尘和混合热气，混合热气然后进入烘干机，与脱氨脱氟高铝滤饼换热，最后换热后的气体经布袋除尘器收集粉尘后达标排放，该余热利用既利用了烟气余热又利用了冷却换热的热量，使得热量得到了最大的回收利用。
进一步地，还包括串联设置的干磨提铝系统、二次铝灰收集装置、脱氨系统、分选装置和过滤装置，所述脱氨系统后连接有集氨系统，所述过滤装置的液体出口连接有固化氟系统，所述过滤装置的固体出口连通所述铝酸钙生产系统。
采用上述技术方案，一次铝灰依次经过干磨提铝系统、二次铝灰收集装置、脱氨系统、分选装置和过滤装置得到脱氨脱氟高铝滤饼(高铝料、无害化二次铝灰)和脱氨滤液。在处理并得到铝酸钙产品的同时，脱氨滤液携带其内含有的可溶解性氟物质通过固化氟系统对可溶解性氟物质进行了固化，且集氨系统对脱出的氨进行收集，另外，干磨提铝系统和分选装置还均筛选获得了金属铝。由此可见，本发明系统利用无害化二次铝灰节能生产回收了高品质的铝酸钙产品，并为后续其他回收产物的充分利用创造了极大的条件。
另外，无害化二次铝灰的无害化处理及获取过程具体如下，一次铝灰首先进入干磨提铝系统进行金属铝片和二次铝灰的分离提取。优选地，干磨提铝系统包括带滚筒筛的球磨机，一次铝灰进入至球磨机内，经过球磨机的研磨处理，使得一次铝灰中延展性好的金属铝被挤压成扁平状，其他非金属部分被撞击粉碎，最后经过滚筒筛筛选获得分离的金属铝片和二次铝灰；二次铝灰被收集至二次铝灰收集装置中，当其进行无害化处理和回收时，二次铝灰收集装置中的二次铝灰经过计量螺旋机送至脱氨系统的化浆槽中，加热、搅拌，在合适的工艺条件下其中的氮化铝与水充分反应，释放出氨气同时产生脱氨料浆，氨气被引风机收集至集氨系统，脱氨料浆被输送至分选装置，经过分选装置分离得到金属铝片和脱氨高铝料浆；脱氨高铝料浆被输送至过滤装置，经过过滤装置过滤分离得到脱氨脱氟高铝滤饼(高铝料，也就是无害化二次铝灰)和脱氨滤液；脱氨滤液被输送至固化氟系统，以最终将氟固定避免可溶性氟化物破坏生态环境。至此是无害化二次铝灰的无害化处理及获取过程。该过程首先在干磨提铝系统上采用干磨的方式进行了第一次金属铝的提取，使得金属铝与二次铝灰分离，既获得了金属铝的回收且降低了后续二次铝灰无害化处理的难度，还避免了热处理方式提铝的热能消耗，节能降效；在后续二次铝灰无害化处理过程中，通过水浸脱氨的方式使得氮化铝与水反应释放出氨气并且利用引风机及时转移收集氨气的方式进行氮化铝转化脱氨去害处理，既避免了催化剂脱氨反应中氨气的快速产生导致气压增大，降低了爆炸风险提升了安全系数，也对氨气进行了高效快速的收集以便再利用，避免直接释放污染环境，还通过分选装置的设置对脱氨后的浆料进行了第二次金属铝的收集，不仅实现金属铝的最大化提取，还便于后续废弃物中具有有益成分的高铝料的再生利用和有害成分可溶性氟化物的固定利用。
优选地，球磨机为二级球磨机。通过二级球磨机的设置使得一次铝灰经历两级球磨、二级筛选。具体地，一次铝灰通过皮带输送进入第一段球磨，球磨后的料进行第一次筛分，大于1mm的筛分料作为金属铝片筛出，小于120目的粉料通过皮带输送至二次铝灰收集装置，120目-1mm之间的料通过皮带输送进入第二段球磨，球磨后的料进行第二次筛分，大于100目的筛分料作为金属铝片筛出，小于100目的粉料通过皮带输送至二次铝灰收集装置。
优选地，集氨系统还包括喷淋塔。
优选地，固化氟系统包括固氟反应釜。
优选地，烘干装置为闪蒸机。
进一步地，所述旋风预热器出气口处连接有脱硝装置。
采用上述技术方案，通过脱硝装置的设置，除去烟气中的含氮物质，避免含氮物质随烟气进入烘干装置中与脱氨脱氟高铝滤饼的反应，影响高铝料的回收率及回收质量。
更进一步地，所述脱硝装置通过管道连接所述集氨系统。
采用上述技术方案，通过脱硝装置与集氨系统中的氨气吸收装置连接，可利用氨气吸收装置产生的氨水除去烟气中的含氮物质，节能降效。
进一步地，所述过滤装置上连通有洗涤新水管道。
采用上述技术方案，通过洗涤新水管道的设置，可以使得脱氨脱氟高铝滤饼进行在线洗涤，以进一步除去脱氨脱氟高铝滤饼(高铝料)中含有的可溶性氟化物，确保可溶性氟化物去除干净。
进一步地，所述空气冷却机还连接有风冷机。
进一步地，所述空气冷却机后连接有粉磨装置。
采用上述技术方案，通过粉磨装置的设置，使得冷却后的熟料进入粉磨装置，得到铝酸钙粉产品。优选地，上述粉磨装置为雷蒙磨。
更进一步地，所述粉磨装置上安装有风力分级机。
采用上述技术方案，通过风力分级机的设置，使得粒度合格的粉料被排出。
更进一步地，所述粉磨装置出口连通自动包装机。
采用上述技术方案，通过自动包装机的设置，使得粒度合格的粉料被排出后被直接进行包装，可按需要包装为25kg/袋的产品。
进一步地，所述烘干装置前设有打散机，所述烘干装置后设有干粉料收集装置。
采用上述技术方案，通过打散机的设置，将过滤装置过滤分离得到的脱氨脱氟高铝滤饼打散为高铝料湿粉，便于增大烘干时的接触面积，提高烘干效率，节能降效。通过干粉料收集装置的设置，可对干的高铝料进行收集储存，以便后续灵活处理。
更进一步地，所述打散机后、所述烘干装置前设有螺旋定量给料机。
采用上述技术方案，通过螺旋定量给料机的设置，将打散的高铝料稳定、均匀、定量的输送至烘干装置内，既避免扬尘污染环境，也避免高铝料的损失，确保高铝料的回收。
进一步地，还包括给料、球磨、筛分、转运过程产生的粉尘收集用的布袋收尘器。
采用上述技术方案，通过布袋收尘器的设置保证铝灰处理利用过程中气体的净化，避免污染环境。优选地，布袋收尘器中的收尘料通过螺旋提升机输往二次铝灰收集装置。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明方法和系统利用无害化二次铝灰节能生产回收了高品质的铝酸钙产品，并为后续其他回收产物的充分利用创造了极大的条件。由于利用的是无害化的二次铝灰，不含铝灰中常有的含氮物质、含氟物质和金属铝等物质，减少了铝酸钙的生产难度并保证了铝酸钙产品的品质，且在加热过程中避免了含氮物质和含氟物质与石灰石中的钙的结合对钙的消耗和热能损耗，同时避免了金属铝熔化时对热能的消耗，废物回收、保护环境的同时达到了很好的节能降效效果。特别值得注意的是，烘干处理时可充分利用煅烧气体余热，减少热能消耗。
2、本发明方法和系统通过脱硝装置、脱硝处理，除去气体余热利用时烟气中的含氮物质，避免含氮物质随烟气进入与脱氨脱氟高铝滤饼的反应，影响高铝料的回收率及回收质量。且进一步利用氨气处理产生的氨水除去烟气中的含氮物质，节能降效。
3、本发明系统通过打散机的设置，将脱氨脱氟高铝滤饼打散为高铝料湿粉，便于增大烘干时的接触面积，提高烘干效率，节能降效。且进一步通过螺旋定量给料机的设置，将打散的高铝料稳定、均匀、定量的输送至烘干装置内，既避免扬尘污染环境，也避免高铝料的损失，确保高铝料的回收。
附图说明
图1为本发明一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法及系统流程示意图。
图中：1、干磨提铝系统；2、二次铝灰收集装置；3、脱氨系统；4、集氨系统；5、分选装置；6、过滤装置；7、固化氟系统；8、铝酸钙生产系统；801、烘干装置；802、混料球磨机；803、回转窑；804、空气冷却机；805、旋风预热器；806、脱硝装置；807、冷风机；808、粉磨装置；809、风力分级机；810、自动包装机；811、打散机；812、干粉料收集装置；813、螺旋定量给料机；9、洗涤新水管道；10、布袋除尘器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法
一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法，无害化二次铝灰依次经过余热利用烘干处理、混料处理、预热处理、煅烧处理，得到铝酸钙。
该方法具体包括以下步骤：
第一步，无害化二次铝灰利用煅烧气体余热进行烘干处理，最后换热后的气体经布袋除尘器收集粉尘后达标排放；
第二步，烘干后的无害化二次铝灰与石灰粉进行混料处理，得到混合料；
第三步，混合料先经过预热处理，预热至800℃，氢氧化铝转化为γ型三氧化二铝，石灰石分解为二氧化碳和氧化钙，得到预热料，具体反应为：
2Al(OH)3→γ-Al2O3+3H2O
CaCO3→CaO+CO2；
第四步，预热料进行煅烧处理，在1200-1300℃高温下γ型三氧化二铝、α型三氧化二铝和氧化钙进行化学反应，得到铝酸钙熟料，具体反应为：
7Al2O3+12CaO→12CaO·7Al2O3。
另外，还包括第五步，铝酸钙熟料进行冷却处理。
当进行冷却处理后，余热利用烘干处理具体为：煅烧处理后产生的带余热气体与冷却处理后产生的换热气体经过旋风分离后得到的混合热气被利用进行烘干处理。
另外，还包括第六步，冷却的铝酸钙熟料进行粉磨筛选处理。
另外，余热利用烘干处理前还进行气体的脱硝处理。具体地，脱硝处理时利用无害化二次铝灰在获取过程中脱氨产生的氨水进行处理。更具体地，获取过程包括干磨提铝处理获取金属铝和二次铝灰、二次铝灰无害化处理获得氨水、固氟污泥和无害化二次铝灰。具体地，二次铝灰无害化处理包括水浸脱氨、湿磨脱氨、水洗脱氟、加药固氟，具体反应如下：
水浸脱氨、湿磨脱氨具体反应为：
AlN+3H2O＝Al(OH)3+NH3
NH3+H2O＝NH3·H2O
加药固氟具体反应为：
CaCl2+2NaF＝2NaCl+CaF2。
另外，第二步中，混料处理具体为：无害化二次铝灰与石灰粉按照1:1.1-1:1.3的比例混合，石灰粉的目数为80-120目。
本发明方法是利用无害化二次铝灰生产铝酸钙，其不含有铝灰中常有的含氮物质、含氟物质和金属铝，减少了铝酸钙的生产难度并保证了铝酸钙产品的品质，且在加热过程中避免了含氮物质和含氟物质与石灰粉中的钙的结合对石灰粉的消耗和热能损耗，同时避免了铝灰中金属铝熔化时对热能的消耗，废物利用、保护环境的同时达到了很好的节能降效效果。且冷却处理的设置既使得煅烧处理得到的铝酸钙熟料被冷却，提高铝酸钙产品的生产效率，且可进一步回收铝酸钙熟料中含有的热量，进行热能再利用，以达到节能降效的目的。旋风分离既使得烟气余热和冷却换热热量被充分混合利用，也避免了粉尘混入无害化二次铝灰增加利用其生产铝酸钙的难度、造成不必要的热能损失且影响最终产品铝酸钙的品质。粉磨筛选处理的设置能够将铝酸钙熟料粉磨成铝酸钙粉体并通过筛选控制粉体粒径品质。脱硝处理的设置避免烟气余热利用时烟气中的含氮物质在加热合成铝酸钙时与钙不必要的结合造成钙原料及热能的消耗，并最终影响铝酸钙的品质。且脱硝处理时利用回收的氨水以节约氨水的使用，节能降效。
实施例2一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙系统
一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙系统，如图1所示，包括串联设置的干磨提铝系统1、二次铝灰收集装置2、脱氨系统3、分选装置5和过滤装置6，脱氨系统3后连接有集氨系统4，过滤装置6的液体出口连接有固化氟系统7，过滤装置6的固体出口连通铝酸钙生产系统8，铝酸钙生产系统8包括依次串联设置的烘干装置801、混料球磨机802、回转窑803，回转窑803窑头设有空气冷却机804、窑尾设有旋风预热器805，烘干装置801、空气冷却机804、旋风预热器805通过管道连接。优选地，烘干装置801为闪蒸机。
具体地如图1所示，过滤装置6上连通有洗涤新水管道9。通过洗涤新水管道9的设置，可以使得脱氨高铝滤饼高铝料进行在线洗涤，以进一步除去脱氨高铝滤饼高铝料中含有的可溶性氟化物。
具体地如图1所示，旋风预热器805出气口处连接有脱硝装置806，脱硝装置806还通过管道连接集氨系统4。通过脱硝装置806的设置，除去烟气中的含氮物质，避免含氮物质随烟气进入烘干装置中与脱氨高铝滤饼高铝料的反应，影响高铝料的回收率及回收质量，通过脱硝装置806与集氨系统4中的氨气吸收装置404连接的设置，可利用氨气吸收装置404产生的氨水除去烟气中的含氮物质，节能降效。
具体地如图1所示，空气冷却机804还连接有冷风机807，空气冷却机804还连接有粉磨装置808，粉磨装置808上安装有风力分级机809。粉磨装置808出口连通自动包装机810。通过粉磨装置808的设置，使得冷却后的熟料进入粉磨装置808，得到铝酸钙粉产品。优选地，上述粉磨装置808为雷蒙磨。通过风力分级机809的设置，使得粒度合格的粉料被排出。通过自动包装机810的设置，使得粒度合格的粉料被排出后被直接进行包装，可按需要包装为25kg/袋的产品。
具体地如图1所示，烘干装置801前设有打散机811，烘干装置801后设有干粉料收集装置812。打散机811后、烘干装置801前设有螺旋定量给料机813。通过打散机811的设置，将过滤装置6过滤分离得到的脱氨高铝滤饼打散为高铝料，便于增大烘干时的接触面积，提高烘干效率，节能降效。通过干粉料收集装置812的设置，可对干的高铝料进行收集储存，以便后续灵活处理。通过螺旋定量给料机813的设置，将打散的高铝料稳定、均匀、定量的输送至烘干装置801内，既避免扬尘污染环境，也避免高铝料的损失，确保高铝料的回收。
具体地如图1所示，还包括给料、球磨、筛分、转运过程产生的粉尘收集用的布袋收尘器10。通过布袋收尘器10的设置保证铝灰处理利用过程中气体的净化，避免污染环境。优选地，布袋收尘器10中的收尘料通过螺旋和提升机输往二次铝灰收集装置2。
本实施例利用无害化二次铝灰再生铝酸钙系统工作原理：
首先，二次铝灰的获取，具体如下：
第一步，一次铝灰进入干磨提铝系统1进行金属铝片和二次铝灰的分离和提取；
第二步，二次铝灰被收集至二次铝灰收集装置2中；
其次，二次铝灰的无害化处理，具体如下：
第三步，二次铝灰收集装置2中的二次铝灰经过计量螺旋机送至脱氨系统3中，在合适的工艺条件下其中的氮化铝与水充分反应，释放出氨气同时产生脱氨料浆，氨气被收集至集氨系统4被水吸收产生氨水，脱氨料浆被输送至分选装置5；
第四步，脱氨料浆经过分选装置5分离得到金属铝片和脱氨高铝料浆；
第五步，脱氨高铝料浆被泵送至过滤装置6，经过过滤装置6中的洗涤新水管道9输送洗涤新水，实现在线洗涤，过滤分离得到脱氨脱氟高铝滤饼(高铝料)和脱氨滤液，脱氨滤液被泵送至固化氟系统7，以最终将氟固定避免可溶性氟化物破坏生态环境，脱氨高铝滤饼高铝料通过皮带输送至铝酸钙生产系统8；
最后，无害化二次铝灰再利用生产铝酸钙，具体如下：
第六步，脱氨高铝滤饼高铝料被打散机811打散为高铝料湿粉；
第七步，高铝料湿粉通过螺旋定量给料机813被稳定、均匀、定量的输送至烘干装置801内；
第八步，高铝料湿粉在烘干装置801内利用烟气余热被烘干，得到高铝料干粉；烟气余热利用时，窑头空气冷却机804换热后的气体和窑尾旋风预热器805的热风混合，先经过旋风分离出粉尘和混合热气，混合热气然后进入脱硝装置806内经与氨水混合进行脱硝处理后得到脱硝热气，脱硝热气进入烘干机801内，与高铝料湿粉换热，最后换热后的气体经布袋除尘器收集粉尘后达标排放；
第九步，高铝料干粉被干粉料收集装置812收集储存，以便后续灵活处理；
第十步，干粉料收集装置812中的高铝料干粉与石灰粉(优选地，石灰粉的目数为80-120目)通过管链机按比例进入混料球磨机802中，进行混料研磨；
第十一步，研磨后的混合料先经过回转窑803窑尾设的旋风预热器805预热至800℃，氢氧化铝转化为γ型三氧化二铝，石灰石分解为二氧化碳和氧化钙，得到预热料；
第十二步，预热料进入回转窑803窑体内进行高温煅烧，在1200-1300℃高温下γ型三氧化二铝、α型三氧化二铝和氧化钙进行化学反应从而得到铝酸钙熟料；
第十三步，铝酸钙熟料最后通过空气冷却机804冷却得到铝酸钙产品；
至此，无害化二次铝灰再利用生产高质量的铝酸钙产品已被获得，本实施例还可对铝酸钙产品进一步粉磨、分装，具体如下：
第十四步，铝酸钙产品经粉磨装置808粉磨得到铝酸钙粉体，经分离分级机809筛选粒径合格的铝酸钙粉被筛出；
第十五步，粒径合格的铝酸钙粉被自动包装机810进行装袋处理得到袋装铝酸钙粉产品。
本实施例系统利用无害化二次铝灰节能生产回收了高品质的铝酸钙产品，并为后续其他回收产物的充分利用创造了极大的条件。由于进入铝酸钙生产系统的是无害化的二次铝灰，不含一次铝灰中的含氮物质、含氟物质和金属铝等物质，减少了铝酸钙的生产难度并保证了铝酸钙产品的品质，且在加热过程中避免了含氮物质和含氟物质与钙的结合对钙的消耗和热能损耗，同时避免了金属铝熔化时对热能的消耗，保护环境的同时达到了很好的节能降效效果。特别值得注意的是，通过管道将烘干装置801、空气冷却机804和旋风预热器805连接，使得烘干时可充分利用回转窑的烟气余热，减少热能消耗。另外，在无害化二次铝灰的获取过程中，首先在干磨提铝系统1上采用干磨的方式进行了第一次金属铝的提取，使得金属铝与二次铝灰分离，既获得了金属铝的回收且降低了后续二次铝灰无害化处理的难度，还避免了热处理方式提铝的热能消耗，节能降效。
实施例3一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法及系统的应用
首先对铝灰进行无害化处理，处理对象主要为秦皇岛市铝加工和再生铝生产过程产生的危险废物铝灰，铝灰原料中铝元素分布在金属铝30％左右，氮化铝20％左右，氧化铝50％左右，具体铝灰成分见表1。
表1铝灰原料成分表
Figure BDA0003357239780000161
经过对上述铝灰进行无害化处置，实现了铝灰的彻底无害化，经处理后获得的无害化二次铝灰，满足《危险废物鉴别标准GB 5085.3—2007》中一般固废标准，氟离子浸出浓度低于100mg/L。由于经过干磨提取了24％的金属铝，氮化铝和剩余的1％的金属铝水解为氢氧化铝，而氧化铝成分因为是稳定的α相，所以处理过程不发生化学转化，因此无害化二次铝灰的主要成分为氢氧化铝和氧化铝，是富含铝元素的高铝料。铝灰的投入与产出物料平衡表见表2。
表2铝灰的投入与产出物料平衡表
Figure BDA0003357239780000171
采用上述无害化二次铝灰进行一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法及系统的应用，得到了铝酸钙粉。无害化二次铝灰的投入与产出物料平衡表见表3，铝酸钙粉成分见表4，铝酸钙粉质量指标见表5。
表3无害化二次铝灰的投入与产出物料平衡表
Figure BDA0003357239780000172
通过表3可以看出，利用无害化二次铝灰再生铝酸钙获得率达到近70％，回收利用热气的烟气量可达30％多。
表4铝酸钙粉成分表
Figure BDA0003357239780000173
表5铝酸钙粉质量指标表
Figure BDA0003357239780000174
Figure BDA0003357239780000181
通过表4、5可以看出，利用无害化二次铝灰再生的铝酸钙质量较高，其中氧化铁含量不超过3％，氧化硅含量不超过9％，盐含量不超过0.06％，且其中的氟离子检测浸出浓度低于100mg/L，重金属离子低于检出下限。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法，其特征在于，无害化二次铝灰依次经过余热利用烘干处理、混料处理、预热处理、煅烧处理，得到铝酸钙。
2.根据权利要求1所述的一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法，其特征在于，所述煅烧处理后还有冷却处理。
3.根据权利要求2所述的一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法，其特征在于，所述余热利用烘干处理具体为：所述煅烧处理后产生的带余热气体与所述冷却处理后产生的换热气体经过旋风分离后得到的混合热气被利用进行烘干处理。
4.根据权利要求2所述的一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法，其特征在于，所述冷却处理后还有粉磨筛选处理。
5.根据权利要求1所述的一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法，其特征在于，所述余热利用烘干处理前还进行气体的脱硝处理。
6.根据权利要求5所述的一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法，其特征在于，所述脱硝处理时利用所述无害化二次铝灰在获取过程中脱氨产生的氨水进行处理。
7.根据权利要求6所述的一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法，其特征在于，所述获取过程包括干磨提铝处理获取金属铝和二次铝灰、二次铝灰无害化处理获得氨水、固氟污泥和无害化二次铝灰。
8.根据权利要求7所述的一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法，其特征在于，所述二次铝灰无害化处理包括水浸脱氨、湿磨脱氨、水洗脱氟、加药固氟。
9.一种采用权利要求1-8任一所述方法的利用无害化二次铝灰再生铝酸钙系统，其特征在于，包括铝酸钙生产系统(8)，所述铝酸钙生产系统(8)包括依次串联设置的烘干装置(801)、混料球磨机(802)、回转窑(803)，所述回转窑(803)窑头设有空气冷却机(804)、窑尾设有旋风预热器(805)，所述的烘干装置(801)、空气冷却机(804)、旋风预热器(805)通过管道连接。
10.根据权利要求9所述的一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙系统，其特征在于，所述旋风预热器(805)出气口处连接有脱硝装置(806)。
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