CN114536511A

CN114536511A - 一种二次铝灰资源化的处置方法

Info

Publication number: CN114536511A
Application number: CN202210147855.1A
Authority: CN
Inventors: 郭荣
Original assignee: Guangzhou Paian Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Guangzhou Paian Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2022-02-18
Filing date: 2022-02-18
Publication date: 2022-05-27

Abstract

本发明公开了一种二次铝灰资源化的处置方法，在二次铝灰中加入铝灰资源化处置药剂，进行脱氨固氟处理，并对反应产生的气体进行收集；加入发泡剂三皂苷和铵盐硫酸铵，通过浮选工艺分离出有用的铜、钛、铝金属；加入重金属螯合剂螯合重金属；压滤出灰渣；灰渣中加入水泥、河沙，混合后压制成型，得到免烧砖胚。本发明通过药剂处置的方式，在较低的成本、较短的流程快速实现了脱氮、固氟、脱金属，以及氨气、氢气的回收利用，处理后的灰渣可以直接压制成免烧砖，有效实现了二次铝灰的无害化处理及资源化利用，资源化利用高，能耗小，且不会造成新的环境污染，为废弃物—废铝灰的资源化利用开辟了一种合理有效的途径，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

一种二次铝灰资源化的处置方法

技术领域

本发明涉及铝灰再利用技术领域，具体涉及一种二次铝灰资源化的处置方法。

背景技术

我国每年产生的铝灰已超过200万吨，铝灰被定义为危险废物后，传统的粗放式处理方式已不可行。当前，我国对铝灰的处理主要集中在金属铝的回收，与国外相比仍处于起步阶段，特别是对于二次铝灰至今尚缺乏先进，成熟，高效的处理技术。由于二次铝灰金属铝铝含量低，杂质成分复杂，处理成本高，综合利用困难，现阶段的处置方式存在巨大的环境风险，急需规范化的管理和处置。然而，由于此前企业对此关注较少，加上国内处理处置能力还没有完全配套，铝灰渣处理处置面临诸多问题，给企业和监管部门带来不小的挑战。

铝灰主要成分为金属铝和铝氧化物，其中金属铝含量可达10-70％。铝灰按照处理程度的不同可分为一次铝灰和二次铝灰。当前，我国对一次铝灰的处理主要集中在金属铝的回收，二次铝灰作为一次铝灰提铝后的剩余物，对二次铝灰通常采用无害化处理，缺乏有效的资源回收利用，极易污染环境。

传统二次铝灰采用火法处置，能耗高，产品利用价值低。传统的二次铝灰用作水泥的材料，或火法处置铝灰，能耗大，产生二次烟气污染环境，资源化利用低，设备投资大，产生烟气容易形成二次污染等。

二次铝灰除含有氧化铝之外，还含有氮化铝、氟化物、重金属等有毒有害物质，根据名列国家危险废物名录(2021年版)，二次铝灰是一种危险废弃物。目前国内对二次铝灰的无害化处理、资源化处置模式尚未普及，技术研宄方面也有所欠缺，很多企业仍是以堆存或填埋的方式处理二次铝灰，既浪费了资源，又污染了环境，与当今绿色发展的理念极不相称。且堆存的二次铝灰遇水会产生反应，释放氨气和氢气，造成空气污染，受潮受热容易引起火灾；可溶性氟化物遇水易造成水污染等。

申请号为202110447162.X的专利文献中公开了一种铝灰终灰制备烧结砖的方法，申请号为202110001970.3的专利文献中公开了一种基于铝灰砖制备装置的铝灰砖制备方法，但是这些技术方案均未能合理地对氟化物、重金属等有害物质进行无害化处理，直接制砖存在安全隐患。

发明内容

针对上述问题，本发明的首要目的是提供一种二次铝灰资源化的处置方法，实现二次铝灰的高效率脱氮固氟、重金属脱除、灰渣制砖资源化利用，同时实现氨气、氢气的回收利用。

一种二次铝灰资源化的处置方法，包括如下步骤：

(1)在二次铝灰中加入铝灰资源化处置药剂，进行脱氨固氟处理，并对反应产生的气体进行收集；

(2)加入发泡剂三皂苷和铵盐硫酸铵，搅拌之下通过浮选工艺分离出有用的铜、钛、铝金属；

(3)加入重金属螯合剂，螯合重金属；

(4)压滤出灰渣，将螯合重金属分离出来；

(5)灰渣中加入水泥、河沙，混合后压制成型，得到免烧砖胚。

优选地，步骤(1)中，所述铝灰资源化处置药剂，按重量百分比计，包括1％-10％的碳酸钠、0.1％-10％的碳酸氢钠、5％-20％的熟石灰、0.5％-2％的生石灰、1％-10％的氯化钠、0.5％-5％的硝酸钠、0.5％-2％的碳酸肼、0.1％-2％的有机胺，余量为水。

优选地，步骤(1)中，先将二次铝灰磨细后再加入铝灰资源化处置药剂。

优选地，步骤(1)中，将二次铝灰加入到设有气体回收装置的旋转反应器，加入所述铝灰资源化处置药剂，使二次铝灰与所铝灰资源化处置药剂在运行的旋转反应器中发生反应，并通过气体回收装置对反应产生的气体进行收集。

优选地，步骤(1)中收集的气体为氨气、氢气、水蒸气的混合物，经干燥、氨气分解后得到符合工业使用要求的氢气。

优选地，步骤(2)中，所述发泡剂三皂苷的添加量为反应物总质量的0.01％～0.05％，铵盐硫酸铵的添加量为反应物总质量的1％～10％。

优选地，步骤(3)中，所述重金属螯合剂为二甲基二硫代氨基甲酸钠，添加量为反应物总质量0.5％～5％。

优选地，步骤(5)中，所述水泥的添加量为反应物总质量的30～50％，所述河沙的添加量为反应物总质量的10～30％。

优选地，步骤(5)中，压制成型的压力为20-25MPa，保压时间为2～3min。

优选地，步骤(5)压制成型后，将所述免烧砖坯蒸养养护，养护时间为15～20h，养护温度为70～100℃，养护湿度为70～90％RH。

优选地，所述免烧砖坯蒸养养护期间蒸出的盐可以回收利用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过药剂处置的方式，在较低的成本、较短的流程快速实现了脱氮、固氟、脱金属，以及氨气、氢气的回收利用，处理后的灰渣可以直接压制成免烧砖，有效实现了二次铝灰的无害化处理及资源化利用，且不会造成新的环境污染，符合产业发展的政策。

2、本发明通过铝灰资源化处置药剂产生氨气混合气体，并对气体进行回收处理；同时对可溶性氟化物进行了有效固氟处理；所有微量重金属均已络合形成不溶于水的螯合物，不会对水源造成污染；而灰渣和水泥可以混合制成灰渣砖铺路，或作为二级公路的回填土，资源化利用高，能耗小。

3、本发明处置方法操作过程简单，对处置设备的要求较低，生产能耗低；药剂原料廉价易得，处置成本较低；可以使工业企业在较低成本解决二次铝灰中氮化铝、可溶性氟化物、重金属的无害化处理，大幅降低了铝灰处理难度与处理成本，提高了二次铝灰的资源回收利用率，避免了铝灰堆放对地下水、土壤的污染。

4、本发明通过药剂处置产生的气体主要为氨气、氢气、水蒸气，该气体可以进一步干燥、分解成氢气，生成的氢气纯度较高，可以符合工业使用需求，避免了二次烟气污染的同时，可以直接销售氢气产生经济效益。

5、本发明巧妙利用了二次铝灰中的氧化硅、氧化铝、氧化铁与铝灰资源化处置药剂中的生石灰、熟石灰、碳酸钠、碳酸氢钠的协同作用来提高免烧砖的综合性能，养护后的免烧砖的抗压强度可达25MPa以上，抗折强度可达15MPa以上。

6、本发明在对二次铝灰进行无害化处理的同时，可以生产出较高纯度的氢气、性能良好的免烧砖，为企业创造直接的经济效益，既减少了废铝灰造成的环境污染、改善周边地区的环境治理，又为废弃物—废铝灰的资源化利用开辟了一种合理有效的途径，具有显著的经济效益和社会效益。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种二次铝灰资源化的处置方法，包括如下步骤：

(1)将二次铝灰磨细后，二次铝灰加入到设有气体回收装置的旋转反应器，加入铝灰资源化处置药剂进行脱氨固氟处理，使二次铝灰与所铝灰资源化处置药剂在运行的旋转反应器中发生反应，并通过气体回收装置对反应产生的气体进行收集；

(2)加入总体系重量0.03％的发泡剂三皂苷，和5％的铵盐硫酸铵，搅拌之下通过浮选工艺分离出有用的铜、钛、铝金属；

(3)加入总体系重量3％的重金属螯合剂二甲基二硫代氨基甲酸钠，螯合重金属；

(4)压滤出灰渣，将螯合重金属分离出来；

(5)灰渣中加入40％水泥、20％河沙，混合后压制成型，得到免烧砖胚；压制成型的压力为20-25MPa，保压时间为2～3min；

(6)将所述免烧砖坯蒸养养护，养护时间为15～20h，养护温度为70～100℃，养护湿度为70～90％RH；养护期间蒸出的盐可以回收利用。

具体地，步骤(1)中，磨细后残渣的粒径≤100目。

具体地，步骤(1)中，所述铝灰资源化处置药剂，按重量百分比计，包括5％的碳酸钠、5％的碳酸氢钠、15％的熟石灰、1.5％的生石灰、6％的氯化钠、3％的硝酸钠、1.5％的碳酸肼、1.5％的有机胺，余量为水。

具体地，步骤(1)中收集的气体为氨气、氢气、水蒸气的混合物，经干燥、氨气分解后得到符合工业使用要求的氢气。

具体地，步骤(5)中所述水泥为普通硅酸泥水泥，所述水泥标号为32.5R。

经测试，实施例1中养护后的免烧砖的抗压强度26.15MPa，抗折强度15.93MPa。

实施例2：

本实施例2与实施例1的不同之处仅在于：

步骤(1)中，包括7％的碳酸钠、7％的碳酸氢钠、15％的熟石灰、1.5％的生石灰、5％的氯化钠、3％的硝酸钠、1.5％的碳酸肼、1.5％的有机胺，余量为水；

步骤(2)中，所述发泡剂三皂苷的加入量为0.04％，铵盐硫酸铵的加入量为6％；

步骤(3)中，所述重金属螯合剂二甲基二硫代氨基甲酸钠的加入量为4％；

步骤(5)中，所述水泥的加入量为30％，河沙的加入量为10％。

经测试，实施例2中养护后的免烧砖的抗压强度26.73MPa，抗折强度15.41MPa。

实施例3：

本实施例3与实施例1的不同之处仅在于：

步骤(1)中，所述铝灰资源化处置药剂，按重量百分比计，包括1％的碳酸钠、10％的碳酸氢钠、20％的熟石灰、0.5％的生石灰、1％的氯化钠、0.5％的硝酸钠、0.5％的碳酸肼、0.1％的有机胺，余量为水；

步骤(2)中，所述发泡剂三皂苷的加入量为0.01％，铵盐硫酸铵的加入量为10％；

步骤(3)中，所述重金属螯合剂二甲基二硫代氨基甲酸钠的加入量为0.5％；

步骤(5)中，所述水泥的加入量为30％，河沙的加入量为10％。

经测试，实施例3中养护后的免烧砖的抗压强度25.91MPa，抗折强度15.43MPa。

实施例4：

本实施例4与实施例1的不同之处仅在于：

步骤(1)中，包括10％的碳酸钠、0.1％的碳酸氢钠、5％的熟石灰、2％的生石灰、10％的氯化钠、5％的硝酸钠、2％的碳酸肼、2％的有机胺，余量为水；

步骤(2)中，所述发泡剂三皂苷的加入量为0.05％，铵盐硫酸铵的加入量为1％；

步骤(3)中，所述重金属螯合剂二甲基二硫代氨基甲酸钠的加入量为5％；

步骤(5)中，所述水泥的加入量为50％，河沙的加入量为30％。

经测试，实施例4中养护后的免烧砖的抗压强度25.27MPa，抗折强度15.18MPa。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、组合、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种二次铝灰资源化的处置方法，其特征在于：包括如下步骤：

(2)加入发泡剂三皂苷和铵盐硫酸铵，通过浮选工艺分离出有用的铜、钛、铝金属；

(3)加入重金属螯合剂，螯合重金属；

(4)压滤出灰渣；

2.根据权利要求1所述的一种二次铝灰资源化的处置方法，其特征在于：步骤(1)中，包括1％-10％的碳酸钠、0.1％-10％的碳酸氢钠、5％-20％的熟石灰、0.5％-2％的生石灰、1％-10％的氯化钠、0.5％-5％的硝酸钠、0.5％-2％的碳酸肼、0.1％-2％的有机胺，余量为水。

3.根据权利要求1所述的一种二次铝灰资源化的处置方法，其特征在于：步骤(1)中，先将二次铝灰磨细后再加入铝灰资源化处置药剂。

4.根据权利要求1所述的一种二次铝灰资源化的处置方法，其特征在于：步骤(1)中，将二次铝灰加入到设有气体回收装置的旋转反应器，加入所述铝灰资源化处置药剂，使二次铝灰与所铝灰资源化处置药剂在运行的旋转反应器中发生反应，并通过气体回收装置对反应产生的气体进行收集。

5.根据权利要求1～3任一所述的一种二次铝灰资源化的处置方法，其特征在于：步骤(1)中收集的气体为氨气、氢气、水蒸气的混合物，经干燥、氨气分解后得到符合工业使用要求的氢气。

6.根据权利要求1所述的一种二次铝灰资源化的处置方法，其特征在于：步骤(2)中，所述发泡剂三皂苷的添加量为反应物总质量的0.01％～0.05％，铵盐硫酸铵的添加量为反应物总质量的1％～10％。

7.根据权利要求1所述的一种二次铝灰资源化的处置方法，其特征在于：步骤(3)中，所述重金属螯合剂为二甲基二硫代氨基甲酸钠，添加量为反应物总质量0.5％～5％。

8.根据权利要求1所述的一种二次铝灰资源化的处置方法，其特征在于：步骤(5)中，所述水泥的添加量为反应物总质量的30～50％，所述河沙的添加量为反应物总质量的10～30％。

9.根据权利要求1所述的一种二次铝灰资源化的处置方法，其特征在于：步骤(5)中，压制成型的压力为20-25MPa，保压时间为2～3min。

10.根据权利要求1所述的一种二次铝灰资源化的处置方法，其特征在于：步骤(5)压制成型后，将所述免烧砖坯蒸养养护，养护时间为15～20h，养护温度为70～100℃，养护湿度为70～90％RH。