CN115254924A - 二次铝灰处理及资源化生产工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了二次铝灰处理及资源化生产工艺及设备，涉及固体废物处理技术领域，其中设备包括相互连接的第一反应器和第二反应器，所述第一反应器和所述第二反应器均连接有药剂罐和喷淋塔，所述第一反应器通过第一喷淋塔连接气体储存罐，所述第二反应器通过第二喷淋塔连接至烟囱，所述第一喷淋塔通过输送泵连接有液体储存罐，所述第二反应器通过密闭式传送带或隧道式干燥机连接破碎机。本发明能够解决现有技术中二次铝灰处理方法简单粗放、耗水且效率低、能耗大且有废气废渣产生且不能资源化利用等技术问题，具有可实现铝灰无害化、适应不同种类铝灰和工艺附加值更高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及固体废物处理技术领域，具体涉及二次铝灰处理及资源化生产工艺及设备。
背景技术
二次铝灰包括布袋除尘收集的二次铝灰和铝灰渣。二次铝灰是一次铝灰进行铝资源提取回收和加盐炼铝后产生的残渣，主要由铝、铝氧化物和氮化物、熔融盐等物质组成。不同地区和不同来源的二次铝灰各不相同，他们的铝含量，氮化铝含量和其他化合物的含量都各不相同，二次铝灰的含铝量通常在10％～20％。
铝灰具有资源浪费和造成环境危害的双重特性。铝灰中的有害组分主要为氟化盐、氯化盐以及氮化物。铝灰中的大量氮化铝，具有典型的高渗性和高活性，室温下即可与水反应，生成有毒有害、强烈刺激性气体散发，不仅会对人的健康产生影响，还会造成大气污染。铝灰中的氯化盐、氟化盐和重金属等物质具有一定的浸出毒性，这些有害元素进入土壤中易造成土壤的盐碱化和地下水污染。铝灰粒度极细，堆存、转运及处理过程容易扬起粉尘，造成粉尘污染。
填埋是铝灰的传统处理办法，据统计有90％以上的二次铝灰是直接堆放或填埋，不进行处理，还有一部分采用水洗法和熔融法等。填埋这种方法成本低，无需技术要求，是一种传统的粗放式处理方式，无法从根本上解决问题。水洗法效率较低，一套处理过程需要消耗大量的时间，二次铝灰的处理量有限，另外，水洗法的用水量比较大，通常水洗后尾水的处理会消耗大量的能源。熔融法需要消耗焦煤，而我国焦煤资源有限，有些国家和地区极其缺乏，并且炼焦过程会产生大量的污染。如果采用清洁能源，其生产成本相对较高。现有技术并没有实现二次铝灰的有效处理和再利用，都无法形成一个完整的工艺链和生态链。在处理过程中仍然有大量的废气和废渣产生，这些废气和废渣的资源化利用程度很低，无法带来附加值。
发明内容
针对现有技术中的二次铝灰处理方法简单粗放、耗水且效率低、能耗大且有废气废渣产生且不能资源化利用等技术问题，本发明提供了二次铝灰处理及资源化生产工艺及设备，可实现铝灰无害化、收集气体和氨水进行再利用，工艺附加值更高。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：二次铝灰处理设备，包括相互连接的第一反应器和第二反应器，所述第一反应器和所述第二反应器均连接有药剂罐和喷淋塔，所述第一反应器通过第一喷淋塔连接气体储存罐，所述第二反应器通过第二喷淋塔连接至烟囱，所述第一喷淋塔通过输送泵连接有液体储存罐，所述第二反应器通过密闭式传送带或隧道式干燥机连接破碎机。
可选地，所述第一反应器和所述第二反应器之间通过密闭式传送带连接，所述气体储存罐至少有一台。
可选地，所述第一反应器和所述第二反应器上均设有冷却水通道，所述密闭式传送带设有与所述冷却水通道连通的散热管道，所述液体储存罐至少有一台。
可选地，所述第一反应器与所述第一喷淋塔连接的管道上设有冷却换热器，所述冷却换热器与所述密闭式传送带的所述散热管道连通。
可选地，所述第一反应器和所述第二反应器均为双螺旋反应器，所述双螺旋反应器内设有水平安装的螺杆或桨叶轴，所述螺杆或所述桨叶轴由电机驱动，所述双螺旋反应器的上部设有出气口，所述出气口与所述第一喷淋塔连接，所述第一反应器连接上料机。
可选地，所述第一反应器和所述第二反应器均为立式搅拌反应器，内设框式搅拌桨，所述冷却水通道为夹套，所述第一反应器连接上料机。
可选地，所述气体储存罐连接至燃气发电机组或燃气处理设备，所述第一喷淋塔包括相互串联的喷淋塔一和喷淋塔二，所述第二喷淋塔包括相互串联的喷淋塔三和喷淋塔四。
本发明还提供二次铝灰处理工艺，采用所述的二次铝灰处理设备，包括开启第一反应器的冷却水通道的冷却水输送，向第一反应器内同时输送二次铝灰和液碱药剂，开启第一喷淋塔和第二喷淋塔，从第一反应器产生的气体进入所述第一喷淋塔，气体经过第一喷淋塔的净化处理后进入气体储存罐，第一反应器内反应一定时间后排出物料被密闭式传送带送入第二反应器，同时向第二反应器加入催化剂，所述第二反应器产生的气体进入所述第二喷淋塔，第二反应器排出的物料被密闭式传送带输送到破碎机中破碎。
可选地，还包括将所述第一喷淋塔内的液体送往液体储存罐。
可选地，还包括将所述第二反应器排出的物料在密闭式传送带或隧道式干燥机中进行加热干燥，经过所述第一反应器和第二反应器的冷却水被送至所述密闭式传送带的散热管道中。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)液碱药剂可有效消耗掉二次铝灰中的氮化铝，处理后的二次铝灰中的氮化铝大幅度降低，二次铝灰不再具有很高的活性，整体呈现稳定的状态，遇水不再反应，可达到国家建料环保标准；
(2)有效减少二次铝灰中的氯化物和氯离子的含量，处理后的二次铝灰中含有一定量的偏铝酸钠，因此处理后的二次铝灰自身的强度较高，是一种很好的骨料，可用于制作墙板和免烧砖等建材；
(3)二次铝灰的处理过程中产生大量可燃性气体：氨气、氢气、甲烷，通过喷淋塔吸收氨气形成氨水，生产出的氨水可用于脱硫脱硝，也可用于制碱，然后收集氢气和甲烷，再对其进行资源化利用，可对外作为工业用燃气输出；
(4)采用适用于浆态物料反应的反应器，处理效率更高，适用于不同种类的铝灰或二次铝灰，采用密闭式传送带输送处理后的二次铝灰，无气体泄漏，过程安全环保无污染。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更易于理解，提供部分较佳实施例，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例提出的二次铝灰处理设备的结构示意图。
附图标记：1、一号药剂罐；2、第一反应器；3、二号药剂罐；4、第二反应器；5、破碎机；6、铝灰渣储存库；7、一号液体储存罐；8、二号液体储存罐；9、喷淋塔一；10、喷淋塔二；11、气体储存罐；12、喷淋塔三；13、喷淋塔四；14、烟囱；15、燃气发电机组；16、燃气处理设备。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解术语的具体含义。
本发明实施例公开了二次铝灰处理设备，如图1所示，包括相互连接的第一反应器和第二反应器，第一反应器和第二反应器均连接有药剂罐和喷淋塔，药剂罐分别为一号药剂罐和二号药剂罐，分别装有不同的药剂；第一反应器通过第一喷淋塔连接气体储存罐，气体储存罐为拱顶立式储罐，气体储存罐至少有一台，第二反应器通过第二喷淋塔连接至烟囱，第一喷淋塔通过输送泵连接有液体储存罐，液体储存罐有两台，分别是一号液体储存罐和二号液体储存罐，第二反应器通过密闭式传送带或隧道式干燥机连接破碎机。破碎机通过输送带连接到铝灰渣储存库，铝灰渣被包装后待用。第一反应器和第二反应器之间通过密闭式传送带连接，第一反应器与第一喷淋塔之间连接的气体管道穿过该密闭式传送带，该气体管道上设有散热翅片。由于二次铝灰在和液碱药剂的反应中会放出热量，气体管道中的气体温度较高，可利用这部分热量加热密闭式传送带中输送的物料，起到节能和干燥物料的效果。
第一反应器和第二反应器上均设有冷却水通道，密闭式传送带设有与冷却水通道连通的散热管道。第一反应器与第一喷淋塔连接的管道上设有冷却换热器，冷却换热器与密闭式传送带的散热管道连通。
在一种实施方式中，第一反应器和第二反应器均为立式搅拌反应器，内设框式搅拌桨，框式搅拌桨由电机驱动，第一反应器和第二反应器上的冷却水通道为夹套，第一反应器连接上料机，第一反应器和第二反应器上均设有泄压阀。
在另一种实施方式中，第一反应器和第二反应器均为双螺旋反应器，双螺旋反应器内设有水平安装的螺杆或桨叶轴，螺杆或桨叶轴由防爆电机驱动，双螺旋反应器的上部设有出气口，出气口上还设有泄压阀，出气口与第一喷淋塔连接，第一反应器连接上料机。
气体储存罐连接至燃气发电机组或燃气处理设备，第一喷淋塔包括相互串联的喷淋塔一和喷淋塔二，喷淋塔一和喷淋塔二上均设有泄压阀，喷淋塔一和喷淋塔二的下部均设有氨水浓度检测仪，当氨水浓度达到阈值后即开启支路将氨水送往液体储存罐，喷淋塔的输送泵连接至喷淋塔上部液体入口，输送泵也与液体储存罐连接，当喷淋塔内的液位降低到预设液位后，开始向喷淋塔内补充工业用水，第二喷淋塔包括相互串联的喷淋塔三和喷淋塔四。喷淋塔四的排气口设有气体浓度检测仪，实时监测排放气体的组分，做到达标排放，若超标即向设备运行控制台报警。
本发明还提供二次铝灰处理工艺，采用所述的二次铝灰处理设备，包括开启第一反应器的冷却水通道的冷却水输送，向第一反应器内同时输送二次铝灰和液碱药剂，液碱药剂的主要成分为氢氧化钠溶液或烧碱溶液，液体药剂可以用管道送入反应器，开启第一喷淋塔和第二喷淋塔，从第一反应器产生的气体进入第一喷淋塔，气体经过第一喷淋塔的净化处理后进入气体储存罐，第一反应器内反应一定时间后排出物料被密闭式传送带送入第二反应器，同时向第二反应器加入催化剂，催化剂为硫酸、碳酸钙或碳酸钠中的一种或多种，第二反应器产生的气体进入第二喷淋塔，第二反应器排出的物料被密闭式传送带输送到破碎机中破碎。当第一喷淋塔内的液体浓度达到阈值后，自动将第一喷淋塔内的液体送往液体储存罐。当第二喷淋塔中的喷淋塔四的排气口气体浓度超标时，将第二反应器产生的气体送往应急水池，暂停第一反应器的上料操作。
将第二反应器排出的物料在密闭式传送带或隧道式干燥机中进行加热干燥，经过第一反应器和第二反应器的冷却水被送至密闭式传送带的散热管道中。使得处理后的二次铝灰在进入破碎机前降低了含水率，同时也利用了二次铝灰处理产生的反应热，第一反应器产生的气体在进入喷淋塔一之前被冷却，改善了气体在喷淋塔中的吸收效果。
以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.二次铝灰处理设备，其特征在于，包括相互连接的第一反应器和第二反应器，所述第一反应器和所述第二反应器均连接有药剂罐和喷淋塔，所述第一反应器通过第一喷淋塔连接气体储存罐，所述第二反应器通过第二喷淋塔连接至烟囱，所述第一喷淋塔通过输送泵连接有液体储存罐，所述第二反应器通过密闭式传送带或隧道式干燥机连接破碎机。
2.根据权利要求1所述的二次铝灰处理设备，所述第一反应器和所述第二反应器之间通过密闭式传送带连接，所述气体储存罐至少有一台。
3.根据权利要求2所述的二次铝灰处理设备，所述第一反应器和所述第二反应器上均设有冷却水通道，所述密闭式传送带设有与所述冷却水通道连通的散热管道，所述液体储存罐至少有一台。
4.根据权利要求3所述的二次铝灰处理设备，所述第一反应器与所述第一喷淋塔连接的管道上设有冷却换热器，所述冷却换热器与所述密闭式传送带的所述散热管道连通。
5.根据权利要求4所述的二次铝灰处理设备，所述第一反应器和所述第二反应器均为双螺旋反应器，所述双螺旋反应器内设有水平安装的螺杆或桨叶轴，所述螺杆或所述桨叶轴由电机驱动，所述双螺旋反应器的上部设有出气口，所述出气口与所述第一喷淋塔连接，所述第一反应器连接上料机。
6.根据权利要求4所述的二次铝灰处理设备，所述第一反应器和所述第二反应器均为立式搅拌反应器，内设框式搅拌桨，所述冷却水通道为夹套，所述第一反应器连接上料机。
7.根据权利要求1至6任一项所述的二次铝灰处理设备，所述气体储存罐连接至燃气发电机组或燃气处理设备，所述第一喷淋塔包括相互串联的喷淋塔一和喷淋塔二，所述第二喷淋塔包括相互串联的喷淋塔三和喷淋塔四。
8.二次铝灰处理工艺，其特征在于，采用权利要求1至7任一项所述的二次铝灰处理设备，包括开启第一反应器的冷却水通道的冷却水输送，向第一反应器内同时输送二次铝灰和液碱药剂，开启第一喷淋塔和第二喷淋塔，从第一反应器产生的气体进入所述第一喷淋塔，气体经过第一喷淋塔的净化处理后进入气体储存罐，第一反应器内反应一定时间后排出物料被密闭式传送带送入第二反应器，同时向第二反应器加入催化剂，所述第二反应器产生的气体进入所述第二喷淋塔，第二反应器排出的物料被密闭式传送带输送到破碎机中破碎。
9.根据权利要求8所述的二次铝灰处理工艺，还包括将所述第一喷淋塔内的液体送往液体储存罐。
10.根据权利要求8或9所述的二次铝灰处理工艺，还包括将所述第二反应器排出的物料在密闭式传送带或隧道式干燥机中进行加热干燥，经过所述第一反应器和第二反应器的冷却水被送至所述密闭式传送带的散热管道中。
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2022
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