CN116103509A - 一种铝灰的资源化利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铝灰的资源化利用方法，包括以下步骤：在碱性催化剂及加热的作用下，使铝灰发生水解反应，对水解反应后得到的产物进行分离，得到铝灰水解液和滤渣，进一步地对滤渣进行筛分，得到粗颗粒铝灰和细颗粒铝灰，粗颗粒铝灰为粒径小于40目的固相颗粒，细颗粒铝灰为粒径大于或等于40目的固相颗粒。铝灰水解液经净化后，用于吸收水解反应产生的废气，获取第一回收液，利用第一回收液制备碳酸钠和/或氯化铵；利用粗颗粒铝灰回收金属铝；利用细颗粒铝灰制备硅铝酸钠和/或分子筛、以及氢氧化镁。在上述铝灰的资源化利用方法中，通过对铝灰水解后的产物分成铝灰水解液、粗颗粒铝灰和细颗粒铝灰三部分分别处理和回收，使铝灰得到充分回收处理。

Description

一种铝灰的资源化利用方法

技术领域

本领域属于金属废料资源回收利用技术领域，具体涉及一种铝灰的资源化利用方法。

背景技术

对金属铝进行铸造、精炼、合金化等高温熔炼过程中熔体表面产生的漂浮物称为铝灰渣，又叫白铝灰、一次铝灰。将铝灰渣(一次铝灰)通过物理或化学方法回收铝后形成的残渣为二次铝灰(以下将铝灰渣与一次铝灰简称为铝灰)。铝灰渣/二次铝灰是一种产量大、污染严重的工业废渣，2021版国家危险废物名录已将铝灰渣及二次铝灰列为危险废物。铝灰渣(一次铝灰)成分较为简单，主要成分为金属铝和氧化铝。二次铝灰成分相对复杂，除含有金属铝、氧化铝，还含有氮化铝、碳化铝、其他金属氧化物、非金属氧化物及金属助溶剂(氯化钠、氯化钾、氟化钠等盐类)。

目前的处理方式为：一次铝灰通过加入助溶剂高温搅拌，回收其中的金属铝，一次铝灰提取金属铝的工艺已相当成熟，市场上有成熟的提取设备；而二次铝灰的处理方式主要以堆存、填埋和初级资源化为主，容易对环境造成重大污染。尽管目前有少量企业利用铝灰制备铝酸钙、氧化铝、氢氧化铝、净水剂或陶粒，但铝灰的成分复杂，含有多种金属元素及其他有害元素，这些物料的存在加大了对铝灰进行回收利用的难度，使得通过铝灰制得的目标产品质量不稳定。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题和不足，本发明提供了一种铝灰的资源化利用方法，以提高铝灰的资源重复利用率，进而减少铝灰日益增长堆积所造成的环境污染以及资源浪费的问题。

本发明提供一种铝灰的资源化利用方法，包括以下步骤：在碱性催化剂及加热的作用下，使铝灰发生水解反应，对水解反应后得到的产物进行分离，得到铝灰水解液和滤渣，进一步地对滤渣进行筛分，得到粗颗粒铝灰和细颗粒铝灰，粗颗粒铝灰为粒径小于40目的固相颗粒，细颗粒铝灰为粒径大于或等于40目的固相颗粒。利用铝灰水解液制备碳酸钠和/或氯化铵，利用粗颗粒铝灰回收金属铝，利用细颗粒铝灰制备硅铝酸钠、分子筛、氢氧化镁中的至少一种。其中，氢氧化镁加热后可制备得到氧化镁。

在上述铝灰的资源化利用方法中，通过对铝灰水解后的产物分成铝灰水解液、粗颗粒铝灰和细颗粒铝灰三部分分别处理和回收，使铝灰得到充分回收处理，并且采用分步处理铝灰的方法也使利用铝灰制得的产物较为纯净，可直接售卖或被二次使用。此外，本方案采用碱性水解的方式能够使铝灰原料在较低温度下发生有效的物料转化，而无须引入煅烧的步骤，由此，可以使铝灰资源化利用的全过程的反应温度都处于较低的水平，能够达到节能降耗的效果。

优选地，碱性催化剂包括钠盐。

优选地，钠盐包括碳酸氢钠、碳酸钠中的至少一种。

优选地，碱性催化剂由碳酸氢钠、碳酸钠按照以下质量比组成，碳酸氢钠：碳酸钠＝4～10:1。

优选地，按质量比计算，碱性催化剂的加入量为铝灰质量的0.1％～5.0％。

碱性催化剂的加入大大缩短了对铝灰的水解时间。铝灰中的氮化铝的水解会产生氨气，氨气易溶于水中形成铵根离子，碱性催化剂中的碳酸钠可以水解出大量游离-OH离子，提升反应体系的pH值，从而促进铵根离子转化成氨气溢出。而碱性催化剂中的碳酸氢钠解离出的碳酸氢根与铵根离子结合，可降低铵根离子转换为氨气溢出的温度。进一步地，氨气的溢出又有助于促进氮化铝的水解向正向移动(生成氢氧化铝和氨气的方向)，进而促进水解反应的发生，提高水解反应速率，缩短反应时间。

优选地，在碱性催化剂的作用下，在标准大气压下，使铝灰在90.0～99.9℃下发生水解反应。

优选地，在标准大气压下，铝灰在90.0～99.9℃下发生水解反应的时间为30～120分钟。

在上述铝灰的水解反应中，碱性催化剂碳酸氢钠的存在，使得反应在加热的条件下有二氧化碳气体的溢出，二氧化碳的溢出使得水解反应在90.0～99.9℃(标准大气压下)下就能产生升腾状态，促使氨气及苯系物更有效气化溢出。得到更洁净的铝灰水解液。

利用所述铝灰水解液制备碳酸钠和/或氯化铵的步骤为：对所述铝灰水解液进行净化后，通入所述水解反应产生的废气，获取第一回收液，利用第一回收液制备碳酸钠和/或氯化铵。

优选地，对第一回收液进行以下处理：向第一回收液中通入二氧化碳，然后对由此形成的第一沉淀物进行加热，制得碳酸钠。

优选地，对第一回收液进行以下处理：向第一回收液中通入二氧化碳，然后取用由此得到的溶液作为第二回收液，将第二回收液冷却至0～15℃，最后向第二回收液中加入氯化钠，由此制得氯化铵。

优选地，对第一回收液进行以下处理：向第一回收液中通入二氧化碳，然后取用由此得到的溶液作为第二回收液，将第二回收液加热浓缩至氯化铵接近饱和，趁热滤除沉淀物后，加入氯化钠，冷却析出氯化铵，由此制得氯化铵。

优选地，收集完氯化铵剩余的溶液，继续用于吸收水解反应后产生的废气。

利用第一回收液效仿侯氏制碱法制备碳酸钠和氯化铵，可以避免水解铝灰产生的氨气对环境造成污染，且制备形成的碳酸钠可以重复利用于铝灰的水解反应中，氯化铵可以售卖，减少处理铝灰的原料成本的同时还可以产生经济效益。

铝灰水解反应后得到的铝灰水解液含有大量的氯化物(氯化钠、氯化钾)、氟化钠、少量的重金属离子以及酚类物质。因此还需对铝灰水解液进行净化处理以去除铝灰水解液中的大部分杂质。

优选地，对铝灰水解液进行如下净化步骤：向铝灰水解液中投入含钙化合物和/或含镁化合物，接着将由此形成的沉淀过滤除去(除去水解液中的氟离子)，然后再向反应体系中通入二氧化碳，过滤除去反应体系中的不溶物。在上述过程所形成的沉淀物主要为氟化钙和/或氟化镁。

优选地，在净化步骤中，对于除去不溶物后得到的溶液，利用活性炭吸附溶液中的酚类物质。

对铝灰水解液进行上述净化处理步骤可以依次去除铝灰水解液中的氟离子、重金属离子以及酚类物质，使最后得到的溶液杂质较少，因此可以进一步向其中溶入氯化钠后制成废气吸收液，用于废气处理。

优选地，对经过净化步骤之后的溶液，向其中加入氯化钠，使氯化钠溶解度达到饱和状态，制成废气吸收液。

优选地，利用废气吸收液吸收铝灰水解产生的废气，获取第一回收液，利用第一回收液制备碳酸钠和/或氯化铵。

优选地，利用废气吸收液获取第一回收液包括以下步骤：对铝灰水解反应所产生的废气冷却，利用废气吸收液吸收废气中的氨气，对吸收液进行油水分离，收集溶液上层的苯系物，静置吸收液，收集溶液下层的苯系物，以剩余的溶液中层作为第一回收液回收利用。

优选地，对铝灰水解反应所产生的废气冷却后，利用废气吸收液在密闭的废气吸收塔中对废气进行洗涤、吸收。

铝灰水解产生的废气含有大量的氨气、少量苯系物、可燃气体等。废气经冷却系统冷却后，被废气吸收液吸收，在这过程中氨气会溶于废气吸收液中，苯系物重新液化，剩余未被吸收的可燃气体经焚烧后达标排放。对于苯系物，因为饱和氯化钠溶液的盐析作用，苯系物在水中溶解度降低，并分层明显，处于吸收液的上层与下层，进行油水分离后，收集溶液上层得到上层苯系物，主要成分为苯、甲苯、乙苯、二甲苯，进一步继续将吸收液静置，收集溶液下层得到下层苯系物，主要成分为氯苯、苯胺，上层苯系物和下层苯系物皆可作为粗苯售卖。剩余的溶液中层为吸收了大量氨气的饱和氯化钠溶液，可作为第一回收液用于制备碳酸钠与氯化铵。

优选地，对粗铝灰颗粒进行以下处理：利用炒灰机回收粗颗粒铝灰中的金属铝。

优选地，对细颗粒铝灰进行以下处理：

S1.将细颗粒铝灰加入碱液中，以使细颗粒铝灰溶解并使其中的铝元素转化为溶液中的铝酸根；

S2.向溶液中加入硅酸盐，以使溶液中的铝酸根转化为硅铝酸盐胶状物；

S3.使硅铝酸盐胶状物发生晶化，制得硅铝酸钠和/或分子筛；其中碱液和/或硅酸盐中含有钠元素、钾元素中的至少一种。

在上述S1中，细颗粒铝灰加入碱液的反应中，收集反应过程中释放的氢气。由此收集得到的氢气可作为锅炉燃气，或进行纯化后可出售。

优选地，在细颗粒铝灰加入碱液发生反应前，还包括对细铝灰颗粒进行除铁的步骤。

优选地，在S2中，在向溶液加入硅酸盐前，还包括利用氧化钙对溶液进行前处理的步骤；其具体步骤为：向溶液中加入氧化钙后，搅拌30～40分钟，静置1～2小时后，用滤孔直径为10μm的滤材对溶液进行过滤，除去溶液中的固体物。

优选地，硅铝酸盐胶状物发生晶化的条件是，晶化温度为80～120℃，晶化时间为3～12小时。

优选地，在S2中，硅酸盐的加入量满足，在向溶液中加入硅酸盐后得到的混合液中，按照摩尔比计算，K⁺：Na⁺＝0.1～10。当K⁺和Na⁺的摩尔比满足该条件时，利用硅铝酸盐胶状物制备得到的为A3分子筛。

优选地，在所述S2中，硅酸盐的加入量满足，在向溶液中加入所硅酸盐后得到的混合液中，K元素的含量小于1g/L。当碱液和硅酸盐形成的混合液中含K元素小于1g/L时，利用硅铝酸盐胶状物制备得到的硅铝酸钠或A4分子筛。

优选地，对上述制得的A4分子筛进行处理，以使A4分子筛转化为A5分子筛：将A4分子筛加入氯化钙溶液进行离子交换，得到所述A5分子筛。通过本方法可以通过对铝灰的回收制备A5分子筛，从而拓宽的铝灰回收的资源利用多样性。

优选地，在S1中，碱液的用量满足，形成溶液后，按摩尔比计算，OH-：M＝1.1～2.5：1，其中，M表示金属离子。

优选地，在S1中，将细颗粒铝灰加入碱液中，产生第二沉淀物，对第二沉淀物进行后续回收处理：将第二沉淀物加入酸液，反应20～30分钟，控制pH在0.5～1.0之间，由此形成的混合物中包括第三沉淀物和第三回收液，利用第三沉淀物制备硅酸盐，利用第三回收液制备氢氧化镁。在上述利用第三沉淀物制备的硅酸盐可用于对细铝灰颗粒处理的步骤S2中。

优选地，利用第三回收液制备氢氧化镁的步骤包括：步骤一，向第三回收液中加入铁单质，弃去不溶物，以保留的清液为第四回收液；步骤二，调节第四回收液的酸碱度，至其pH＝7.8～8.0，弃去不溶物，以保留的清液为第五回收液；步骤三，调节第五回收液的酸碱度，至其pH＝10.5，此时形成的不溶物即为产物氢氧化镁；步骤四，将收集氢氧化镁后的剩余溶液蒸发，收集析出的无机盐。无机盐主要为硫酸钠和/或氯化钠(根据加入的酸液而定)。

优选地，利用第三沉淀物制备硅酸盐的步骤为：向第三沉淀物中加入氢氧化钠和/或氢氧化钾溶液，并加入适量的石英砂和水，在高压0.7～0.8MPa下反应25～35分钟，过滤，弃去不溶物，得到硅酸盐溶液，硅酸盐溶液蒸干溶剂后得到硅酸盐。硅酸盐溶液或硅酸盐可用于上述对细铝灰颗粒中的步骤S2中，即与铝酸根反应以制备硅铝酸钠和/或分子筛。

优选地，在步骤S3中，使硅铝酸盐胶状物发生晶化后，将过滤掉晶化固体的溶液进行加热浓缩，冷却，回收析出碱固体。在本方案中，析出的碱固体为氢氧化钠和/或氢氧化钾，可用于步骤S1细颗粒铝灰与碱液的反应中、以及利用第三沉淀物制备硅酸盐的反应中。

第三回收液中含有大量的金属离子，本方案通过分步调节回收液的pH值并且结合铁单质的应用，可以分步去除溶液中的金属离子并回收氢氧化镁沉淀。将氢氧化镁加热后可制备得到氧化镁。第三回收液经过去除其中的金属离子后，得到的回收液可以进一步地用于回收无机盐，无机盐为硫酸钠和/或氯化钠，其中氢氧化镁和无机盐(氯化钠)可用于铝灰水解液的处理。第三沉淀物进一步回收后可制备硅酸盐，而硅酸盐又可进一步用于本方案的其他步骤。上述对第三回收液和第三沉淀物的进一步回收处理，充分实现了对铝灰回收利用的资源效益最大化。

综上，在本发明所提供的铝灰的资源化利用方法具有以下有益技术效果：

1.资源回收利用率高，采用本发明所提供的资源化利用方法对铝灰进行资源回收，可以达到98％以上的资源回收率，能够显著提高铝灰废料资源的经济效益。

2.可以将铝灰转化为多种可化工原料或燃料，能够缓解多个应用上述化工原料或燃料的行业的原料压力及能源压力。

3.本发明提供的资源化利用方法处理过程中产生的多种中间产物或产物都可以重复回用于本方案中的某些处理步骤中或可直接销售，可以节约铝灰的处理成本以及创造一定的经济效益，并且无二次污染、对环境友好，具有极大的环保意义和经济意义。

4.在本方案中，所有步骤的处理温度皆在300℃以下，能源消耗少，且所有步骤的反应过程的压力也不高，对处理的设备要求不高，无需采用特殊设备，由此可以降低铝灰回收处理的能耗和成本，提高铝灰回收处理的经济效益。

附图说明

图1为本发明的中铝灰处理工艺的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

参照图1，本实施例对铝灰的处理流程如下：

水解处理：粉碎铝灰，将粉碎后的铝灰加入水、碳酸氢钠/碳酸钠催化剂(按质量比计算，铝灰：碳酸氢钠/碳酸钠催化剂：水＝100：2：400)在95℃下发生水解反应48分钟，对反应后的产物进行过滤、筛分，得到铝灰水解液、粗颗粒铝灰(小于40目的固体颗粒)、细颗粒铝灰(大于40目的固体颗粒)。然后分别利用上述铝灰水解液、粗颗粒铝灰、细颗粒铝灰进行下述的制程A、制程B、制程C。

制程A.

步骤A.1，对铝灰水解液进行如下净化步骤：向铝灰水解液中加入氯化钙溶液，接着将由此形成的沉淀过滤除去(除去水解液中的氟离子，沉淀主要为氟化钙)，然后向反应体系中通入二氧化碳，沉淀多余的钙离子以及其他重金属离子，过滤掉反应体系中的不溶物，接着加入活性炭吸附溶液中酚类物质，然后向溶液中加入氯化钠，使氯化钠溶解度达到饱和状态，制成废气吸收液；

步骤A.2，对铝灰水解反应所产生的废气进行冷却，利用步骤A.1中的废气吸收液吸收废气，对吸收液进行油水分离，收集溶液上层的苯系物，静置吸收液，收集溶液下层的苯系物，剩余的溶液中层为吸收了大量氨气的饱和氯化钠溶液，以剩余的溶液中层作为第一回收液回收利用；接着向第一回收液中通入二氧化碳，形成第一沉淀物，第一沉淀物为碳酸氢钠，碳酸氢钠经加热后制得碳酸钠，将收集完碳酸氢钠的溶液作为第二回收液，将第二回收液冷却至0～15℃，最后向第二回收液中加入氯化钠，析出氯化铵沉淀，由此制得氯化铵，过滤分离出氯化铵，剩余溶液继续用于吸收废气；或将第二回收液加热浓缩至溶液中的氯化铵接近饱和，趁热滤除沉淀物后，加入氯化钠，冷却析出氯化铵，由此制得氯化铵，过滤分离出氯化铵，剩余溶液继续用于吸收废气。该步骤得到的碳酸钠可以作为碱性催化剂用于上述铝灰的水解反应中；且该步骤中分离出来的甲烷、氢气等可燃气体可焚烧后合规排放。

制程B.

利用炒灰机回收粗颗粒铝灰中的金属铝。

制程C.

将去除铁后的细铝灰颗粒加入到碱液中反应30分钟，以将细颗粒铝灰中的铝元素转化为溶液中的铝酸根，加水至溶液中的铝酸根为1.0～2.0mol/L，得到含铝酸根溶液和第二沉淀物，其中，溶液中的氢氧根离子与细颗粒铝灰中的金属离子的摩尔比为1.25：1，对含铝酸根溶液和第二沉淀物进行下述制程C1、C2，制程C1和制程C2可以同时进行。

制程C1，将氧化钙加入到上述含铝酸根的溶液中以去除溶液的氟离子及其他杂质离子(氧化钙的加入量为含铝酸根溶液的0.1wt％～0.5wt％)，搅拌30分钟后，静置1小时，用滤孔直径为10μm的滤材滤除溶液中的固体物质后，向除去固体物质的溶液加入硅酸盐以形成混合液，搅拌使溶液中的铝酸根转化为硅铝酸盐胶状物，将硅铝酸盐胶状物在98℃晶化5小时，过滤、洗涤、干燥、粉碎，制得硅铝酸钠和/或分子筛，其中，碱液和/或硅酸盐中含有钾、钠元素中的至少一种，按照摩尔比计算，当混合液中的K⁺：Na⁺＝0.1～10时，晶化产物为A3分子筛，当混合液中含K元素小于1g/L时，得到硅铝酸钠和/或A4分子筛，进一步将A4分子筛加入氯化钙溶液进行离子交换，得到A5分子筛。在本制程C1中，使硅铝酸盐胶状物发生晶化后，对将过滤掉晶化固体的溶液进行加热浓缩，冷却，回收析出碱固体，析出的碱固体为氢氧化钠和/或氢氧化钾，可用于制程C中细颗粒铝灰与碱液的反应中、以及制程C21利用第三沉淀物制备硅酸盐的反应中。

制程C2，将第二沉淀物加入到盐酸溶液中，控制酸碱度，使其pH＝0.5～1.0，由此形成的混合物中包括第三沉淀物和第三回收液，对第三沉淀物和第三回收液进行下述制程C21、C22；

制程C21,

向第三沉淀物中加入氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液，并加入适量的石英砂和水，在高压0.7～0.8MPa下反应30分钟，过滤，弃去不溶物，得到硅酸盐溶液，硅酸盐溶液蒸干溶剂后得到硅酸盐；可以将硅酸盐溶液或硅酸盐用于制程C1，硅酸盐与铝酸根反应以制备硅铝酸钠和/或分子筛中。

制程C22,

步骤C22.1，向第三回收液中加入铁单质以去除溶液中的金属镍、金属铜等比铁活性差的金属，弃去不溶物，以保留的清液为第四回收液；

步骤C22.2，调节第四回收液的酸碱度，至其pH＝7.8～8.0以沉淀溶液中的铝离子、铁离子、锌离子，收集不溶物，以保留的清液为第五回收液；对本步骤中不溶物，可利用氢氧化钠溶液将其溶解，得到的溶解液(溶解液中的金属离子主要为铝离子)并入制程C1的含铝酸根溶液中。

步骤C22.3，调节第五回收液的酸碱度，至其pH＝10.5以沉淀溶液中的镁离子，此时形成的不溶物即为产物氢氧化镁；氢氧化镁进一步加热后得到氧化镁；

步骤C22.4，将收集氢氧化镁后的剩余溶液蒸发，收集析出的无机盐。无机盐主要为氯化钠。

实施例2

在实施例1所提供的铝灰的资源化利用方法中，在制程C1中，对其所采用的硅酸盐种类及其用量的进行调整，能够通过调整反应体系中的K⁺和Na⁺的比例，以调整产物的组成。在本实施例中，参照实施例1提供的铝灰的资源化利用方法，本实施例以通过调整在制程C1中的所使用的硅酸盐种类及其用量，从而以反应体系中的K⁺和Na⁺(摩尔比)的比例作为变量(如表1所示)，设置不同的处理组，以对铝灰进行回收处理。在本实施例中，以用于进行制程C的细颗粒铝灰的质量为Mc0，以制程C结束后所制得的硅铝酸钠和/或分子筛的质量为Mc1，制程C的反应得率计算方式为：(Mc1/Mc0)×100％。

本实施例所设置的各处理组在制程C的反应产物种类及反应得率为如表1所示。

表1.实施例2各处理组的设置情况及其制程C1的产出情况

由表1可以看到，本方案可以通过调整制程C1中的K⁺和Na⁺的摩尔比，可以制备得到不同的产物，可根据不同客户需求制备不同的产品。且在表1的处理1A中，制程C1中不含K⁺。

实施例3

参照实施例1提供的铝灰的资源化利用方法，本实施例以在铝灰水解反应步骤中采用的碱性催化剂的组分组成作为变量，设置不同的处理组，加入等量的催化剂，在同等条件下以对铝灰进行水解试验。水解结束后测定氮化铝的降解量。本实施例各处理组所采用的碱性催化剂的组分及其配比(质量比)如表2所示，除此以外，各处理组在铝灰回收处理的过程中所采用的物料以及工艺流程步骤均与实施例1铝灰水解反应步骤保持一致。对于铝灰，因铝灰中含有大量的氮化铝，铝灰水解反应中氮化铝的水解反应为主要反应，因此本实施例中通过比较铝灰中氮化铝的降解率高低来评估不同催化剂对铝灰的水解效果。

表2.本实施例各处理组及其所采用的碱性催化剂的组分组成

处理组别	碱性催化剂组成(质量比)
		处理1B	碳酸氢钠：碳酸钠＝5：1
处理2B	碳酸氢钠：碳酸钠＝1：1
		处理3B	采用碳酸氢钠作为单组分碱性催化剂
处理4B	采用碳酸钠作为单组分碱性催化剂
		处理5B	采用氢氧化钠作为单组分碱性催化剂
处理6B	采用氢氧化镁作为单组分碱性催化剂
		处理7B	不添加催化剂

本实施例各处理组对应的铝灰中氮化铝降解率统计如表3所示。

表3.实施例2各处理组的铝灰中氮化铝降解率统计情况

由以上表2以及表3可以看出，处理1B和处理2B中采用碳酸氢钠/碳酸钠的组合催化剂时，氮化铝的降解效率达到97％以上，说明碳酸氢钠/碳酸钠的组合催化剂对铝灰的降解效果最好。当采用单组分催化剂，如处理3B中单独使用碳酸氢钠和处理4B中单独使用碳酸钠作为催化剂，氮化铝的降解效率分别降低到90％和93％。当采用强碱性催化剂如处理5B中的氢氧化钠，会导致水解反应过程过于剧烈，不利用对反应的把控、以及会增加水解反应产生的废气的收集难度。当采用其他碱性催化剂如处理6B中的氢氧化镁，对氮化铝的降解效率仅为88.5％，而不使用催化剂时，参考处理7B，氮化铝的降解效率仅为82.5％。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属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，但这些修改或替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种铝灰的资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

在碱性催化剂及加热的作用下，使铝灰发生水解反应，对水解反应后得到的产物进行分离，得到铝灰水解液和滤渣，进一步地对滤渣进行筛分，得到粗颗粒铝灰和细颗粒铝灰，所述粗颗粒铝灰为粒径大于40目的固相颗粒，所述细颗粒铝灰为粒径小于或等于40目的固相颗粒；利用所述铝灰水解液制备碳酸钠和/或氯化铵；利用所述粗颗粒铝灰回收金属铝；利用所述细颗粒铝灰制备硅铝酸钠、分子筛、氢氧化镁中的至少一种。

2.如权利要求1所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于：所述碱性催化剂包括钠盐，按质量比计算，所述碱性催化剂的添加量为铝灰质量的0.1～5.0％。

3.如权利要求2所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于：所述钠盐包括碳酸氢钠、碳酸钠中的至少一种。

4.如权利要求3所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于：所述碱性催化剂由碳酸氢钠、碳酸钠按照以下质量比组成，碳酸氢钠：碳酸钠＝1～10:1。

5.如权利要求1所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于：在所述碱性催化剂的作用下，在标准大气压下，使所述铝灰在90.0～99.9℃下发生所述水解反应。

6.如权利要求1所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于，利用所述铝灰水解液制备碳酸钠和/或氯化铵的步骤为：对所述铝灰水解液进行净化后，通入所述水解反应产生的废气，获取第一回收液，利用所述第一回收液制备碳酸钠和/或氯化铵。

7.如权利要求6所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于，对所述第一回收液进行以下处理：

向所述第一回收液中通入二氧化碳，然后对由此形成的第一沉淀物进行加热，制得所述碳酸钠。

8.如权利要求6所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于，对所述第一回收液进行以下处理：向所述第一回收液中通入二氧化碳，然后取用由此得到的溶液作为第二回收液，将所述第二回收液冷却至0～15℃，最后向所述第二回收液中加入氯化钠，由此制得所述氯化铵。

9.如权利要求6所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于，对所述第一回收液进行以下处理：向所述第一回收液中通入二氧化碳，然后取用由此得到的溶液作为第二回收液，将所述第二回收液加热浓缩至溶液中的氯化铵接近饱和，趁热滤除沉淀物后，加入氯化钠，冷却析出氯化铵，由此制得所述氯化铵。

10.如权利要求6所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于，对所述铝灰水解液进行如下净化处理步骤：向所述铝灰水解液中投入含钙化合物和/或含镁化合物，接着将由此形成的沉淀过滤除去，然后再向反应体系中通入二氧化碳，过滤除去反应体系中的不溶物，再利用活性炭吸附溶液中的酚类物质，滤除活性炭即得。

11.如权利要求1所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于，对所述细颗粒铝灰进行以下处理：

S1.将所述细颗粒铝灰加入碱液中，以使所述细颗粒铝灰中的铝元素转化为溶液中的铝酸根；

S2.向所述溶液中加入硅酸盐，以使溶液中的铝酸根转化为硅铝酸盐胶状物；

S3.使所述硅铝酸盐胶状物发生晶化，制得硅铝酸钠和/或分子筛；

其中，所述碱液和/或所述硅酸盐中含有钠元素、钾元素中的至少一种。

12.如权利要求11所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于：所述硅铝酸盐胶状物发生晶化的条件是，晶化温度为80～120℃，晶化时间为3～12小时。

13.如权利要求11所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于：在所述S2中，在向所述溶液中加入所述硅酸盐后得到的混合液中，按照摩尔比计算，K⁺：Na⁺＝0.1～10。

14.如权利要求11所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于：在所述S2中，在向所述溶液中加入所述硅酸盐后得到的混合液中，K元素的含量小于1g/L。

15.如权利要求14所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于，所述分子筛包括A4分子筛，对所述A4分子筛进行处理，以使所述A4分子筛转化为A5分子筛：

将所述A4分子筛加入氯化钙溶液进行离子交换，得到所述A5分子筛。

16.如权利要求11所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于：在所述S1中，所述碱液的用量满足，形成溶液后，按摩尔比计算，OH^-：M＝1.1～2.5：1，其中，所述M表示金属离子。

17.如权利要求11所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于，在所述S1中，将所述细颗粒铝灰加入所述碱液中，产生第二沉淀物，对所述第二沉淀物进行后续回收处理：将所述第二沉淀物加入酸液，反应20～30分钟，调节pH至0.5～1.0之间，由此形成的混合物中包括第三沉淀物和第三回收液，利用所述第三沉淀物制备硅酸盐，利用所述第三回收液制备氢氧化镁。

18.如权利要求17所述铝灰的资源化利用方法，其特征在于，利用所述第三回收液制备氢氧化镁的步骤包括：

步骤一，向所述第三回收液中加入铁单质，弃去不溶物，以保留的清液为第四回收液；

步骤二，调节所述第四回收液的酸碱度，至其pH＝7.8～8.0，弃去不溶物，以保留的清液为第五回收液；

步骤三，调节所述第五回收液的酸碱度，至其pH＝10.5，此时形成的不溶物即为产物氢氧化镁。

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