CN116408329A - 一种铝灰无害化处理和再利用工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种铝灰无害化处理和再利用工艺，铝灰为含有单质金属铝和氮化铝的混合物，包括：进行磨粉和精细筛分并形成二次铝灰，二次铝灰的颗粒为60目以上；将二次铝灰和除尘灰分别置于煅烧炉内并在氧气催化环境下直接燃烧，利用直接燃烧产生的热量使所述煅烧炉的炉温升温并达到600℃至1300℃的反应温度；在反应温度下继续增加催化氧气量进行化学反应，二次铝灰中的氮化铝转化为：气态的氮气和氮氧化物，以及固态的氧化铝；分离并收集固体成品和反应烟气，对所述反应烟气进行环保检测和处理后排放。本发明实现铝灰从危险废物转化成产品的目的，氧化铝产品成为多种工业原材料，过程和成品均无毒无害。
Description
技术领域
本发明涉及环保和废物回收领域，尤其涉及一种铝灰无害化处理和再利用工艺。
背景技术
铝是仅次于钢的世界第二大金属。二次铝灰是铝渣热回收的残留物，其中含有少量的金属铝和碳化铝、氮化铝、氧化铝，以及氯化钠和氯化钾熔剂的混合体，在潮湿环境中会释放出易燃和有害气体，遇水，遇酸，遇碱会发生强烈反应。因此，《国家危险废物名录（2021年版）》进一步明确了铝灰的危废属性。2020年我国经铝渣氧化烧损丢失的金属铝超过200万吨，价值400多亿，同时又产生了大量的危废。为此生态环境部要求中国有色金属工业协会再生分会会同固管中心、环科院对铝灰进行污染控制技术规范研究，其中铝灰渣无害化处置后主要成分为三氧化二铝，可成为耐火材料、透水砖、净水剂、铝酸钙等产品的优质原料。
二次铝灰和除尘灰作为危险废物，众所周知的处理方式有湿法和火法两种途径，湿法是利用二次铝灰遇水反应的特性，将二次铝灰与水充分反应释放出氨气、氢气等物质，再对产品加热烘干煅烧得到三氧化二铝等产品；火法是将氧化钙与铝灰混合后通过水泥回转窑烧结成铝酸钙产品。湿法处理反应流程过长和物质转化复杂，如氨气收集难、能耗高、氢气易爆炸等；火法做铝酸钙存在铝灰中的氮化铝未彻底转化，当再次使用时，氮化铝潮解再次释放氨气影响产品品质和污染环境。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是将成分复杂多样的铝灰，用高效率、低成本的方法从具有危险属性的危废转化为产品，实现低成本、高转化率、节约能源、减少污染排放。
本发明提供了一种铝灰无害化处理和再利用工艺，所述铝灰为含有单质金属铝和氮化铝的混合物，所述工艺包括物理筛分工艺部分和化学提炼工艺，其中：所述物理筛分工艺部分包括：
步骤1：进行磨粉和精细筛分并形成二次铝灰，所述二次铝灰的颗粒为60目以上；
所述化学提炼工艺部分包括：
步骤2：将所述二次铝灰和除尘灰分别置于煅烧炉内并在氧气催化环境下直接燃烧，利用直接燃烧产生的热量使所述煅烧炉的炉温升温并达到600℃至1300℃的反应温度；
步骤3：在所述反应温度下继续增加催化氧气量进行化学反应，所述二次铝灰中的所述氮化铝转化为：气态的氮气和氮氧化物，以及固态的氧化铝，反应方程式如下：
步骤4：分离并收集固体成品和反应烟气，对所述反应烟气进行环保检测和处理后排放。
本发明提供了一种铝灰无害化处理和再利用工艺，其对铝灰进行加工和筛分既筛出可用的铝单质，同时得到作为后续反应的60目以上颗粒的二次铝灰，后在氧气催化的条件下直接燃烧，无需外部燃料提供能源并避免了二次污染和杂质的混入，其在催化剂的条件下，并在设定的氧气和温度工艺条件下，实现高效转化，氮气转化率高，相应氧化铝产品成分高，污染小，后续可经检测后直接排放，无需再增加高额的环保设备，实现无害化处理并获得可利用的氧化铝材料。
作为进一步的改进，所述铝灰来源于铝合金熔炼生产所产生的废渣，所述废渣包含单质金属铝和碳化铝、氮化铝、氧化铝，以及氯化钠和氯化钾熔剂，所述除尘灰来源于除尘器收集的粉末，在所述步骤1之前，所述废渣经初步筛分出单质金属铝。
作为进一步的改进，所述步骤1中，所述二次铝灰中单质金属铝含量3%至5%，所述二次铝灰中还加入氧化钙催化剂。
作为进一步的改进，所述氮化铝中的氮元素大部分转化为氮气其余转化为氮氧化物，所述氮气的转化率为95%至98%，所述氮化铝以相应的转化率转化为氧化铝，所述固体成品中氧化铝的含量为15%至75%。
作为进一步的改进，所述步骤2中的所述煅烧炉的炉温包括：室温和生产余温两种初始温度，在所述煅烧炉的炉温为室温时，提供点火设备并点燃所述二次铝灰，在所述煅烧炉的炉温为生产余温时，所述二次铝灰在所述生产余温下自行受热燃烧，所述生产余温为所述固体成品的残余热渣所保留的温度，所述生产余温为600℃至1000℃。
作为进一步的改进，在所述步骤1中，所述二次铝灰的颗粒为120目以上，在所述步骤2中的所述反应温度为1000℃至1300℃。
作为进一步的改进，在所述步骤3中加入氧化钙，所述固体成品中的氧化铝包括惰性氧化铝和再生α-氧化铝。
作为进一步的改进，所述二次铝灰还含有氟离子废物，所述固体成品中含有氟化钙。
作为进一步的改进，所述步骤2和所述步骤3的所用时间一共为6至8小时，所述氧气的纯度为90%以上且输送量为20m³/小时。
作为进一步的改进，在所述步骤2中，所述二次铝灰占70-90%，相应所述除尘灰占10-30%，在所述煅烧炉内首先铺一层所述二次铝灰，再铺一层所述除尘灰，然后在所述煅烧炉内进行燃烧。
本发明的方法无需复杂的化学反应过程、无需高昂的设备成本的无害化转化工艺；开发的最新技术在将二次铝灰、收尘灰和氧化钙合适配比后，利用热渣引燃混合物后催化燃烧，二次铝灰中的微量铝再次燃烧产生极高温度的有利条件，能在短时间内将氮化铝彻底转化成三氧化二铝和氮气。该方法不需要燃料和外购材料；处理量大、转化效率高、成本低廉，无废水排放，无氨气产生，烟气经过治理达标排放；成品有效成分含量高、低杂质，氧化铝具有活性，能够为更多领域提供可用原料。将二次铝灰中的氮化铝转化为氧化铝和去除除尘灰的燃烧特性，即实现了将铝灰从危险废物转化成产品的目的，产品成为“再生氧化铝”等，后续该产品不管用于制作任何产品，都是无毒无害的。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的工艺流程图；
图2是本发明的一个较佳实施例的铝灰无害化处理工艺流程图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1至图2所示，本发明提供了一种铝灰无害化处理和再利用工艺，所述铝灰为含有单质金属铝和氮化铝的混合物，所述工艺包括物理筛分工艺部分和化学提炼工艺，其中：所述物理筛分工艺部分包括：
步骤1：进行磨粉和精细筛分并形成二次铝灰，所述二次铝灰的颗粒为60目以上；
所述化学提炼工艺部分包括：
步骤2：将所述二次铝灰和除尘灰分别置于煅烧炉内并在氧气催化环境下直接燃烧，利用直接燃烧产生的热量使所述煅烧炉的炉温升温并达到600℃至1300℃的反应温度；
步骤3：在所述反应温度下继续增加催化氧气量进行化学反应，所述二次铝灰中的所述氮化铝转化为：气态的氮气和氮氧化物，以及固态的氧化铝，反应方程式如下：
步骤4：分离并收集固体成品和反应烟气，对所述反应烟气进行环保检测和处理后排放。
本发明提供了一种铝灰无害化处理和再利用工艺，其对铝灰进行加工和筛分既筛出可用的铝单质，同时得到作为后续反应的60目以上颗粒的二次铝灰，后在氧气催化的条件下直接燃烧，无需外部燃料提供能源并避免了二次污染和杂质的混入，其在催化剂的条件下，并在设定的氧气和温度工艺条件下，实现高效转化，氮气转化率高，相应氧化铝产品成分高，污染小，后续可经检测后直接排放，无需再增加高额的环保设备，实现无害化处理并获得可利用的氧化铝材料。
作为进一步的改进，所述铝灰来源于铝合金熔炼生产所产生的废渣，所述废渣包含单质金属铝和碳化铝、氮化铝、氧化铝，以及氯化钠和氯化钾熔剂，所述除尘灰来源于除尘器收集的粉末，在所述步骤1之前，所述废渣经初步筛分出单质金属铝。
作为进一步的改进，所述步骤1中，所述二次铝灰中单质金属铝含量3%至5%，所述二次铝灰中还加入氧化钙催化剂。
作为进一步的改进，所述氮化铝中的氮元素大部分转化为氮气其余转化为氮氧化物，所述氮气的转化率为95%至98%，所述氮化铝以相应的转化率转化为氧化铝，所述固体成品中氧化铝的含量为15%至75%。
作为进一步的改进，所述步骤2中的所述煅烧炉的炉温包括：室温和生产余温两种初始温度，在所述煅烧炉的炉温为室温时，提供点火设备并点燃所述二次铝灰，在所述煅烧炉的炉温为生产余温时，所述二次铝灰在所述生产余温下自行受热燃烧，所述生产余温为所述固体成品的残余热渣所保留的温度，所述生产余温为600℃至1000℃。
作为进一步的改进，在所述步骤1中，所述二次铝灰的颗粒为120目以上，在所述步骤2中的所述反应温度为1000℃至1300℃。
作为进一步的改进，在所述步骤3中加入氧化钙，所述固体成品中的氧化铝包括惰性氧化铝和再生α-氧化铝。
作为进一步的改进，所述二次铝灰还含有氟离子废物，所述固体成品中含有氟化钙。
作为进一步的改进，所述步骤2和所述步骤3的所用时间一共为6至8小时，所述氧气的纯度为90%以上且输送量为20m³/小时。
作为进一步的改进，在所述步骤2中，所述二次铝灰占70-90%，相应所述除尘灰占10-30%，在所述煅烧炉内首先铺一层所述二次铝灰，再铺一层所述除尘灰，然后在所述煅烧炉内进行燃烧。
本发明的方法无需复杂的化学反应过程、无需高昂的设备成本的无害化转化工艺；开发的最新技术在将二次铝灰、收尘灰和氧化钙合适配比后，利用热渣引燃混合物后催化燃烧，二次铝灰中的微量铝再次燃烧产生极高温度的有利条件，能在短时间内将氮化铝彻底转化成三氧化二铝和氮气。该方法不需要燃料和外购材料；处理量大、转化效率高、成本低廉，无废水排放，无氨气产生，烟气经过治理达标排放；成品有效成分含量高、低杂质，氧化铝具有活性，能够为更多领域提供可用原料。将二次铝灰中的氮化铝转化为氧化铝和去除除尘灰的燃烧特性，即实现了将铝灰从危险废物转化成产品的目的，根据危险废物鉴别标准（GB5085-2007）固态产品成为无毒害的“再生氧化铝”等，排放气体绝大部分为氮气，可以经普通检测后直接排放，后续该产品不管用于制作任何产品，都是无毒无害的。
下文中的名词的功能说明：
| 序号 | 设备名称 | 功能说明 |
| 1 | 炒灰机 回转炉 | 回收热灰中的金属铝。 |
| 2 | 风选机 | 将粉末铝灰中的金属铝和粉末通过自循环风机，将比重轻的粉末收集在旋风除尘器中，成为煅烧粉末；比重大的颗粒铝从设备底部流出来，再次利用。 以及二次破碎从冷灰桶下来的无害化颗粒，方便外售。 |
| 3 | 高温煅烧炉 | 利用二次铝灰自发热的特性，将炉内的物料升高温至1100℃，在此高温下，氮化铝可以95%以上转化为三氧化二铝和氮气，实现将危废转化固废的目的。 |
| 4 | 冷却系统 | 对高温铝灰和二次铝灰进行快速降温的系统设备。 |
| 5 | 除尘系统 | 采用旋风和布袋除尘器、脱硝装置，将生产环节中的有害物质和固体颗粒物有效收集、处置后达标排放。 |
| 6 | 存料仓 | 采用钢结构制作10-16m³的密封料仓，存储待生产和外购物料。 |
本发明一个实施例的生产工艺如下：
1、生产工艺流程
本项目生产工艺：冷热铝灰经过铝灰机或者回转炉回收金属铝，然后进入冷却系统进行冷却和筛分，筛分后的二次铝灰除铁后经过破碎筛分机，多次将铝和粉末分离，得到含铝量≤5%的二次铝灰；将二次铝灰和除尘灰合适配比，经过高温回转炉煅烧脱氮、加入氧化钙固氟等无害化处理后，从炉内出来的无害化后的物料经过冷却和分级，最终得到合格成品，该成品主要成份为三氧化二铝，用做建筑材料、耐火材料和净水剂等领域的原材料。
（1）炒灰工序：
将熔铝炉内出来的热铝灰经刮渣进入渣锅，用叉车运送至炒灰机或者回转炉，以铝灰渣自燃放出的热量进行熔炼，炒灰温度控制在700~800℃，停留时间0.1-0.3h，回收的铝通过渣斗下部的开孔流至模具，自然冷却定型得铝锭。渣斗内余下的热灰不必移换，采用叉车将渣斗送入自动密闭倾翻机再倒入冷灰桶降温冷却，冷却后的铝灰直接通过冷灰桶后段的筛分机进行筛分，筛分出颗粒铝与细灰，粒径较大的颗粒铝返回炒灰机进一步回收金属铝，剩余细灰即二次铝灰采用自动输送设备送至无害化系统待进一步处理。炒灰工序视项目运行需要，可以自行增减。
（2）二次铝灰破碎筛分工序
二次铝灰未经破碎和筛分工序，含铝量约为8-20%左右，常温下为粉末、颗粒和不规则形状的块状混合物，尺寸范围也不定型；颜色呈现灰色、灰白色、黑色或者黑灰色等不一而足；无气味或者有刺激性氨气味道。
二次铝灰先经过球磨机破碎，该设备利用筒体旋转带动二次铝灰和钢球一起旋转，转速20-40转/分钟，钢球与二次铝灰相互碰撞、碾压和敲击，金属铝在外力作用下，改变外形尺寸，而二次铝灰中的氧化物会被破碎成更小尺寸的粉末，然后筛分得到铝颗粒和粒径60-120目以下的粉末，粉末含铝量5-7%左右，铝颗粒再次重熔利用。
粒径60-120目以下的粉末输送至雷蒙磨机，进行风选粉磨。该设备利用高速滚子（转速500-1440转/分钟）和紧密配合的滚道，通过鼓风机将进入设备内部的粉末吹起来，进入滚子和滚道组成的研磨、破碎通道，下部的铲刀再次将落入设备底部的物体铲起研磨和破碎，直至较为彻底分开铝颗粒外面的包裹物（如氧化铝、氮化铝等不一而足的铝灰本身的化合物成份），其中比重大的铝颗粒（此铝颗粒含粉末，比重范围2.0-2.7g/mm³，含铝量70-95%）从设备底部流出来重熔利用。
而粒径120目以上的粉末通过鼓风机产生风力向设备上部流去，设备上部设置有转速可以调节的分析机（电机带动按照一定密度排布的叶片旋转，比重大的物料被分析机撞击回到设备内部，比重轻的物料通过风力作用通过分析机进入旋风除尘器进行沉降收集、待用），通过调节分析的转速，得到煅烧工艺所需的粉末（能够满足高效燃烧的粉末粒径为150-1000目），该粉末从收尘器下部富集流出，待输送至煅烧炉内进行无害化转化。
最终该粉末含铝量3-5%左右，粒径150-1000目，它去除了绝大部分金属铝，且将剩余的二次铝灰充分破碎，并将二次铝灰中易产生危废特征的物质（包含但不限于：氮化铝、碳化铝、氟化物等）和氧化铝分开、粒径变小、活性增大，满足与氧气发生剧烈氧化反应的条件。
氮化铝能够被充分氧化燃烧是二次铝灰无害化转化的关键，是技术核心。
（3）二次铝灰无害化处理（技术包：技术细节怎么保护）
CaO（俗称生石灰）、二次铝灰、除尘器收集的粉末通过自动设备输送至铝灰无害化系统的10T煅烧炉，进行脱氮和固氟。
①脱氮
控制10T煅烧炉的温度（1000-1100℃）、空气流量等，使铝灰中的氮化铝（AlN）在高温条件下发生氧化反应，在设定氧含量及温度的工艺条件下使铝灰中的氮元素90%以上转化成氮气，其余氮元素转化为氮氧化物NxOy。反应方程式如下：
②固氟
投入10T煅烧炉中的固氟剂CaO等使细铝灰中的可溶性氟元素发生固氟反应，转化为不溶性的氟化物。固氟后的无害化细铝灰倒转热灰进入密闭式灰斗，采用叉车将灰斗送入自动密闭倾翻机再倒入冷灰筒，降温后的无害化粉末作为混凝土路面砖、耐火材料的原料使用。
③冷却
将无害化转化完成的热粉末从煅烧炉内用铸铁锅装好，然后通过液压翻倒机倒入冷灰桶，通过在筒体外喷晒冷却水，将筒体内通过的高温粉末的温度降低到可以直接装入吨袋或者存入料仓备用。
（4）无害化粉末成品
经过上述处理工艺得到的粉末，作为产品准备外售给建筑材料、耐火材料和净水剂厂商。
未经处理的二次铝灰各成份含量：Al：3-5%；三氧化二铝：30-40%；AlN：15-30%；剩余杂质；
经过处理好的无害化成品含量：三氧化二铝：75-80%；剩余杂质。
在本发明有选的实施例中，所提供的铝灰无害化处理和再利用工艺，将CaO、细铝灰、除尘器收集的粉末通过自动设备输送至铝灰无害化系统的进行脱氮和固氟，固氟工艺是利用氧化钙与游离态的氟离子生成稳定态的氟化钙，去除产品毒性。控制装置的温度（1000-1100℃）、空气流量等，使铝灰中的氮化铝（AlN）在高温条件下发生氧化反应，在设定氧含量及温度的工艺条件下使铝灰中的氮元素95%以上转化成氮气，其余氮元素转化为氮氧化物NxOy。
本发明不需要天然气；转化成本低。利用铝灰渣中残存的3-5%单质铝，和经加工的二次铝灰自发热产生高温进行处置。无需外部热源输入，能耗低。工艺流程短，装置紧凑，安全及可靠性高，处理现场无废水、无氨气。产生的烟气部位集中，便于收集处置。烟气经过治理，完全达标排放，氮氧化物产生很少，基本不需或者简单治理即可达标排放。产成品经检测无反应性、毒性和燃烧性，可在耐火材料、透水砖、陶瓷材料和净水剂等领域进行实际应用和销售。
相应的，与本发明工艺相配套的一种铝灰无害化处理和再利用设备系统，其包括位于煅烧系统内的煅烧装置、冷却筛分装置和、除尘装置，设备系统内处理的铝灰为含有单质金属铝和氮化铝的混合物，其还包括：位于所述煅烧系统上游的磨粉系统，位于各装置之间的自动化密封输送管路装置，和自动化控制器，所述自动化密封输送管路装置与所述自动化控制器相信号驱动控制连接；所述磨粉系统内具有：二次磨粉精细筛分装置和位于下游的风选装置，所述铝灰经所述二次磨粉精细筛分装置处理后成为粉末，所述粉末经风力输送设备输送至所述风选装置，穿过所述风选装置并在下部富集流出的所述粉末为粒径为60目以上的二次铝灰，所述二次磨粉精细筛分装置和所述风选装置分别与所述自动化控制器相信号驱动控制连接；所述二次铝灰经所述自动化密封输送管路装置输送至所述煅烧装置的上方，所述煅烧装置的上方布置有若干个上料仓，所述上料仓分别接收和存储通过所述自动化密封输送管路装置输送的除尘灰和所述二次铝灰，若干个所述上料仓与所述自动化控制器相信号驱动控制连接并获得不同的上料速度，以使所述二次铝灰和所述除尘灰向所述煅烧装置间隔上料并分别置于所述煅烧装置内；位于所述煅烧系统外部的制气站与所述自动化控制器相信号驱动控制连接，所述制气站同所述煅烧装置相连并提供氧气，在氧气催化环境下所述二次铝灰和所述除尘灰直接燃烧产生热量至所述煅烧装置的炉温升温并达到600℃至1300℃的反应温度，所述煅烧装置和其内部的温控器分别与所述自动化控制器相信号驱动控制连接；所述自动化控制器的内部具有计时器，在所述反应温度下并计时经过设定的反应时间，所述自动化控制器信号驱动控制连接收集装置，所述二次铝灰中的所述氮化铝转化为：气态的氮气和氮氧化物，以及固态的氧化铝，所述收集装置内含有固体成品和反应烟气。
该种铝灰无害化处理和再利用设备系统，通过自动化控制器控制磨粉系统所二次筛分出的二次铝灰颗粒达到60目以上并进行直接燃烧，同时控制煅烧装置的反应炉温和反应时间，以及制造气站所提供的氧气，使得氮化铝高效转化为气态的氮气和氮氧化物，以及固态的氧化铝，实现无害化处理的同时，对废物进行再利用。
作为进一步的改进，所述风力输送设备位于所述二次磨粉精细筛分装置和所述风选装置之间，所述风力输送设备为与所述自动化控制器相信号驱动控制连接的自动化风力输送装置，所述风力输送设备经所述自动化控制器获得不同的风速。在所述磨粉系统的上游还经所述自动化密封输送管路装置连接有球磨装置，所述铝灰经所述球磨装置一级粗筛分后输送到所述磨粉系统。所述二次磨粉精细筛分装置为雷蒙磨和风选鼓风机。所述球磨装置的上游还经所述自动化密封输送管路装置连接有炒灰装置，所述铝灰经所述炒灰装置炒灰并分离出金属单质铝后输送到所述球磨装置。所述冷却筛分装置布置在所述炒灰装置和所述球磨装置之间，所述冷却筛分装置对经经所述炒灰装置炒灰的所述铝灰冷却和筛分。所述固体成品经筛分机后存储于冷却筒，所述冷却筒外布置有冷却喷淋装置，所述筛分机和所述冷却喷淋装置分别与所述自动化控制器相信号驱动控制连接。所述制气站包括空气压缩机或压缩空气吸附式干燥机。其还包括除尘装置，所述除尘装置通过鼓风机对全设备系统进行除尘，所述除尘装置和所述鼓风机分别与所述自动化控制器相信号驱动控制连接。所述自动化控制器与生产系统的上位机相连接，所述自动化控制器位逻辑控制器，所述上位机为含有生产工艺模拟程序和显示器的工业电脑。
本发明所提供的铝灰无害化处理和再利用工艺，相对传统水处理法或铝酸钙法，水电成本只有现有技术的三分之一，同时无天然气和生产耗材成本，综合生产成本在十二分之一至十三分之一之间，另外本发明无污水治理等后续环保成本，而相对4A沸石法，其综合生产成本仅为不到4%。生产成本和产成品性价比高，污染低，适合多地区生产。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种铝灰无害化处理和再利用工艺，所述铝灰为含有单质金属铝和氮化铝的混合物，所述工艺包括物理筛分工艺部分和化学提炼工艺部分，其特征在于：
所述物理筛分工艺部分包括：
步骤1：进行磨粉和精细筛分并形成二次铝灰，所述二次铝灰的颗粒为60目以上；
所述化学提炼工艺部分包括：
步骤2：将所述二次铝灰和除尘灰分别置于煅烧炉内并在氧气催化环境下直接燃烧，利用直接燃烧产生的热量使所述煅烧炉的炉温升温并达到600℃至1300℃的反应温度；
步骤3：在所述反应温度下继续增加催化氧气量进行化学反应，所述二次铝灰中的所述氮化铝转化为：气态的氮气和氮氧化物，以及固态的氧化铝，反应方程式如下：
步骤4：分离并收集固体成品和反应烟气，对所述反应烟气进行环保检测和处理后排放。
2.如权利要求1所述的一种铝灰无害化处理和再利用工艺，其特征在于：所述铝灰来源于铝合金熔炼生产所产生的废渣，所述废渣包含单质金属铝和碳化铝、氮化铝、氧化铝，以及氯化钠和氯化钾熔剂，所述除尘灰来源于除尘器收集的粉末，在所述步骤1之前，所述废渣经初步筛分出单质金属铝。
3.如权利要求1所述的一种铝灰无害化处理和再利用工艺，其特征在于：所述步骤1中，所述二次铝灰中单质金属铝含量3%至5%，所述二次铝灰中还加入氧化钙催化剂。
4.如权利要求1所述的一种铝灰无害化处理和再利用工艺，其特征在于：所述氮化铝中的氮元素大部分转化为氮气，其余转化为氮氧化物，所述氮气的转化率为95%至98%，所述氮化铝以相应的转化率转化为氧化铝，所述固体成品中氧化铝的含量为15%至75%。
5.如权利要求1所述的一种铝灰无害化处理和再利用工艺，其特征在于：所述步骤2中的所述煅烧炉的炉温包括：室温和生产余温两种初始温度，在所述煅烧炉的炉温为室温时，提供点火设备并点燃所述二次铝灰，在所述煅烧炉的炉温为生产余温时，所述二次铝灰在所述生产余温下自行受热燃烧，所述生产余温为所述固体成品的残余热渣所保留的温度，所述生产余温为600℃至1000℃。
6.如权利要求5所述的一种铝灰无害化处理和再利用工艺，其特征在于：在所述步骤1中，所述二次铝灰的颗粒为120目以上，在所述步骤2中的所述反应温度为1000℃至1300℃。
7.如权利要求6所述的一种铝灰无害化处理和再利用工艺，其特征在于：在所述步骤3中加入氧化钙，所述固体成品中的氧化铝包括惰性氧化铝和再生α-氧化铝。
8.如权利要求7所述的一种铝灰无害化处理和再利用工艺，其特征在于：所述二次铝灰还含有氟离子废物，所述固体成品中含有氟化钙。
9.如权利要求1所述的一种铝灰无害化处理和再利用工艺，其特征在于：所述步骤2和所述步骤3的所用时间一共为6至8小时，所述氧气的纯度为90%以上且输送量为20m³/小时。
10.如权利要求1所述的一种铝灰无害化处理和再利用工艺，其特征在于：在所述步骤2中，所述二次铝灰占70-90%，相应所述除尘灰占10-30%，在所述煅烧炉内首先铺一层所述二次铝灰，再铺一层所述除尘灰，然后在所述煅烧炉内进行燃烧。
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|---|---|---|---|---|
| CN117720337A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-03-19 | 广东金亿新材科技有限公司 | 一种利用铝灰生产氧化铝及尾气利用的方法 |
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- 2021-12-31 CN CN202111655947.2A patent/CN116408329A/zh active Pending
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