CN116765101A - 一种无害化处理铝灰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无害化处理铝灰的方法，是以电石渣作为催化剂进行脱氮，具体是将工业铝灰中加入固液体积3~5倍的水，在超声波和搅拌条件下加入催化剂电石渣进行超声波强化催化脱氮反应；催化分解脱氮产生的NH3进入氨气吸收塔得到氨水，氨水再用于烟气氨法脱硫，脱硫液生产硫酸铵产品。本发明方法可使工业铝灰中的氮含量从5～20%降到0.1%以下。本发明使用的催化剂电石渣是一般工业固体废物、操作简单，运行成本低，经济高效，符合国家以废治废、固废资源综合利用的环保理念，适用于工业铝灰中的氮的脱除，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种无害化处理铝灰的方法。
背景技术
铝灰主要来自于电解铝、铝加工和再生铝的生产过程，是铝工业不可避免的固体废弃物。每年的产生量达到几百万吨。目前处理工业铝灰的方式主要以初级资源化利用、堆放和填埋为主，因此工业铝灰中的有害成分渗入到地下水和土壤中，逸散进入大气中，造成环境污染。工业铝灰被《国家危险废物名录（2021年版）》列入危险废物，废物类别HW48有色金属冶炼，废物代码321-024-48。工业铝灰中的主要成分有氧化铝、氮化铝以及若干种可溶性盐等，而氮化铝在潮湿的环境中会产生NH3等污染性气体，因此在对工业铝灰进行资源化利用前，需要对工业铝灰进行脱氮处理。
申请号为201710634163.9的专利文献中公开了一种高效铝灰中AlN水解回收利用工艺及其装置、申请号为201810373362.3的专利文献中公开了一种铝灰氨气资源化回收利用装置、申请号为201710893673.8的专利文献中公开了一种调压一水热旋流工艺强化铝灰脱氮的方法，以上公开的方案都是采用湿法工艺处理氮化铝，但是由于常温下氮化铝水解速度慢，因此处理过程对环境持续影响时间长，危害大。
申请号为201510808471.X的专利文献中公开了一种铝灰综合利用处理方法，其中公开了氮化铝的催化水解技术，即通过加入催化剂进行催化脱氨，可以快速分解产生氨气，可有效解决铝灰脱氨处理过程长对环境持续影响的问题。但是在实际生产过程中发现，氨气快速分解有可能造成爆炸等风险，因此需要对爆炸风险进行控制。同时，采用的是火法和湿法相结合，处理流程长，能耗高，生产成本高。
基于上述原因，开发一种安全无害化处理铝灰的方法，解决铝灰脱氮处理过程中氨气过快反应的问题，防止爆炸风险，同时还可以有效解决AlN脱氮效率低的问题，成为急需解决的一个技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无害化处理铝灰的方法。
本发明的目的是这样实现的，是以电石渣作为催化剂进行脱氮，具体是将工业铝灰中加入固液体积3~5倍的水，在超声波和搅拌条件下加入催化剂电石渣进行超声波强化催化脱氮反应；催化分解脱氮产生的NH3进入氨气吸收塔得到氨水，氨水再用于烟气氨法脱硫，脱硫液生产硫酸铵产品。
具体操作如下：
将工业铝灰和水分别缓慢加入反应池中，开启超声波，在匀速搅拌下加入电石渣，加温进行超声波强化催化脱氮，使工业铝灰中的氮化铝分解脱氮产生NH3，使NH3缓慢平稳释放，NH3浓度可控制在爆炸极限范围之外。催化分解脱氮产生NH3进入氨气吸收塔，在氨气吸收塔内采用喷淋水对所逸出氨气进行收集，得到氨水，氨水可用于烟气氨法脱硫，脱硫液生产硫酸铵产品外售，本发明方法可使工业铝灰中的氮含量从5～20%降到0.1%以下。
优选的，所述工业铝灰中的氮含量为5～20%。
优选的，所述水和工业铝灰的比例为：液固比L/S=3~5/1。
优选的，所述匀速搅拌的转速为250～400r/min。
优选的，所述催化剂电石渣的成分为：电石渣中Ca(OH)2含量大于90%、剩余为不可避免杂质；所述电石渣粒度为100~200目。
优选的，所述电石渣的加入量为工业铝灰量的5~20%。
优选的，所述超声波功率为200~600W；
优选的，所述加温强化催化脱氮反应温度为35～90℃，强化催化反应时间为30~120min。
本发明采用向工业铝灰中加入工业电石渣，进行超声波强化催化脱氮的方法来脱除工业铝灰中的氮，该方法可使工业铝灰中的氮含量从5%～20%降到0.1%以下。脱除效果显著，并且能实现一次性脱除，实现工业化应用，从根本上解决工业铝灰脱氮处理过程中氨气过快反应的问题，防止爆炸风险，同时还可以有效解决AlN脱氮效率低的问题，而且本发明方法中使用的催化剂电石渣是一般工业固体废物，运行成本低，操作简单，经济高效，符合国家以废治废、固废资源综合利用的环保理念，适用于工业铝灰中氮的脱除，具有很好的应用前景。
本发明的有益效果为：
1）本发明方法用于直接脱除工业铝灰中的氮，脱除效果显著，并且能实现一次性脱除，实现工业化应用，根本上解决工业铝灰脱氮处理过程中氨气过快反应的问题，防止爆炸风险，同时还可以有效解决AlN脱氮效率低的问题，使工业铝灰中的氮含量从5%～20%降到0.1%以下。
2）本发明方法使用的原料电石渣等都是一般工业固体废物，运行成本低，操作简单，经济高效，符合国家以废治废、固废资源综合利用的环保理念，适用于工业铝灰中氮的脱除，具有很好的应用前景。
3）本发明产出的氨水可用于烟气氨法脱硫，脱硫液生产硫酸铵产品外售，并达到了无废气排放的效果。
4）本发明使用的常规湿法冶炼设备，结构简单，成本低廉、易维护。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的无害化处理铝灰的方法，是以电石渣作为催化剂进行脱氮，具体是将工业铝灰中加入固液体积3~5倍的水，在超声波和搅拌条件下加入催化剂电石渣进行超声波强化催化脱氮反应；催化分解脱氮产生的NH3进入氨气吸收塔得到氨水，氨水再用于烟气氨法脱硫，脱硫液生产硫酸铵产品。
所述的工业铝灰中的氮含量为5~20%。
所述的超声波的功率为200~600W。
所述的搅拌的转速为250~400r/min。
所述的催化剂电石渣的成分为：Ca(OH)2含量大于90%，剩余为不可避免杂质。
所述的催化剂电石渣需要控制粒度为100~200目。
所述的催化剂电石渣的加入量为工业铝灰质量的5~20%。
所述的超声波强化催化脱氮反应的温度为35~90℃。
所述的超声波强化催化脱氮反应的时间为30~120min。
本发明使用的催化剂为电石渣；本发明提供的电石渣具有催化脱氮效率高的优点，脱除效果显著，并且能实现一次性脱除，实现工业化应用。本发明遵循以废治废的环保理念，即处理了冶炼行业产生的电石渣一般固体废物，又实现了固体废物资源的综合利用；在不增加工人的劳动强度的前提下，提高了工业铝灰中氮的脱除能力，从而降低生产成本。
在本发明中，电石渣为本领域技术人员熟知的生产乙炔过程中产生的电石渣，属于一般固废渣，对其来源本发明没有特别的限制，但是，为了保证对工业铝灰中氮的催化脱除效果以及不影响正常的生产产能，实施例使用的电石渣的成分及质量百分含量为：Ca(OH)2含量大于90%，剩余为不可避免杂质；电石渣粒度为100~200目。电石渣的加入量为5~20%；电石渣起到催化脱氮的作用。
下面以具体实施案例对本发明做进一步说明：
实施例1
将含氮20%的工业铝灰和水按照液固比L/S=5/1分别缓慢加入反应池中，开启超声波，控制超声波功率为600W，开启搅拌系统，在转速为300r/min的条件下，匀速加入20%的电石渣，加温至90℃进行超声波强化催化脱氮，反应时间120min；使工业铝灰中的氮化铝分阶段进行分解脱氮产生NH3，使NH3缓慢平稳释放，NH3浓度可控制在爆炸极限范围之外；催化脱氮后工业铝灰中的氮含量为0.04%。
水解、催化分解脱氮产生NH3进入氨气吸收塔，在氨气吸收塔内采用喷淋水对所逸出氨气进行收集，得到氨水，氨水可用于烟气氨法脱硫，脱硫液生产硫酸铵产品外售，并达到了无废气排放的效果。
实施例2
将含氮15%的工业铝灰和水按照液固比L/S=4/1分别缓慢加入反应池中，开启超声波，控制超声波功率为500W，开启搅拌系统，在转速为400r/min的条件下，匀速加入15%的电石渣，加温至80℃进行超声波强化催化脱氮，反应时间100min；使工业铝灰中的氮化铝分阶段进行分解脱氮产生NH3，使NH3缓慢平稳释放，NH3浓度可控制在爆炸极限范围之外；催化脱氮后工业铝灰中的氮含量为0.05%。
水解、催化分解脱氮产生NH3进入氨气吸收塔，在氨气吸收塔内采用喷淋水对所逸出氨气进行收集，得到氨水，氨水可用于烟气氨法脱硫，脱硫液生产硫酸铵产品外售，并达到了无废气排放的效果。
实施例3
将含氮10%的工业铝灰和水按照液固比L/S=5/1分别缓慢加入反应池中，开启超声波，控制超声波功率为400W，开启搅拌系统，在转速为300r/min的条件下，匀速加入10%的电石渣，加温至70℃进行超声波强化催化脱氮，反应时间60min；使工业铝灰中的氮化铝分阶段进行分解脱氮产生NH3，使NH3缓慢平稳释放，NH3浓度可控制在爆炸极限范围之外；催化脱氮后工业铝灰中的氮含量为0.03%。
水解、催化分解脱氮产生NH3进入氨气吸收塔，在氨气吸收塔内采用喷淋水对所逸出氨气进行收集，得到氨水，氨水可用于烟气氨法脱硫，脱硫液生产硫酸铵产品外售，并达到了无废气排放的效果。
实施例4
将含氮5%的工业铝灰和水按照液固比L/S=3/1分别缓慢加入反应池中，开启超声波，控制超声波功率为200W，开启搅拌系统，在转速为250r/min的条件下，匀速加入5%的电石渣，加温至90℃进行超声波强化催化脱氮，反应时间30min；使工业铝灰中的氮化铝分阶段进行分解脱氮产生NH3，使NH3缓慢平稳释放，NH3浓度可控制在爆炸极限范围之外；催化脱氮后工业铝灰中的氮含量为0.05%。
水解、催化分解脱氮产生NH3进入氨气吸收塔，在氨气吸收塔内采用喷淋水对所逸出氨气进行收集，得到氨水，氨水可用于烟气氨法脱硫，脱硫液生产硫酸铵产品外售，并达到了无废气排放的效果。
实施例5
将含氮18%的工业铝灰和水按照液固比L/S=4/1分别缓慢加入反应池中，开启超声波，控制超声波功率为600W，开启搅拌系统，在转速为400r/min的条件下，匀速加入15%的电石渣，加温至35℃进行超声波强化催化脱氮，反应时间120min；使工业铝灰中的氮化铝分阶段进行分解脱氮产生NH3，使NH3缓慢平稳释放，NH3浓度可控制在爆炸极限范围之外；催化脱氮后工业铝灰中的氮含量为0.03%。
水解、催化分解脱氮产生NH3进入氨气吸收塔，在氨气吸收塔内采用喷淋水对所逸出氨气进行收集，得到氨水，氨水可用于烟气氨法脱硫，脱硫液生产硫酸铵产品外售，并达到了无废气排放的效果。
实施例6
将含氮12%的工业铝灰和水按照液固比L/S=5/1分别缓慢加入反应池中，开启超声波，控制超声波功率为400W，开启搅拌系统，在转速为350r/min的条件下，匀速加入20%的电石渣，加温至50℃进行超声波强化催化脱氮，反应时间90min；使工业铝灰中的氮化铝分阶段进行分解脱氮产生NH3，使NH3缓慢平稳释放，NH3浓度可控制在爆炸极限范围之外；催化脱氮后工业铝灰中的氮含量为0.06%。
水解、催化分解脱氮产生NH3进入氨气吸收塔，在氨气吸收塔内采用喷淋水对所逸出氨气进行收集，得到氨水，氨水可用于烟气氨法脱硫，脱硫液生产硫酸铵产品外售，并达到了无废气排放的效果。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (9)
1.一种无害化处理铝灰的方法，其特征在于，是以电石渣作为催化剂进行脱氮，具体是将工业铝灰中加入固液体积3~5倍的水，在超声波和搅拌条件下加入催化剂电石渣进行超声波强化催化脱氮反应；催化分解脱氮产生的NH3进入氨气吸收塔得到氨水，氨水再用于烟气氨法脱硫，脱硫液生产硫酸铵产品。
2.根据权利要求1所述的无害化处理铝灰的方法，其特征在于，所述的工业铝灰中的氮含量为5~20%。
3.根据权利要求1所述的无害化处理铝灰的方法，其特征在于，所述的超声波的功率为200~600W。
4.根据权利要求1所述的无害化处理铝灰的方法，其特征在于，所述的搅拌的转速为250~400r/min。
5.根据权利要求1所述的无害化处理铝灰的方法，其特征在于，所述的催化剂电石渣的成分为：Ca(OH)2含量大于90%，剩余为不可避免杂质。
6.根据权利要求1所述的无害化处理铝灰的方法，其特征在于，所述的催化剂电石渣需要控制粒度为100~200目。
7.根据权利要求1或5所述的无害化处理铝灰的方法，其特征在于，所述的催化剂电石渣的加入量为工业铝灰质量的5~20%。
8.根据权利要求1所述的无害化处理铝灰的方法，其特征在于，所述的超声波强化催化脱氮反应的温度为35~90℃。
9.根据权利要求1所述的无害化处理铝灰的方法，其特征在于，所述的超声波强化催化脱氮反应的时间为30~120min。
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Legal Events
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