CN209124595U - 一种铝灰无害化处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于铝工业废弃资源铝灰的处理回收技术领域，具体公开了一种安全无害化处理铝灰的装置。该装置包括铝灰下料仓，铝灰下料仓出料口通过螺旋给料机与预反应器供料连接，预反应器之后依次串接设置有化浆桶、脱铝机、催化反应釜，催化反应釜的出料口设置有过滤机，催化反应釜还与催化剂槽连接，过滤机的滤液出口通过液体管道与催化剂槽连接；化浆桶、催化反应釜上均设置有气体收集装置，气体收集装置均通过气体管道与预反应器连接，预反应器的气体出口与氨气吸收装置连接，氨气吸收装置与尾气吸收装置连接。本实用新型的铝灰无害化处理装置，可以有效防控爆炸风险，提高铝灰处理过程的安全性，并且可制得浓度较高的氨水产品。

Description

一种铝灰无害化处理装置

技术领域

本实用新型属于铝工业废弃资源铝灰的处理回收技术领域，特别是涉及一种安全无害化处理铝灰的装置。

背景技术

铝灰是电解铝、铝加工或铸造铝等生产中产生的产物。其主要来源于熔炼铝及铝合金生产过程中漂浮于铝熔体表面的不熔夹杂物、氧化物、添加剂以及与添加剂进行物理、化学反应产生的反应产物等，产生于铝发生熔融的所有生产工序。铝灰中含有铝及多种有价元素，主要由金属铝(5-70％)、氮化铝(10-50％)、氧化铝(20-40％)、其他金属氧化物(2-10％)和盐熔剂(2-30％)组成。根据金属铝含量的不同，铝灰又可分为一次铝灰和二次铝灰，一次铝灰(白铝灰)铝含量范围是15％-70％，二次铝灰颜色发黑，含铝量一般在5-15％。铝灰中的金属铝和氧化铝含量较高，是一种宝贵的可再生资源。铝灰中的氮化铝潮解会释放产生氨气，氨气是一种恶臭性气体且具有易燃爆炸性。铝灰中的盐熔剂主要为氯盐和氟盐，其中可溶性氟化物含量很高，因此铝灰如处理不当，将对土地、水体、空气等生态环境造成严重污染。根据2106年《国家危险废物名录》，铝灰为铝火法冶炼过程中产生的初炼炉渣，属于危险废弃物。铝灰的危害性主要是可溶性氟化物和氮化铝水解产生氨气，其中氟化物可以通过加入固氟剂进行固化，可以使其浸出毒性达到一般固废标准，因此铝灰无害化处理的关键是氮化铝的处理。常规条件下，铝灰中的氮化铝因为水解反应时间长，一方面造成氨气对大气环境的污染持续时间长，另一方面增加了铝灰脱氮的工程化实施的难度，氨气吸收得到的氨水浓度低，不利于使用。因此铝灰中氮化铝的彻底分解以及得到的副产品氨水可被市场接受，是铝灰无害化处理的关键。

专利号为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，使用传统的反应装置存在安全隐患，并且由于水解为放热反应，氨气在铝灰浆体反应时会带出大量的水分，造成氨气浓度太低，气体中水分含量高，回收的氨水浓度低。如采用蒸发浓缩氨气，而会造成蒸发成本太高。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种铝灰无害化处理装置，可以有效防控爆炸风险，提高铝灰处理过程的安全性，并且可制得浓度较高的氨水产品。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种铝灰无害化处理装置，包括铝灰下料仓，所述铝灰下料仓的出料口设置有螺旋给料机，螺旋给料机的出料端与预反应器供料连接，所述预反应器之后依次串接设置有化浆桶、脱铝机、催化反应釜，所述催化反应釜的出料口设置有过滤机，所述催化反应釜还通过催化液进管与催化剂槽连接，所述过滤机的滤液出口通过液体管道与所述催化剂槽连接；

所述化浆桶、催化反应釜上均设置有气体收集装置，化浆桶、催化反应釜上设置的气体收集装置均通过气体管道与所述预反应器连接，所述预反应器的气体出口通过气体管道与氨气吸收装置连接，所述氨气吸收装置的底部设置有浓氨水出口，所述氨气吸收装置的顶部设置有吸收尾气出口，所述吸收尾气出口通过气体管道与尾气吸收装置连接。

作为本实用新型的一个优选的实施方式，所述尾气吸收装置的底部出液口通过循环泵连接至所述氨气吸收装置的进液口。

可选地，所述预反应器可以为适用于气体与粉体进行接触反应的任何装置，例如可以是回转筒、振动流化床、循环流化床、鼓泡流化床、管式反应器中的任一种。

可选地，所述脱铝机为水力旋流分级器或振动筛。

可选地，所述氨气吸收装置为喷淋吸收塔或微泡吸收塔。进一步优选为微泡吸收塔，例如可以参照CN206604323U“一种气体净化系统”，将预反应器输送过来的进入氨气吸收装置的气体用机械气体分散装置或微孔气体分散装置分散成微小气泡，然后再与氨气吸收液接触混合，得到浓氨水。

可选地，所述尾气吸收装置为填料吸收塔、降膜吸收塔、泡罩吸收塔、折流板吸收塔中的任一种。

本实用新型提供的铝灰无害化处理装置，铝灰从铝灰下料仓经螺旋给料机送入预反应器，在预反应器内对铝灰进行一次脱氨处理，一次脱氨处理中，铝灰与夹带有氨气的水汽直接接触反应，水汽与铝灰中的部分氮化铝发生水解发应，释放出氨气，夹带有氨气的水汽来自化浆桶和催化反应釜的气体收集装置，夹带有氨气的水汽进入预反应器，与冷的铝灰原料接触，其中的部分水蒸汽被冷凝，部分水蒸汽会与铝灰原料中的氮化铝发生水解发应，铝灰中有1％～50％的氮化铝发生水解释放出氨气，夹带有氨气的水汽也会有1％～50％的水分被铝灰吸收反应而降低水分含量，因此提高了氨气浓度，此外，铝灰与吸收的水分反应再次释放出更多的氨气，使氨气浓度进一步增浓，因此在预反应器处理中得到了高浓度的氨气，高浓度氨气中氨气体积浓度为3～50％，可直接用于生产浓氨水。在预反应器中，还对铝灰起到了一定的润湿作用，减少了粉尘污染。在预反应器中处理之后的铝灰进入化浆桶进行制浆，制浆过程中铝灰与水混合制备铝灰浆体，同时，制浆过程中铝灰中的氮化铝进一步与水反应产生氨气，化浆桶产生的夹带有氨气的水汽收集送至预反应器，经制浆脱氨后，铝灰中的氮化铝含量进一步降低，减少了下一步催化脱氨处理的反应剧烈程度。在加水制备铝灰浆体时，也可以加入催化剂，所述催化剂为有机酸钠、氨基酸钠、碳酸钠、硝酸钠、氢氧化钠、铝酸钠中的一种或几种的混合，催化剂用量为铝灰干重的0.1％～10％。化浆桶中制得的铝灰浆体通过渣浆泵打入脱铝机，颗粒较大的铝颗粒得到富集，收集得到膏状铝粉物，脱铝后的铝灰浆体进入催化反应釜，在催化反应釜内进行催化脱氨，在催化剂的作用下，铝灰浆体中的氮化铝分解为氨气，反应温度为20～130℃，分解产生的夹带有氨气的水汽收集送至预反应器，催化脱氨铝灰中残余的氮化铝基本彻底分解，释放氨气和大量的水蒸汽，催化脱氨处理得到脱氨铝灰料浆。催化反应釜的出料口设置有过滤机，脱氨铝灰料浆经过滤机过滤，滤饼为无害化高铝料，含水量为12-60％，可作为生产氧化铝、陶瓷、玻璃、耐火材料、建筑材料的原料使用。所得滤液回收至催化剂槽，用于配制含催化剂的水溶液，再通过催化液进管送入催化反应釜使用，实现催化剂的循环利用。预反应器的气体出口通过气体管道与氨气吸收装置连接，从预反应器出来的高浓度氨气进入氨气吸收装置吸收，得到浓氨水，从浓氨水出口流出，在氨气吸收装置中未完全吸收处理的含微量氨气的尾气从氨气吸收装置进入尾气吸收装置再次吸收，尾气吸收装置的吸收液为清水，尾气吸收装置中吸收微量氨气的吸收液再泵往氨气吸收装置，作为氨气吸收装置的吸收液。

本实用新型的有益效果是：采用本实用新型提供的铝灰无害化处理装置，可以实现对铝灰进行分阶段处理，即通过预反应器一次脱氨处理、化浆桶制浆再脱氨、催化反应釜催化脱氨，使铝灰中的氮化铝分阶段进行分解产生氨气，采用多段分解氮化铝，使氨气释放平稳缓和，而使得氨气浓度被控制在爆炸极限范围之外，提高了铝灰处理系统的生产安全系数。化浆桶制浆再脱氨、催化反应釜催化脱氨，尤其是催化脱氨过程反应时水蒸发量大，产生的氨气水分含量高，氨气浓度低，称之为夹带有氨气的水汽，将夹带有氨气的水汽收集送至预反应器，作为铝灰一次脱氨的反应原料，处理得到高浓度氨气，有效解决了铝灰脱氨产生的氨气浓度过低的问题，省去了蒸发浓缩氨气的成本。

采用本实用新型提供的铝灰无害化处理装置，铝灰中的金属铝粉、氮化铝、氧化铝等资源得到分离和循环利用，无废渣和废水排放。铝灰经脱氮可得到的标准浓氨水产品使用，无需额外的能源，生产成本低。二次铝灰中的金属铝得到回收，反应不产生氢气，铝灰经过多次脱氮，脱氮反应温和，生产安全性高。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种铝灰无害化处理装置实施例的结构示意图，图中虚线表示气体管道。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。

见图1所示，为提供的一种铝灰无害化处理装置实施例，包括铝灰下料仓1，铝灰下料仓1的出料口设置有螺旋给料机2，螺旋给料机2的出料端与预反应器3供料连接，预反应器3之后依次串接设置有化浆桶4、脱铝机5、催化反应釜8，催化反应釜8的出料口设置有过滤机9，催化反应釜8还通过催化液进管10与催化剂槽6连接，过滤机9的滤液出口通过液体管道与催化剂槽6连接；

化浆桶4、催化反应釜8上均设置有气体收集装置，化浆桶4、催化反应釜8上设置的气体收集装置均通过气体管道与预反应器3连接，预反应器3的气体出口通过气体管道与氨气吸收装置12连接，氨气吸收装置12的底部设置有浓氨水出口13，氨气吸收装置12的顶部设置有吸收尾气出口，吸收尾气出口通过气体管道与尾气吸收装置14连接。

其中，尾气吸收装置14的底部出液口通过循环泵连接至氨气吸收装置12的进液口。

预反应器3可以为回转筒、振动流化床、循环流化床、鼓泡流化床、管式反应器中的任一种。

脱铝机5可以为水力旋流分级器或振动筛。

氨气吸收装置12可以为喷淋吸收塔或微泡吸收塔。

尾气吸收装置14可以为填料吸收塔、降膜吸收塔、泡罩吸收塔、折流板吸收塔中的任一种。

上述实施例提供的铝灰无害化处理装置，一次铝灰和/或二次铝灰首先送入铝灰下料仓1中，通过铝灰下料仓1的出料口进入螺旋给料机2，由螺旋给料机2送入预反应器3，在预反应器3中铝灰与来自化浆桶4、催化反应釜8的夹带有氨气的水汽接触反应，进行铝灰一次脱氨处理，同时得到浓度高的氨气；

得到的浓度高的氨气进入氨气吸收装置12吸收，得到浓氨水产品，从浓氨水出口13流出，氨气吸收装置12内未完全吸收的氨气从吸收尾气出口进入尾气吸收装置14再次吸收处理，尾气吸收装置14内的吸收液为清水，尾气吸收装置14中吸收微量氨气的吸收液再泵往氨气吸收装置12，作为氨气吸收装置12的吸收液。

在预反应器3中一次脱氨处理后的铝灰送入化浆桶4，在化浆桶4内配水制成铝灰浆体，化浆桶4内设置搅拌装置，制浆过程中铝灰中的氮化铝进一步与水反应产生氨气，化浆桶4产生的夹带有氨气的水汽收集送至预反应器3，经制浆脱氨后，铝灰中的氮化铝含量进一步降低，减少了下一步催化脱氨处理的反应剧烈程度。在加水制备铝灰浆体时，也可以加入催化剂，所述催化剂为有机酸钠、氨基酸钠、碳酸钠、硝酸钠、氢氧化钠、铝酸钠中的一种或几种的混合，催化剂用量为铝灰干重的0.1％～10％。化浆桶4中制得的铝灰浆体通过渣浆泵打入脱铝机5，脱除颗粒较大的铝颗粒，脱铝后的铝灰浆体进入催化反应釜8，在催化反应釜8内进行催化脱氨，催化脱氨需要的催化液由催化剂槽6提供，在催化剂的作用下，铝灰浆体中的氮化铝分解为氨气，分解产生的夹带有氨气的水汽收集送至预反应器3，催化脱氨铝灰中残余的氮化铝基本彻底分解，释放氨气和大量的水蒸汽，催化脱氨处理得到脱氨铝灰料浆，脱氨铝灰料浆从催化反应釜的出料口流出，进入过滤机9过滤，滤饼为无害化高铝料，可作为生产氧化铝、陶瓷、玻璃、耐火材料、建筑材料的原料使用，过滤机9所得滤液回收至催化剂槽6，用于配制含催化剂的水溶液，再通过催化液进管送入催化反应釜使用，实现催化剂的循环利用。当然，可以向催化剂槽6内补给清水、催化剂、固氟剂，以保证进入催化反应釜8内的催化液符合浓度要求。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种铝灰无害化处理装置，其特征在于，包括铝灰下料仓，所述铝灰下料仓的出料口设置有螺旋给料机，螺旋给料机的出料端与预反应器供料连接，所述预反应器之后依次串接设置有化浆桶、脱铝机、催化反应釜，所述催化反应釜的出料口设置有过滤机，所述催化反应釜还通过催化液进管与催化剂槽连接，所述过滤机的滤液出口通过液体管道与所述催化剂槽连接；

所述化浆桶、催化反应釜上均设置有气体收集装置，化浆桶、催化反应釜上设置的气体收集装置均通过气体管道与所述预反应器连接，所述预反应器的气体出口通过气体管道与氨气吸收装置连接，所述氨气吸收装置的底部设置有浓氨水出口，所述氨气吸收装置的顶部设置有吸收尾气出口，所述吸收尾气出口通过气体管道与尾气吸收装置连接。

2.根据权利要求1所述的铝灰无害化处理装置，其特征在于，所述尾气吸收装置的底部出液口通过循环泵连接至所述氨气吸收装置的进液口。

3.根据权利要求1或2所述的铝灰无害化处理装置，其特征在于，所述预反应器为回转筒、振动流化床、循环流化床、鼓泡流化床、管式反应器中的任一种。

4.根据权利要求3所述的铝灰无害化处理装置，其特征在于，所述脱铝机为水力旋流分级器或振动筛。

5.根据权利要求4所述的铝灰无害化处理装置，其特征在于，所述氨气吸收装置为喷淋吸收塔或微泡吸收塔。

6.根据权利要求5所述的铝灰无害化处理装置，其特征在于，所述尾气吸收装置为填料吸收塔、降膜吸收塔、泡罩吸收塔、折流板吸收塔中的任一种。