CN217052335U - 一种铝灰无害化处理和再利用设备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种铝灰无害化处理和再利用设备系统，包括煅烧系统和磨粉系统，各装置之间经自动化控制器和输送管路控制并连接，磨粉系统内具有二次磨粉精细筛分装置和风选装置，铝灰经磨粉系统后粒径为60目以上的二次铝灰输送至煅烧装置的上方，二次铝灰和除尘灰向煅烧装置间隔上料，制气站经自动化控制器控制并提供氧气，在氧气催化环境下直接燃烧产生热量并达到600℃至1300℃的反应温度，在反应温度下经过设定的反应时间，自动化控制器控制收集装置收集产品，二次铝灰中的氮化铝转化为气态的氮气和氮氧化物和固态的氧化铝，收集装置内含有固体成品和反应烟气。经本申请设备系统实现无害化处理的同时对废物进行再利用。

Description

一种铝灰无害化处理和再利用设备系统

技术领域

本实用新型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设备系统。

背景技术

铝是仅次于钢的世界第二大金属。铝渣处理是铝工业面临的“老、大、难”问题，铝渣不能得到较为完善的处理，不仅造成公司的损失，还会造成资源的浪费。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。

在废铝渣回收装置，通常是采用炒灰机或者回转炉将铝渣再加热熔炼，分离出铝后，余下铝灰渣经冷却、筛分后出售或丢弃，由于铝灰里面含有大量的氨和金属铝、氟化物，氨为有毒物质且有腐蚀性，金属铝易燃易爆，氯化物如果随意填埋堆放，会使土壤盐碱化，而铝厂每年产生的铝灰量又非常惊人，如果铝灰处理不当，会带来很大的危害。现有铝灰回收处理装置对废铝的回收处理不当，回收成本较高，且回收的成品率较低。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种铝灰无害化处理和再利用设备系统将成分复杂多样的铝灰，经设备系统高效率、低成本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。

本实用新型提供了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。

本实用新型提供了一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。

作为进一步的改进，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。

作为进一步的改进，所述二次磨粉精细筛分装置为雷蒙磨和风选鼓风机。

作为进一步的改进，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。

作为进一步的改进，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所述炒灰装置炒灰的所述铝灰进行冷却和筛分。

作为进一步的改进，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信号驱动控制连接。

作为进一步的改进，所述制气站包括空气压缩机或压缩空气吸附式干燥机。

作为进一步的改进，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信号驱动控制连接。

作为进一步的改进，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。

本实用新型的设备系统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；适合最新技术在将二次铝灰处理和再利用，能在短时间内将氮化铝彻底转化成三氧化二铝和氮气。该设备系统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实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本实用新型装置结构连接示意图；

图2为本实用新型装置控制连接示意图。

附图标记：1-炒灰装置，2-球磨装置，3-风选装置，30-磨粉系统，4-煅烧装置，40-煅烧系统，5-制气站，6-筛分机，61-冷却筒，7-除尘装置，71- 鼓风机，8-上料仓。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型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，本实用新型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，本实用新型提供了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40内的煅烧装置4、冷却筛分装置和、除尘装置7，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，其中：其还包括：位于所述煅烧系统40上游的磨粉系统30，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100，所述自动化密封输送管路装置与所述自动化控制器信号驱动控制连接；所述磨粉系统30内具有：二次磨粉精细筛分装置和位于下游的风选装置3，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3，穿过所述风选装置3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3分别与所述自动化控制器信号驱动控制连接；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4的上方，所述煅烧装置4的上方布置有若干个上料仓8，所述上料仓8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4间隔上料并分别置于所述煅烧装置4内；位于所述煅烧系统40外部的制气站5与所述自动化控制器信号驱动控制连接，所述制气站5同所述煅烧装置4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。

本实用新型提供了一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3之间，所述风力输送设备为与所述自动化控制器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。

作为进一步的改进，在所述磨粉系统30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2，所述铝灰经所述球磨装置2一级粗筛分后输送到所述磨粉系统30。

作为进一步的改进，所述二次磨粉精细筛分装置为雷蒙磨和风选鼓风机。

作为进一步的改进，所述球磨装置2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1，所述铝灰经所述炒灰装置1炒灰并分离出金属单质铝后输送到所述球磨装置2。

作为进一步的改进，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所述炒灰装置1炒灰的所述铝灰进行冷却和筛分。

作为进一步的改进，所述固体成品经筛分机6后存储于冷却筒61，所述冷却筒61外布置有冷却喷淋装置，所述筛分机6和所述冷却喷淋装置分别与所述自动化控制器信号驱动控制连接。

作为进一步的改进，所述制气站包括空气压缩机或压缩空气吸附式干燥机。

作为进一步的改进，其还包括除尘装置7，所述除尘装置7通过鼓风机71 对全设备系统进行除尘，所述除尘装置7和所述鼓风机71分别与所述自动化控制器信号驱动控制连接。

作为进一步的改进，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。

本实用新型的设备系统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；适合最新技术在将二次铝灰处理和再利用，能在短时间内将氮化铝彻底转化成三氧化二铝和氮气。该设备系统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，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。

相应的，采用本实用新型设备系统的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，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；

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：

4AlN+3O₂→2Al₂O₃+2N₂

2AlN+(y+3x/2)O₂→Al₂O₃+2N_xO_y

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。

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。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。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％。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℃。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℃。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。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。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。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。

在对应的使用本实用新型设备系统的工艺中，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。

本实用新型及其适用工艺不需要天然气；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。

下文中的名词的功能说明：

设备名称：1.炒灰机、回转炉，功能说明：回收热灰中的金属铝。

设备名称：2.风选机，功能说明：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。

设备名称：3.高温煅烧炉，功能说明：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。

设备名称：4.冷却系统，功能说明：对高温铝灰和二次铝灰进行快速降温的系统设备。

设备名称：5.除尘系统，功能说明：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。

设备名称：6.存料仓，功能说明：采用钢结构制作10-16m³的密封料仓，存储待生产和外购物料。

使用本实用新型设备系统的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：

4AlN+3O₂→2Al₂O₃+2N₂

2AlN+(y+3x/2)O₂→Al₂O₃+2N_xO_y

②脱氮

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。

本实用新型的一个实施例如图1所示，一种铝灰无害化处理系统，包括炒灰装置1、球磨装置2、风选装置3、煅烧装置4及冷却筛分装置、除尘装置7，球磨装置2将筛分后的粉末输送至风选装置3，风选装置3经输送管路分别连接炒灰装置1、收集除尘灰的除尘装置7、煅烧二次铝灰的煅烧装置4，煅烧装置4还依次连接有筛分机6和冷却桶61，风选装置3设置在磨粉系统30内，煅烧装置4设置在煅烧系统40内。

炒灰装置1用于熔炼回收铝灰中的金属铝，将原料铝灰进行加热后回收熔化状态的铝，在实施时，炒灰装置可以是炒灰机或者回转炉等常用的炒灰装置，熔化的铝经炒灰装置上的孔流出至模具，冷却后获得铝锭。

球磨装置2用于将铝灰破碎分离出铝颗粒；在实施时，铝灰无害化处理系统球磨装置采用球磨机，铝灰进入球磨机的筒体后与钢球一起旋转，经与钢球的相互碰撞、碾压和敲击，铝灰中的氧化物被破碎成更小的粉末，再筛分获得铝颗粒和粒径60-120目的粉末。

炒灰装置1和球磨装置2间还设置有冷却筛分装置，铝灰无害化处理系统冷却筛分装置将炒灰装置中的热灰先冷却，再筛分出不同粒径的物料，即筛分出颗粒铝和细灰，铝灰无害化处理系统细灰输送至铝灰无害化处理系统球磨装置。

球磨装置2用于将铝灰无害化处理系统细灰进行破碎获得铝颗粒和粒径为 60-120目的粉末，粒径为60-120目的粉末输送至风选装置。

风选装置3用于将铝灰中的金属铝和粉末分离，风选装置共有若干个，分别与鼓风机71相连通，铝灰无害化处理系统风选装置采用雷蒙磨机，铝灰无害化处理系统雷蒙磨机具有高速滚子和紧密配合的滚道，铝灰无害化处理系统鼓风机将铝灰无害化处理系统风选装置内的粉末吹起，进入雷蒙磨机内的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料铲起研磨和破碎，直至较为彻底的分离铝颗粒表面的包裹物，铝灰无害化处理系统包裹物包括氧化铝、氮化铝等，比重大的铝颗粒通过设备底部流出输送对炒灰机重新熔炼。

铝灰无害化处理系统高速滚子的转速为500-1440转/分钟。铝灰无害化处理系统比重大的铝颗粒的比重为2.0-2.7g/mm3，铝颗粒的含铝量为70-95％。通过雷蒙磨机风选出铝颗粒、粒径120目以上的粉末。粒径120目以上的粉末通过鼓风机产生的风力向雷蒙磨机上部流去，而上部设置的转速可调节的分析机经调速后，可以选出粒径为150-1000目的粉末。

在铝灰无害化处理系统分析机工作时，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回雷蒙磨机内部，比重轻的物料通过风力作用经分析机进入旋风除尘器进行沉降收集。

铝灰无害化处理系统风选装置风选出的粒径120目以上的粉末，通过除尘器将其中粒径为150-1000目的粉末收集。铝灰无害化处理系统粒径为150-1000 目的粉末去除了绝大部分的金属铝，且将铝灰中易产生危废特征的物质(包括氮化铝、碳化铝、氟化物)和氧化铝分离，氧化铝的粒径变小、活性增大，满足与氧气发生剧烈氧化反应的条件。铝灰无害化处理系统煅烧装置上具有若干上料仓，铝灰无害化处理系统上料仓分别接收风选装置输出的粒径为150-1000 目的粉末即二次铝灰和除尘器收集的除尘灰，且上料仓的上料速度不同以使两个物料间隔一定时间进入煅烧炉，以便分开上料，保障燃烧温度。

优选的，铝灰无害化处理系统除尘灰后进料，以充分利用收尘灰的热量来加热二次铝灰。在实施时，铝灰无害化处理系统煅烧装置采用煅烧炉，规格按需求选择，例如可以为10T煅烧炉。铝灰无害化处理系统还包括制气站，铝灰无害化处理系统制气站输出的氧气或空气经管道连通至煅烧装置内；做为优选通入的氧气或空气为压缩氧气或空气。作为实施例，铝灰无害化处理系统制气站用于制造压缩的气体，可以采用空气压缩机，在一些实施例中也可采用压缩空气吸附式干燥机，可以提供干燥压缩的气体。

在无害化处理时，将生石灰、粒径为150-1000目的铝灰即二次铝灰输送至煅烧炉内进行脱氮和固氟。铝灰无害化处理系统脱氮是将铝灰中的氮化铝在高温条件下发生氧化反应，在脱氮时煅烧炉内的温度控制在1000-1100℃。在二次铝灰脱氮的同时，将收集的除尘灰输送至煅烧炉内与二次铝灰混合，充分利用收尘灰的热量来加热二次铝灰，降低了系统的能耗。铝灰无害化处理系统除尘装置7包括除尘器，通过旋风将生产环节中的有害物质和固体颗粒有效收集，铝灰无害化处理系统除尘器可以为布袋式除尘器。

采用本实用新型设备系统的工作流程可以为将冷热铝渣投入回转炉内回收金属铝，再通过冷却筛分装置获得细灰，除铁后经球磨装置将铝颗粒和细灰分离，得到含铝量趋于零(含铝量为≤5％)的二次铝灰，铝颗粒输送回回转炉内，将除尘器收集的除尘灰投入煅烧炉内与二次铝灰混合，经高温在煅烧炉内煅烧脱氮并加入氧化钙进行固氟处理，从煅烧炉内出来的无害化物料经冷却和筛分，得到无害化成品。铝灰无害化处理系统无害化成品主要成份为三氧化二铝，可以作为建筑材料、耐火材料和净水剂等领域的原材料。

本实用新型铝灰无害化处理系统的铝灰无害化处理系统，在实施时，可以根据需要进行设备的组合，例如，在一些实施例中，可以不包括炒灰装置和冷却筛分装置，而是将筛分获得的细灰依次经球磨工序、风选工序、煅烧工序进行无害化处理。在一些实施例中，铝灰无害化处理系统煅烧工序后还利用冷却筛分装置进行冷却筛分。煅烧炉内的无害化处理完成的热粉末，通过液压翻转机倒入冷却筒61内，通过在筒体外喷洒冷却水将冷却筒61内的高温粉末降低至可以直接装袋或者存入料仓，再通过筛分机构6筛分后存储。在一些实施例中，铝灰无害化处理系统煅烧炉内只需通入氧气或空气，即不必包括制气站。在一些实施例中，通过罗茨风机、斗提机和/或螺旋输送机完成送料操作。以上实施例中，物料输送采用的是密封输送的方式，保障现场环境的干净，大大降低了粉尘的危害。

本实用新型可以实现铝灰的无害化处理，同时将铝灰分类回收，以及分开上料可以降低能耗，降低回收成本的同时，不降低回收率。本实用新型将铝灰先进行炒灰再进行破碎筛分，可以利用铝渣温度点燃铝灰。本实用新型相对应采用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，另外本实用新型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。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。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实用新型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实用新型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设备系统，其包括位于煅烧系统(40)内的煅烧装置(4)、冷却筛分装置和除尘装置(7)，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，其特征在于：

其还包括：位于所述煅烧系统(40)上游的磨粉系统(30)，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(100)，所述自动化密封输送管路装置与所述自动化控制器信号驱动控制连接；

所述磨粉系统(30)内具有：二次磨粉精细筛分装置和位于下游的风选装置(3)，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(3)，穿过所述风选装置(3)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(3)分别与所述自动化控制器信号驱动控制连接；

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(4)的上方，所述煅烧装置(4)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(4)间隔上料并分别置于所述煅烧装置(4)内；

位于所述煅烧系统(40)外部的制气站(5)与所述自动化控制器信号驱动控制连接，所述制气站(5)同所述煅烧装置(4)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。

2.如权利要求1所述的一种铝灰无害化处理和再利用设备系统，其特征在于：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(3)之间，所述风力输送设备为与所述自动化控制器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。

3.如权利要求1所述的一种铝灰无害化处理和再利用设备系统，其特征在于：在所述磨粉系统(30)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(2)，所述铝灰经所述球磨装置(2)一级粗筛分后输送到所述磨粉系统(30)。

4.如权利要求3所述的一种铝灰无害化处理和再利用设备系统，其特征在于：所述二次磨粉精细筛分装置为雷蒙磨和风选鼓风机。

5.如权利要求4所述的一种铝灰无害化处理和再利用设备系统，其特征在于：所述球磨装置(2)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(1)，所述铝灰经所述炒灰装置(1)炒灰并分离出金属单质铝后输送到所述球磨装置(2)。

6.如权利要求5所述的一种铝灰无害化处理和再利用设备系统，其特征在于：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所述炒灰装置(1)炒灰的所述铝灰进行冷却和筛分。

7.如权利要求6所述的一种铝灰无害化处理和再利用设备系统，其特征在于：所述固体成品经筛分机(6)后存储于冷却筒(61)，所述冷却筒(61)外布置有冷却喷淋装置，所述筛分机(6)和所述冷却喷淋装置分别与所述自动化控制器信号驱动控制连接。

8.如权利要求7所述的一种铝灰无害化处理和再利用设备系统，其特征在于：所述制气站包括空气压缩机或压缩空气吸附式干燥机。

9.如权利要求8所述的一种铝灰无害化处理和再利用设备系统，其特征在于：其还包括除尘装置(7)，所述除尘装置(7)通过鼓风机(71)对全设备系统进行除尘，所述除尘装置(7)和所述鼓风机(71)分别与所述自动化控制器信号驱动控制连接。

10.如权利要求9所述的一种铝灰无害化处理和再利用设备系统，其特征在于：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。

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