CN220970348U - 二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统，包括铝灰料仓、螺旋送料机、夹套式反应釜、氨气吸收塔、搅拌桶I、搅拌桶II、卧式离心机I、卧式离心机II、洗涤桶、滚筒烘干机、缓冲池I、缓冲池II、缓冲池IV、泵、板框压滤机、蒸发系统、桨式烘干机、含铝产品料仓。该系统二次铝灰和废酸废碱处理量大，自动化程度高，工人操作简单等优点。适合二次铝灰区域集中处理工厂应用，且其充分进行资源化利用，生产设备简单，用水量低，循环用水量大，经该系统处置后的料液盐组分含量高，相应废弃物协同处置量大，成本低，安全性好，具有极高的经济效益和环保效益。

Description

二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统

技术领域

本实用新型属于资源回收利用技术领域，尤其涉及一种二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统。

背景技术

铝产业是我国材料工业的优势产业之一，经过多年的发展已形成从氧化铝、电解铝到铝加工终端产品的完整铝产业链，具备全系列铝合金锭、铝板带箔、铝型材、铝铸件、铝锻件生产能力，为国防军工、航空航天、轨道交通等国家工程领域提供了大量合格铝材，以实现对国家所需重点关键铝材品种全覆盖。

近年来,国家加大对再生金属产业的鼓励和支持力度,对再生金属产业的发展加以引导和扶持。在政策红利支持下,废铝利用率也不断提高,铝灰产量也日益增加。

铝灰是铝电解和金属铝加工过程中产生的一种危险废物，主要成分为金属铝及其氧化物、氮化铝(AlN)、氟化物、无机盐等，具有较高的回收利用价值。

铝灰又分为一次铝灰和二次铝灰，其中，原铝生产或再加工过程中产生不熔于铝液的浮渣，称为一次铝灰；一次铝灰回收过程中产生的灰渣，称为二次铝灰。利用金属和非金属耐碾磨性不一至，通过将球磨机将一次铝灰中的金属和非金属通过球磨磨细后筛分，回收其中的金属铝，一次铝灰碾磨细度越细，筛分后金属回收率越高，但也存在三点不足之处，即：金属铝存在过磨现象严重，回收金属铝细度过小，后期细小的金属铝在精炼过程容易氧化变性，导致金属精炼回收率较低；碾磨一次铝灰球磨细度越细，筛分回收的金属铝组分也越低，后期金属精炼产渣量也越高，能耗也越大；另外一方面，随着金属铝碾磨细度越细，安全风险也逐渐加大。

另外，铝灰无害化处置工艺关键在于二次铝灰的无害化处理，二次铝灰无害化处理的主要目的是将二次铝灰中的氮、氟和盐以及相应的重金属稳定化或减低其反应活性，在进行无害化处理的同时，得到处置的目标产物。

现有二次铝灰无害化处理的主要方法有两类：即湿法处理工艺和火法处理工艺；其中，火法处理工艺是将铝灰中的有害成分通过高温分解的方式排除，该方法工艺简单，但能耗较高，辅料消耗量大，焙烧后的烟气处理难度高，脱氮脱盐不完全；

湿法处理工艺利用铝灰水解反应，脱除氮和可溶性盐。二次铝灰常规的湿法处理工艺采用多级水解或酸或碱的溶液作为水解剂水解，这些工艺能够部分实现活性组分的解离和盐组分的浸出，但存在如下不足之处：

1、用水做水解剂，存在氮化铝水解程度不够，盐组分脱除率不高，产品杂质较高，影响产品高值化利用；反应时间长，需要多段连续反应，投资成本较高，占地面积较大；二次污染控制难度大，氨气存在逸散的风险，同时废水产生量大，处置成本高，从而影响该技术的推广利用。

2、用碱溶液做水解剂时，同样水解效果好，但存在碱用量大，产水量大，且水解后固液过滤分离后，也向滤液中加酸性溶液回收氢氧化铝时，存在过滤难度大，后期盐组分含量低，回收利用成本高。

可见，现有二次铝灰处置技术存在着处置成本高、安全风险大，资源利用率不高等技术问题。

实用新型内容

为解决现有二次铝灰处置技术存在的处置成本高、安全风险大，资源利用率不高等技术问题，本实用新型提出一种二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统。

本实用新型二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统，所述处置系统包括铝灰料仓、螺旋送料机、夹套式反应釜、氨气吸收塔、搅拌桶I、搅拌桶II、卧式离心机I、卧式离心机II、洗涤桶、滚筒烘干机、缓冲池I、缓冲池II、缓冲池IV、泵、板框压滤机、蒸发系统、桨式烘干机、含铝产品料仓，所述铝灰料仓中的二次铝灰用螺旋送料机送入夹套式反应釜，夹套式反应釜顶部通过气体导流管连接氨气吸收塔，夹套式反应釜出料口通过管道连接搅拌桶I，搅拌桶I的物料料液通过管道送至卧式离心机I进行固液分离，初次固液分离后的固体渣料通过管道送至洗涤桶洗涤后再用卧式离心机II进行固液分离，分离后的固体通过螺旋送料机送入滚筒烘干机，滚筒烘干机烘干后的物料通过螺旋送料机送至含铝产品料仓；卧式离心机I分离后的液体通过管道进入缓冲池I，卧式离心机II分离后的液体通过管道进入缓冲池IV，缓冲池I中的液体通过泵送至搅拌桶II中，制盐反应后的物料通过板框压滤机分离，分离后的液体泵送至缓冲池II，缓冲池II中的液体泵送至蒸发系统，蒸发系统制得氯化钠工业湿盐通过螺旋送料机送入桨式烘干机。

优选的，所述夹套式反应釜为2-5个，采用串连方式连接；

优选的，所述搅拌桶I为2-5个，采用串连方式连接；

优选的，所述洗涤桶为2-3个，采用串连方式连接。

优选的，所述搅拌桶II为2-3个，采用并联方式。

优选的，所述板框压滤机为2-3个，采用并联方式。

优选的，所述处置系统还设置有缓冲池III，蒸发系统蒸发出的水蒸汽经冷凝器冷却析出，送至生化系统处置合格后进入缓冲池III，缓冲池III通过管道连接洗涤桶。

铝灰料仓中的二次铝灰用螺旋送料机送入数台串连的夹套式反应釜，与废碱(石化，煤化，化工或铝加工行业产生的废碱，优选的是铝加工行业产生的含铝废碱(主要成分和含量如下：NaOH,3-30％；Al,1-10％):)水溶液(用水将废碱中的NaOH溶度调整成1.2-4％)进行2-4小时的强化水解，在反应10-30分钟后，将出现剧烈并有大量的气体产生的反应现象，这些气体中有氨气、甲烷和氢气，通过气体导流管送至氨气吸收塔吸收氨气，剩余的甲烷和氢气通过燃烧系统燃烧后排放，随着水解反应进行过程中并放出大量的热，并及时开启冷却水循环系统充入夹套内，将反应的热及时带出，并维持第一到第三夹套反应釜内80-90℃的反应温度，在第三夹套反应釜，加入含钙物质(氯化钙，氧化钙，氢氧化钙任意一种或组合，优选的是氧化钙)对溶出的氟离子进行一次沉氟反应0.5小时左右，生成化学性质非常稳定的氟化钙沉淀，可将氟离子含量减到20mg/l左右，剩余的氟离子在中和过程用产生的氢氧化物吸附，达到二次降氟离子的目的；将反应浆料通过管道送到最后夹套反应釜中，最后一个反应釜夹套内通大量冷却水冷却水解体系的温度从90℃降到40℃以下。并通过管道将料浆的送至第一搅拌桶I，在第一搅拌桶I，中加入钢铁加工行业产生的含铁锌废盐酸(主要成分和含量如下：HCl,1-15％；Fe,3-15％；Zn,0-12％)，先将反应体系的PH值从13-14到3-4，然后在第二搅拌桶用含铝废碱(主要成分和含量如下：NaOH,3-30％；Al,1-10％)将反应体系的PH值从3-4调整到7-7.5。在PH值调节过程中，随着氢氧化亚铁和氢氧化铝和氢氧化锌的产生，料浆变的十分浓稠，可在第一搅拌桶通过添加水或反排液稀释改善料浆浓稠状态后，进行后期操作。同时含铁废盐酸中的亚铁离子以及锌离子与强化水解反应体系中的氢氧根形成氢氧化亚铁和氢氧化锌胶体，以及水解体系中的铝酸根离子和氢氧根形成氢氧化铝胶体，这三种胶体形成过程中能进一步吸附氟离子，达到进一步除去溶液中的氟离子的作用。且前期沉氟反应中氧化钙的加入能有效改善氢氧化亚铁和氢氧化铝以及氢氧化锌胶体的胶凝性能，为充分进行二次沉氟和改善氢氧化物的过滤性能，特设置第三和第四搅拌桶，延长反应时间。然后将料液通过管道送至卧式离心机中进行固液分离，固液分离后的固体渣料经过N(N为1-5次，优选的2-3次)逆流洗涤-固液分离操作(通过2级洗涤桶洗涤后，再经过卧式离心机进行固液分离，此操作为1次洗涤-固液分离操作)。最后逆流洗涤水用于配置碱性水解液，固液分离后的固体物料主要成分为二次铝灰水解物、氢氧化亚铁、氢氧化铝和氢氧化锌等，将这些混合物料通过螺旋送料机送入带冷却端的滚筒烘干机，将固体物料进行烘干。在烘干过程中，空气中的氧气与固体物料中的氢氧化亚铁发生氧化反应，并进一步生成氧化铁；其中固体物料中的氢氧化铝和氢氧化锌也逐步脱水生成氧化铝和氧化锌，最后固体物料干燥后，形成一种含氧化锌0.1-4％,氧化铁2-15％，含三氧化二铝40-72％且无氮化铝、碳化铝反应活性的含铝产品，该含铝产品可替代铝土矿用于氧化铝，铝铁净水剂，耐火材料，水泥添加剂或陶瓷原料。烘干后尾气经过冷凝器冷凝后，所得冷凝水生化后补充逆流洗涤用水。水解反应浆料固液分离后的液体20-60％作为反排液稀释料浆使用，剩余液体放置在搅拌桶II中先经氯化钡(氯化钡用量为去除硫酸根理论用量的1-5倍，优选3倍)除硫酸根，后用碳酸钠(碳酸钠用量为去除钙镁合量理论用量的1-5倍，优选3倍)除钙、镁离子后，然后通过二次板框压滤机对相应产物进行压滤，压滤的滤渣②主要成分为硫酸钡，碳酸钙，碳酸镁等物质，滤渣②并入该工艺之前的水解固体物料中。滤液经过自然沉淀和精密过滤后(如滤液中的钾含量较高，则滤液经过自然沉淀和精密过滤后，需经过分盐工序后再进入蒸发系统蒸发制得氯化钠工业湿盐)，泵送至蒸发系统蒸发制得氯化钠工业湿盐，然后将产生的工业湿盐分通过螺旋送料器送入桨式烘干机中，烘干制得到氯化钠主含量超过96.2％，硫酸根小于0.2％,钙镁含量小于0.2％的工业氯化钠物料，再通过产品包装线包装得到工业氯化钠产品。蒸发系统蒸发出的水蒸汽经冷凝器冷却析出，送至生化系统处置合格后一部分做逆流洗涤用水，一部分外排。

本实用新型的有益技术效果如下：

1、本系统巧妙的利用钢铁或含锌铁件行业产出的含铁(锌)废酸和石油

化工行业以及铝加工行业产生的含铝废碱协同二次铝灰无害化处置和资源化利用相融合工艺；

2、三种危险废弃物做主要原材料，在对铝灰中的氮化铝、碳化铝、氟离

子、重金属元素等污染因子无害化处置程度高，且做到各废物中的主要元素-铝元素、铁元素、钠元素、氯元素得到充分资源化利用生产含铝产品和工业氯化钠产品；

3、本系统具有生产设备简单，用水量低，循环用水量大，废弃物协同处

置量大的优点。

附图说明

图1为本实用新型二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统示意图。

图2为本实用新型二次铝灰协同废酸废碱资源化处置工艺流程图。

具体实施方式

以下将配合实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，达成技术功效的实现并据以实施。

二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统，所述处置系统包括铝灰料仓、螺旋送料机、夹套式反应釜、氨气吸收塔、搅拌桶I、搅拌桶II、卧式离心机I、卧式离心机II、洗涤桶、滚筒烘干机、缓冲池I、缓冲池II、缓冲池IV、泵、板框压滤机、蒸发系统、桨式烘干机、含铝产品料仓，所述铝灰料仓中的二次铝灰用螺旋送料机送入夹套式反应釜，夹套式反应釜顶部通过气体导流管连接氨气吸收塔，夹套式反应釜出料口通过管道连接搅拌桶I，搅拌桶I的物料料液通过管道送至卧式离心机I进行固液分离，初次固液分离后的固体渣料通过管道送至洗涤桶洗涤后再用卧式离心机II进行固液分离，分离后的固体通过螺旋送料机送入滚筒烘干机，滚筒烘干机烘干后的物料通过螺旋送料机送至含铝产品料仓；卧式离心机I分离后的液体通过管道进入缓冲池I，卧式离心机II分离后的液体通过管道进入缓冲池IV，缓冲池I中的液体通过泵送至搅拌桶II中，制盐反应后的物料通过板框压滤机分离，分离后的液体泵送至缓冲池III，缓冲池III中的液体泵送至蒸发系统，蒸发系统制得氯化钠工业湿盐通过螺旋送料器送入桨式烘干机。

其中，所述夹套式反应釜为2-5个，采用串连方式连接；所述搅拌桶I为2-5个，采用串连方式连接；使系统可以有效进行水解反应和沉氟反应，去掉二次铝灰中的有害物质氟。

所述洗涤桶为2-3个，采用串连方式连接。

所述搅拌桶II为2-3个，所述板框压滤机为2-3个，均为并联方式。

所述处置系统还设置有缓冲池III，蒸发系统蒸发出的水蒸汽经冷凝器冷却析出，送至生化系统处置合格后进入缓冲池III，缓冲池III通过管道连接洗涤桶。可以使蒸发系统蒸发出的水蒸汽循环使用，最大化的进行资源利用。

铝灰料仓中的二次铝灰用螺旋送料机送入数台串连的夹套式反应釜，与废碱水溶液进行2-4小时的强化水解，在反应10-30分钟后，将出现剧烈并有大量的气体产生的反应现象，这些气体中有氨气、甲烷和氢气，通过气体导流管送至氨气吸收塔吸收氨气，剩余的甲烷和氢气通过燃烧系统燃烧后排放，随着水解反应进行过程中并放出大量的热，并及时开启冷却水循环系统充入夹套内，将反应的热及时带出，并维持第一到第三夹套反应釜内80-90℃的反应温度，在第三夹套反应釜，加入含钙物质对溶出的氟离子进行一次沉氟反应，反应0.5小时，生成化学性质非常稳定的氟化钙沉淀，可将氟离子含量减到20mg/l左右，剩余的氟离子在中和过程用产生的氢氧化物吸附，达到二次降氟离子的目的；将反应浆料通过管道送到最后夹套反应釜中，最后一个反应釜夹套内通大量冷却水冷却水解体系的温度从90℃降到40℃以下。并通过管道将料浆的送至第一搅拌桶I，在第一搅拌桶I中加入钢铁加工行业产生的含铁锌废盐酸，将反应体系的PH值从13-14调到3-4，然后在第二搅拌桶I用含铝废碱，将反应体系的PH值从3-4调整到7-7.5。在PH值调节过程中，随着氢氧化亚铁和氢氧化铝和氢氧化锌的产生，料浆变的十分浓稠，可在第一搅拌桶I通过添加水或反排液稀释改善料浆浓稠状态后，进行后期操作。同时含铁废盐酸中的亚铁离子以及锌离子与强化水解反应体系中的氢氧根形成氢氧化亚铁和氢氧化锌胶体，以及水解体系中的铝酸根离子和氢氧根形成氢氧化铝胶体，这三种胶体形成过程中能进一步吸附氟离子，达到进一步除去溶液中的氟离子的作用。且前期沉氟反应中氧化钙的加入能有效改善氢氧化亚铁和氢氧化铝以及氢氧化锌胶体的胶凝性能，为充分进行二次沉氟和改善氢氧化物的过滤性能，特设置第三和第四搅拌桶，延长反应时间。然后将料液通过管道送至卧式离心机中进行固液分离，固液分离后的固体渣料经过1-5次逆流洗涤-固液分离操作。最后逆流洗涤水用于配置碱性水解液，固液分离后的固体物料主要成分为二次铝灰水解物、氢氧化亚铁、氢氧化铝和氢氧化锌等，将这些混合物料通过螺旋送料机送入带冷却端的滚筒烘干机，将固体物料进行烘干。在烘干过程中，空气中的氧气与固体物料中的氢氧化亚铁发生氧化反应，并进一步生成氧化铁；其中固体物料中的氢氧化铝和氢氧化锌也逐步脱水生成氧化铝和氧化锌，最后固体物料干燥后，形成一种含氧化锌0.1-4％,氧化铁2-15％，含三氧化二铝40-72％且无氮化铝、碳化铝反应活性的含铝产品，该含铝产品可替代铝土矿用于氧化铝，铝铁净水剂，耐火材料，水泥添加剂或陶瓷原料。烘干后尾气经过凝器冷凝后，所得冷凝水生化后补充逆流洗涤用水。水解反应浆料固液分离后的液体20-60％，作为反排液稀释料浆使用，剩余液体放置在搅拌桶II中先经氯化钡除硫酸根，后用碳酸钠除钙、镁离子后，然后通过二次板框压滤机对相应产物进行压滤，压滤的滤渣②主要成分为硫酸钡，碳酸钙，碳酸镁等物质，滤渣②并入该工艺之前的水解固体物料中。滤液经过自然沉淀和精密过滤后(如滤液中的钾含量较高，则滤液经过自然沉淀和精密过滤后，需经过分盐工序后再进入蒸发系统蒸发制得氯化钠工业湿盐)，泵送至蒸发系统蒸发制得氯化钠工业湿盐，然后将产生的工业湿盐分通过螺旋送料器送入桨式烘干机中，烘干制得到氯化钠主含量超过96.2％，硫酸根小于0.2％,钙镁含量小于0.2％的工业氯化钠物料，再通过产品包装线包装得到工业氯化钠产品。蒸发系统蒸发出的水蒸汽经冷凝器冷却析出，送至生化系统处置合格后一部分做逆流洗涤用水，一部分外排。

二次铝灰协同废酸废碱连续处置系统具有二次铝灰和废酸废碱处理量大，自动化程度高，工人操作简单等优点。适合二次铝灰区域集中处理工厂应用，且其充分进行资源化利用，生产设备简单，用水量低，循环用水量大，经该系统处置后的料液盐组分含量高，相应废弃物协同处置量大，成本低，安全性好，具有极高的经济效益和环保效益。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统，所述处置系统包括铝灰料仓、螺旋送料机、夹套式反应釜、氨气吸收塔、搅拌桶I、搅拌桶II、卧式离心机I、卧式离心机II、洗涤桶、滚筒烘干机、缓冲池I、缓冲池II、缓冲池IV、泵、板框压滤机、蒸发系统、桨式烘干机、含铝产品料仓，所述铝灰料仓中的二次铝灰用螺旋送料机送入夹套式反应釜，夹套式反应釜顶部通过气体导流管连接氨气吸收塔，夹套式反应釜出料口通过管道连接搅拌桶I，搅拌桶I的物料料液通过管道送至卧式离心机I进行固液分离，初次固液分离后的固体渣料通过管道送至洗涤桶洗涤后再用卧式离心机II进行固液分离，分离后的固体通过螺旋送料机送入滚筒烘干机，滚筒烘干机烘干后的物料通过螺旋送料机送至含铝产品料仓，其特征在于，卧式离心机I分离后的液体通过管道进入缓冲池I，卧式离心机II分离后的液体通过管道进入缓冲池IV，缓冲池I中的液体通过泵送至搅拌桶II中，制盐反应后的物料通过板框压滤机分离，分离后的液体泵送至缓冲池II，缓冲池II中的液体泵送至蒸发系统，蒸发系统制得氯化钠工业湿盐通过螺旋送料机送入桨式烘干机。

2.根据权利要求1所述的二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统，其特征在于，所述夹套式反应釜为2-5个，采用串连方式连接。

3.根据权利要求1所述的二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统，其特征在于，所述搅拌桶I为2-5个，采用串连方式连接。

4.根据权利要求1所述的二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统，其特征在于，所述洗涤桶为2-3个，采用串连方式连接。

5.根据权利要求1所述的二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统，其特征在于，所述搅拌桶II为2-3个，采用并联方式。

6.根据权利要求1所述的二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统，其特征在于，所述板框压滤机为2-3个，采用并联方式。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的二次铝灰协同废酸废碱资源化连续性处置系统，其特征在于，所述处置系统还设置有缓冲池III，蒸发系统蒸发出的水蒸汽经冷凝器冷却析出，送至生化系统处置合格后进入缓冲池III，缓冲池III通过管道连接洗涤桶。