TWI400200B - 鋁渣之除臭與再資化設備及方法 - Google Patents

Description

鋁渣之除臭與再資化設備及方法

本發明是有關於一種鋁渣除臭與再資化的處理方法及設備，且特別是有關於一種利用酸液去除鋁渣中之還原劑聯胺，使處理過後的鋁渣作掩埋處理時不會再因遇水產生氨氣造成惡臭，並且在處理過程中可以回收反應物得到氯化銨濃液或其結晶物者。

小型煉鋁業者為節省成本，大多採用價格低廉的聯胺做為還原劑來提煉鋁，為了提高回收率，所採用之還原劑用量往往高出理論值甚多，因而造成鋁渣中殘留有大量的聯胺(經檢測結果，約含有20~30 wt%的聯胺)。

習知的鋁渣灰資源化之處理方法，係將鋁渣灰變成為級配砂、管路砂及填土等用途。如我國第200718481號發明專利的早期公開內容，即係先將二次鋁渣灰進行比重分離作業,使二次鋁渣灰分離成較輕之碳化鋁、碳化鈣及較重之氮化鋁、氧化鋁,然後再分別將碳化鋁、碳化鈣及氮化鋁、氧化鋁施以高溫蒸汽作業,使碳化鋁、碳化鈣經高溫蒸汽催化作用迅速釋出甲烷而安定化。在此方法的處理過程，殘存的還原劑聯胺並無回收，因此縱使可成為級配砂、管路砂等材料,仍未達到完全再資源化的理想。

另我國第68,891號發明專利「二次鋁渣的回收及安定化處理的方法」，包括鋁渣經過溼式球磨、篩分、氣提除氨、濃泥沈降等處理步驟,使其可充分提升殘留金屬鋁的品位,可減少回爐熔煉的資源損失,並且使有害物質能完全分解或溶出移除,達到安定化處理的目的。對於氮化鋁與碳化鋁在與水接觸時會進行化學反應分別生成甲烷和氨氣體，該專利方法係採取洗滌的方法加以去除，並未介紹具體可行的聯胺回收處理方法。

以往鋁渣皆歸類於一般事業廢棄物，採取掩埋方式加以處理，但其中所殘留的聯胺，在遇到雨水時會反應形成具有惡臭的氨氣，造成空氣污染問題；又氨氣在水中具有高溶解度，部分生成的氨氣會溶于水，而造成水污染問題。因此，造成國內掩埋場拒絕收容鋁渣，但煉鋁業者每天所產生之鋁渣總需要有出路，因而演變成不肖業者或不肖廢棄物處理業者，尋找偏僻場所偷倒鋁渣，如2007年08月16日高雄縣阿蓮鄉中村之偏僻產業道路遭人傾到30包大型太空包的廢鋁渣，恰遇當天南部下大雨，鋁渣內之聯胺與水作用，散發大量惡臭氨氣；同一天，在大發工業區康得瀝青廢棄工廠廠區亦同時被偷倒300噸廢鋁渣，也因下雨產生惡臭氨氣方被附近居民發現舉發。

此類偷倒廢鋁渣的事件絕非偶發，而只是廢鋁渣出處問題的冰山一角而已。以往未有相同事件被舉發，僅是因業者偷倒廢鋁渣時，沒有遇到雨水產生惡臭的氨氣，並非業者沒有偷偷傾倒。在高雄縣阿蓮鄉與大發工業區業者偷倒廢鋁渣事件發生後，高雄縣環保局、衛生局與縣警察局立即聯合成立稽查小組，加強巡邏取締與清查，但這僅是治標的方法，對於廢鋁渣處理若不提出一套徹底解決方案，光高雄縣就有31家煉鋁業者，而台南縣市小型煉鋁業者更遠超過高雄縣，其每天所產生之龐大廢鋁渣總得有出路，而解決廢鋁渣最佳化處理方式，即是將其資源化。

目前國內、外並沒有廢鋁渣除臭與再資源化之相關文獻與技術，因此有待發明以解決上述的急迫問題。

因此，本發明提供一種鋁渣除臭與再資化的處理方法及設備，利用酸液去除鋁渣中之還原劑聯胺，使處理過後的鋁渣既使直接被掩埋也不會再因遇水產生氨氣，並且在處理的過程中可回收反應物得到氯化銨濃液或其結晶物。

本發明的方法包括：一種鋁渣除臭與再資化設備及方法。此除臭與再資化方法包括：一混合步驟、一酸洗步驟及一濃縮步驟。其中混合步驟係利用稀氯化銨溶液與鋁渣充份混合，使鋁渣中殘留的還原劑(聯胺)轉變成氯化銨溶液與氨氣；固－液分離步驟將氯化銨溶液與泥渣分離；酸洗步驟係利用鹽酸溶液吸收在前一步驟逸出的氨氣，產生氯化銨溶液；而濃縮步驟係利用濃縮處理使前兩步驟所得的氯化銨溶液變成濃縮液或結晶體。藉以上步驟可去除鋁渣中的聯胺，使鋁渣掩埋遇水時不再會產生惡臭與水污染的問題。

本方法的設備可包括：一固－液混合單元、一酸洗單元、一固－液分離單元、一濃縮單元，利用其中固－液混合單元執行混合步驟，酸洗單元執行酸洗步驟，固－液分離單元及濃縮單元執行固－液分離及濃縮步驟。固－液分離單元排出的泥渣經乾燥後可以直接掩埋或售給製造水泥業者作為添加料之用。

濃縮單元取出的氯化銨溶液可經去除雜質後加以蒸發濃縮、結晶後得到高純度的氯化銨，可應用於許多產業用途，譬如自廢觸媒回收釩、鉬的過程，即需要大量的氨水與氯化銨參與化學反應。

為讓本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施利，並配合所附圖式，作詳細說明如下：第1圖繪示一本發明之除臭與再資化方法的方塊流程圖。請參照第1圖，本方法實施例至少包括一混合步驟10、一固－液分離步驟11、一酸洗步驟12及一濃縮步驟13。其中混合步驟係利用稀氯化銨溶液4與鋁渣3充份混合，使鋁渣3中殘留的還原劑(聯胺)反映後轉變成氯化銨溶液5與氨氣6。固－液分離步驟將氯化銨溶液5與泥渣211分離。酸洗步驟12係利用鹽酸溶液220吸收在前一步驟逸出的氨氣6，反應後產生氯化銨溶液5；而濃縮步驟13係利用濃縮處理使前兩步驟所得的濃氯化銨溶液7變成濃縮液或結晶體8。藉以上步驟可去除鋁渣3中的聯胺，使鋁渣3掩埋後遇水時不再會產生惡臭與水污染的問題。

同時可參考第1圖及第2圖繪示之本發明之除臭與再資化方法的設備，包括一固－液混合單元20、一固－液分離單元21、一酸洗單元22、一濃縮單元23。利用其中固－液混合單元20執行混合步驟，酸洗單元22執行酸洗步驟，固－液分離單元21使反應後的泥渣211與濃氯化銨溶液7分離，其中泥渣211經乾燥後可以直接掩埋或售給水泥作為當添加料之用，而濃縮單元係使濃氯化銨溶液7濃縮產生氯化銨濃液或結晶物8。

如第3圖及第4圖所繪示之固－液混合單元20實施例，包括一鋁渣槽201、一噴霧元件4、及一震動篩203；其中鋁渣槽201裝盛鋁渣3，底下藉由震動篩203慢慢釋出，噴霧元件4將稀氯化銨溶液4霧化與鋁渣3裡所殘留的聯胺反應，產生氯化銨溶液5與氨氣6。輸往固－液分離單元21後利用一攪拌元件210繼續攪拌，分離出泥渣211、氨氣6與濃氯化銨溶液7。

前述之稀氯化銨溶液4可直接取自固－液分離單元21，亦儲存於一液體儲槽204予與供應。噴霧元件4可為一文氏管或任何可將液體化為微滴的元件，藉由高壓、高速空氣使稀氯化銨溶液4與鋁渣3充分混合，並一起吹往固－液分離步驟11，讓反應後的鋁渣3變成泥渣211往下沈降，氨氣6往上穿過濾材223進入酸洗單元22與鹽酸溶液220反應生成氯化銨溶液5。

酸洗單元22與固－液分離單元21相接，包括一噴淋元件221、複數個接觸材222及濾材223。令鹽酸溶液220從噴淋元件221淋下，在接觸材222表面產生液膜擴大與氨氣 6的接觸。當氨氣6接觸到鹽酸溶液220反應產生氯化銨溶液5及空氣9。空氣可從一出口排出，氯化銨溶液5下墜而與固－液分離單元21內的其它氯化銨溶液5混合。其較上層的為稀氯化銨溶液4，可引往固－液混合單元20循環利用，下層的為相對較濃的濃氯化銨溶液7，經處理去除雜質後，進行蒸發濃縮、結晶可得到高純度氯化銨濃縮液或結晶物8。

本發明與其他習用技術相比較時，至少具有下列優點：1.經本發明處理後的鋁渣(泥渣)可以掩埋或供應給水泥廠利用，再無遇水反應、發出惡臭之虞，可一舉解決鋁渣被垃圾掩埋場拒收的問題。

2.本發明方法所用的設備可一體成形，稀氯化銨可一再循環利用，因此處理成本相當低廉，反應產生的氯化銨可供各種工業方面的利用，具有高度的經濟價值。

以上詳細說明係針對本發明之較佳實施例所提供的具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明的專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或更動，均應包含於本案的專利範圍中。

3‧‧‧鋁渣

4‧‧‧稀氯化銨溶液

5‧‧‧氯化銨溶液

6‧‧‧氨氣

7‧‧‧濃氯化銨溶液

8‧‧‧氯化銨濃縮液或結晶物

9‧‧‧空氣

10‧‧‧混合步驟

11‧‧‧固－液分離裝置

12‧‧‧酸洗步驟

13‧‧‧濃縮步驟

20‧‧‧固－液混合單元

21‧‧‧固－液分離單元

22‧‧‧酸洗單元

23‧‧‧濃縮單元

201‧‧‧鋁渣槽

202‧‧‧噴霧元件

203‧‧‧震動篩

204‧‧‧液體儲槽

210‧‧‧攪拌元件

211‧‧‧泥渣

220‧‧‧鹽酸溶液

220‧‧‧鹽酸溶液

221‧‧‧噴淋元件

222‧‧‧接觸材

223‧‧‧濾材

第1圖、本發明之除臭與再資化方法的方塊流程圖； 第2圖、本發明之除臭與再資化方法所用的設備方塊示意圖； 第3圖、本發明之固－液混合單元的裝置方塊示意圖； 第4圖、本發明之酸洗單元與固－液分離單元的方塊示意圖。

3‧‧‧鋁渣

4‧‧‧稀氯化銨溶液

5‧‧‧氯化銨溶液

6‧‧‧氨氣

7‧‧‧濃氯化銨溶液

8‧‧‧氯化銨濃縮液或結晶物

10‧‧‧混合步驟

11‧‧‧固－液分離裝置

12‧‧‧酸洗步驟

13‧‧‧濃縮步驟

211‧‧‧泥渣

220‧‧‧鹽酸溶液

Claims (12)

1. 一種鋁渣除臭與再資化方法，用以去除一鋁渣中的聯胺使剩下一泥渣，並使該泥渣掩埋遇水時不產生氨氣的惡臭與水污染的問題，該方法包括：一混合步驟，使一稀氯化銨溶液與該鋁渣充份混合，並使該鋁渣中殘留的聯胺轉變成一氯化銨溶液與一氨氣；一固－液分離步驟，使該氯化銨溶液與該泥渣分離；一酸洗步驟，利用一鹽酸溶液吸收該氨氣並產生一氯化銨溶液加入該氯化銨溶液；及一濃縮步驟，將該氯化銨溶液濃縮。
2. 如申請專利範圍第1項的鋁渣除臭與再資化方法，其中該混合步驟中所使用的稀氯化銨溶液係來自該固－液分離步驟所產生者。
3. 如申請專利範圍第1項的鋁渣除臭與再資化方法，其中該濃縮步驟係指一蒸發濃縮步驟。
4. 如申請專利範圍第1項的鋁渣除臭與再資化方法，其中該濃縮步驟係使該氯化銨溶液變成一氯化銨濃縮液。
5. 如申請專利範圍第1項的鋁渣除臭與再資化方法，其中該濃縮步驟係使該氯化銨溶液變成一氯化銨結晶物。
6. 一種鋁渣除臭與再資化設備，用以去除一鋁渣中的聯胺使剩下一泥渣，並使該泥渣掩埋遇水時不產生氨氣的惡臭與水污染的問題，該設備包括：一固－液混合單元，使該鋁渣與一稀氯化銨溶液混合溶為該泥渣，從而使該聯胺反應生成一氯化銨溶液與一氨氣；一酸洗單元，使一鹽酸溶液與該氨氣反應而生成一氯化銨溶液，而與該氯化銨溶液混合；一固－液分離單元，使該泥渣與該氯化銨溶液分離，該氯化銨溶液並分離為一稀氯化 銨溶液與一濃氯化銨溶液；一濃縮單元，將該濃氯化銨溶液濃縮。
7. 如申請專利範圍第6項的鋁渣除臭與再資化設備，其中固-液混合單元與該固-液分離單元相通，使該固-液分離單元裡的稀氯化銨溶液得以注入該固-液混合單元。
8. 如申請專利範圍第6項的鋁渣除臭與再資化設備，其中固-液混合單元包括一鋁渣槽，容置該鋁渣；一震動篩，用以產生震動使該鋁渣得以從該鋁渣槽落下；及一噴霧元件，將該稀氯化銨溶液化為微滴與該鋁渣混合，使與該鋁渣中的聯胺反應生成一氯化銨溶液化與一氨氣。
9. 如申請專利範圍第8項的鋁渣除臭與再資化設備，其中該噴霧元件係一文氏管，利用依高壓、高速空氣使該稀氯化銨溶液化為微滴，並將該鋁渣、該氯化銨溶液與該氨氣吹往該固-液分離單元。
10. 如申請專利範圍第8項的鋁渣除臭與再資化設備，其中該固-液分離單元係與該酸洗單元連接，並使該氨氣進入該固-液分離單元時可以通往該酸洗單元。
11. 如申請專利範圍第8項的鋁渣除臭與再資化設備，其中該酸洗單元包括一噴淋元件，供噴淋該鹽酸溶液使與該氨氣接觸。
12. 如申請專利範圍第11項的鋁渣除臭與再資化設備，其中該酸洗單元尚包括複數個接觸材供該鹽酸溶液噴淋以產生液膜而與該氨氣接觸。