本發(fā)明屬于冶金固廢綜合利用，更具體地講，涉及一種二次鋁灰處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、鋁灰是電解鋁、鋁加工及再生鋁加工過程中產(chǎn)生的固體廢物，根據(jù)鋁灰在鋁回收利用過程中的使用次數(shù)和單質(zhì)鋁的含量，可將鋁灰分為一次鋁灰和二次鋁灰，其中，二次鋁灰含有氧化鋁(以鋁計(jì)30％～60％)、氮化鋁、氧化硅以及氟化物等物質(zhì)，遇水或在潮濕的空氣中極易反應(yīng)生成有毒、有害、易爆、惡臭氣體，如氨氣、甲烷、氫氣、硫化氫等，由于其自身的反應(yīng)性、毒性等危險(xiǎn)特性，我國在2016年將鋁灰列入《國家危險(xiǎn)廢棄物名錄》屬于冶煉金屬的廢棄廢物，但二次鋁灰中鋁含量較高，甚至比鋁土礦中鋁含量(氧化鋁的含量通常在40％到60％之間)還要高，賦予了其較大的資源價(jià)值。據(jù)研究表明二次鋁灰中含有50％～65％的al2o3，生產(chǎn)相同質(zhì)量的al2o3用二次鋁灰作為原料的成本約為用鋁土礦工藝的一半。因此，實(shí)現(xiàn)二次鋁灰資源化利用，不僅可以消除環(huán)境危害，還可以低成本回收其中的氧化鋁資源，具有環(huán)境和經(jīng)濟(jì)雙重效益。

2、中國專利文獻(xiàn)cn?106892441a公開了一種鋁灰利用方法，將鋁灰渣倒入反應(yīng)釜，向該反應(yīng)釜內(nèi)加入水并攪拌翻動(dòng)形成漿料，進(jìn)行水解反應(yīng)脫氨，水解反應(yīng)脫氨生成的逸出氨氣進(jìn)入吸收塔，在吸收塔內(nèi)采用噴淋水或酸對逸出氨氣進(jìn)行收集。將脫氨后剩余的漿料裝入儲(chǔ)料容器并放入箱式電爐內(nèi)進(jìn)行干燥處理得塊狀鋁渣，將塊狀鋁渣送入振動(dòng)碾磨機(jī)進(jìn)行球磨處理得到二次鋁灰。該專利文獻(xiàn)通過脫氨處理，消除了鋁灰的危險(xiǎn)特性，僅得到二次鋁灰，但并未實(shí)現(xiàn)其中有價(jià)物質(zhì)的回收利用。

3、中國專利文獻(xiàn)cn?105274346a公開了一種鋁灰回收利用工藝，具體是將鋁灰與水進(jìn)行調(diào)漿預(yù)處理，然后將預(yù)處理后的鋁灰料漿加入加壓反應(yīng)釜進(jìn)行加壓水浸，加壓水浸得到含氧化鋁或氫氧化鋁的浸出渣和含氯鹽浸出液，將含氯鹽浸出液蒸發(fā)結(jié)晶濃縮得到鋁合金熔鑄用覆蓋劑或通過脫氟后經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶濃縮得到工業(yè)用鹽，加壓水浸渣經(jīng)高溫煅燒得到氧化鋁。該專利文獻(xiàn)通過預(yù)處理+加壓水浸的方式回收利用鋁灰，得到的al2o3純度不高，也未實(shí)現(xiàn)固廢全量化利用。

4、中國專利文獻(xiàn)cn?103695656a公開了一種鋁灰回收利用方法，具體是將熔煉爐表面的熱鋁灰扒出并在5分鐘內(nèi)將熱鋁灰輸送至鋁灰炒灰鍋中進(jìn)行攪拌，控制炒灰鍋中鋁灰的溫度，使鋁灰中的鋁熔化為鋁液并與熔渣分層，然后從炒灰鍋底部回收鋁液；熔渣在冷卻的過程中不斷進(jìn)行壓碎、研磨，壓碎研磨后的熔渣送入篩選桶中進(jìn)行篩分，以篩分出細(xì)灰、中篩灰和粗灰。該專利文獻(xiàn)方案僅實(shí)現(xiàn)了鋁灰中金屬鋁的回收利用，但未提取其中的氧化鋁資源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述所存在的技術(shù)問題，在消除二次鋁灰危險(xiǎn)特性的同時(shí)，回收其中的氧化鋁，本發(fā)明提供了一種二次鋁灰處理方法及系統(tǒng)，尾渣可以作為硅鈣肥的原料，實(shí)現(xiàn)固廢的全量化利用。

2、所采用的技術(shù)方案如下：

3、一方面，本發(fā)明提供了一種二次鋁灰處理方法，所述方法包括如下步驟：

4、步驟1，將二次鋁灰與堿液充分混合，經(jīng)脫氮、過濾預(yù)處理后獲得富含鋁酸鈉的溶液i和二次鋁灰渣；

5、步驟2，將所得二次鋁灰渣與赤泥、純堿和石灰石按設(shè)定的重量份比均混，得到混合料；

6、步驟3，將混合料壓制成型為生球團(tuán)；

7、步驟4，將所得生球團(tuán)進(jìn)行烘干處理，得到干球團(tuán)；

8、步驟5，將所得干球團(tuán)進(jìn)行焙燒處理，得到焙燒球團(tuán)；

9、步驟6，將所得焙燒球團(tuán)進(jìn)行破碎處理，得到焙燒球團(tuán)顆粒；

10、步驟7，將焙燒球團(tuán)顆粒經(jīng)溶出處理，得到富含鋁酸鈉的溶液ii和富含硅鈣的物料；

11、步驟8，將所得富含鋁酸鈉的溶液i和溶液ii進(jìn)行析出處理，得到氫氧化鋁產(chǎn)品；

12、步驟9，將氫氧化鋁產(chǎn)品進(jìn)行高溫煅燒，得到氧化鋁產(chǎn)品。

13、其中的，所述步驟2中，所述混合料中二次鋁灰渣、赤泥、純堿和石灰石之間所設(shè)定的重量份比是(65～85):(15～35):(30～50):(40～55)。

14、優(yōu)選地，所述步驟2中，所述混合料中二次鋁灰渣、赤泥、純堿和石灰石之間所設(shè)定的重量份比是(75～80):(17～34):(30～40):(42～48)。

15、優(yōu)選地，所述步驟4中，經(jīng)烘干后所得干球團(tuán)的含水量低于2％。

16、優(yōu)選地，所述步驟5中采用的焙燒溫度為1180～1280℃，焙燒時(shí)間60～120min。

17、優(yōu)選地，所述步驟6中的焙燒球團(tuán)顆粒的粒度不大于20mm。

18、優(yōu)選地，所述步驟9中采用的高溫煅燒溫度為1000～1200℃。

19、另一方面，本發(fā)明還提供了一種二次鋁灰處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

20、預(yù)處理裝置，用于將二次鋁灰與堿液混合，進(jìn)行脫氮、過濾處理，得到富含氯酸鈉的溶液i和二次鋁灰渣；

21、混勻裝置，用于將所得的二次鋁灰渣與赤泥、純堿和石灰石按設(shè)定的重量份比均混，得到混合料；

22、成型裝置，用于將混合料壓制成型為生球團(tuán)；

23、烘干裝置，用于將生球團(tuán)進(jìn)行烘干處理得到干球團(tuán)；

24、焙燒裝置，用于將干球團(tuán)進(jìn)行焙燒，得到焙燒球團(tuán)；

25、破碎裝置，用于將焙燒球團(tuán)進(jìn)行破碎處理，得到焙燒球團(tuán)顆粒；

26、溶出裝置，用于將焙燒球團(tuán)顆粒進(jìn)行溶出處理，得到富含鋁酸鈉的溶液ii和富含硅鈣的物料；

27、析出裝置，用于將所得富含鋁酸鈉的溶液i和溶液ii進(jìn)行析出處理，得到氫氧化鋁；

28、煅燒裝置，用于將所得氫氧化鋁進(jìn)行高溫煅燒，得到氧化鋁產(chǎn)品。

29、優(yōu)選地，所述混勻裝置中二次鋁灰渣、赤泥、純堿和石灰石之間所設(shè)定的重量份比是(75～80):(17～34):(30～40):(42～48)。

30、優(yōu)選地，所述焙燒裝置中的焙燒溫度為1180～1280℃，焙燒時(shí)間60～120min。

31、本發(fā)明技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

32、a.本發(fā)明所提供的方法和系統(tǒng)利用二次鋁灰與堿液混合進(jìn)行脫氮、過濾預(yù)處理后得到富含鋁酸鈉的溶液i和二次鋁灰渣，然后再將所得二次鋁灰渣配料混合后依次進(jìn)行壓球、烘干、焙燒、破碎和溶出處理，得到富含鋁酸鈉的溶液ii，對兩次所得溶液i和溶液ii混合后進(jìn)行析出處理，再經(jīng)高溫煅燒制得純度可達(dá)95％以上的氧化鋁產(chǎn)品，消除了二次鋁灰的危險(xiǎn)特性的同時(shí)，回收其中的氧化鋁，同時(shí)所得富含硅鈣的尾渣可以作為硅鈣肥的原料，實(shí)現(xiàn)固廢的全量化利用。

33、b.本發(fā)明方法和系統(tǒng)對所得氫氧化鋁進(jìn)行高溫煅燒，進(jìn)而低熔點(diǎn)的氯化物和氟化物被脫除，避免其溶解進(jìn)入鋁酸鈉溶液中，顯著提高了氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種二次鋁灰處理方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁灰處理方法，其特征在于，所述步驟2中，所述混合料中二次鋁灰渣、赤泥、純堿和石灰石之間所設(shè)定的重量份比是(65～85):(15～35):(30～50):(40～55)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二次鋁灰處理方法，其特征在于，所述步驟2中，所述混合料中二次鋁灰渣、赤泥、純堿和石灰石之間所設(shè)定的重量份比是(75～80):(17～34):(30～40):(42～48)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁灰處理方法，其特征在于，所述步驟4中，經(jīng)烘干后所得干球團(tuán)的含水量低于2％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁灰處理方法，其特征在于，所述步驟5中采用的焙燒溫度為1180～1280℃，焙燒時(shí)間60～120min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁灰處理方法，其特征在于，所述步驟6中的焙燒球團(tuán)顆粒的粒度不大于20mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁灰處理方法，其特征在于，所述步驟9中采用的高溫煅燒溫度為1000～1200℃。

8.一種二次鋁灰處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的二次鋁灰處理系統(tǒng)，其特征在于，所述混勻裝置中二次鋁灰渣、赤泥、純堿和石灰石之間所設(shè)定的重量份比是(75～80):(17～34):(30～40):(42～48)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的二次鋁灰處理系統(tǒng)，其特征在于，所述焙燒裝置中的焙燒溫度為1180～1280℃，焙燒時(shí)間60～120min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種二次鋁灰處理方法及系統(tǒng)，將二次鋁灰與堿液充分混合，經(jīng)脫氮、過濾預(yù)處理后獲得富含鋁酸鈉的溶液I和二次鋁灰渣；將所得二次鋁灰渣與赤泥、純堿和石灰石按設(shè)定的重量份比均混，得到混合料；將混合料壓制成型為生球團(tuán)；將所得生球團(tuán)經(jīng)烘干裝置烘干后，得到干球團(tuán)；對所得干球團(tuán)經(jīng)焙燒裝置進(jìn)行焙燒，得到焙燒球團(tuán)；將焙燒球團(tuán)經(jīng)破碎裝置破碎后，再經(jīng)溶出裝置得到富含鋁酸鈉的溶液II和富含硅鈣的物料；將所得富含鋁酸鈉的溶液I和溶液II進(jìn)行析出處理，得到氫氧化鋁，再將氫氧化鋁高溫煅燒后得到氧化鋁產(chǎn)品。本發(fā)明系統(tǒng)消除了二次鋁灰的危險(xiǎn)特性，回收氧化鋁，所得富含硅鈣的尾渣作為硅鈣肥原料，實(shí)現(xiàn)固廢的全量化利用。

技術(shù)研發(fā)人員：任中山,王京京,薛軍,林軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：生態(tài)環(huán)境部固體廢物與化學(xué)品管理技術(shù)中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9