一种二次铝灰综合利用的方法与流程

[0001]
本发明涉及铝工业废弃物资源化利用技术领域，特别是一种二次铝灰综合利用的新方法。


背景技术：

[0002]
铝及再生铝的生产环节会产生大量的废渣，每年的铝灰生产量约在250万吨以上。铝灰可分为一次铝灰和二次铝灰，一次铝灰中含铝量较高，呈银灰色，又称白灰；二次铝灰含铝量较低，呈黑色，又称黑灰。二次铝灰的回收利用是铝工业废物综合利用的重点，目前铝灰的回收利用主要可分为铝灰中金属铝与氧化铝的回收，铝灰中盐的回收以及其他多功能材料的生产。研究一种处理铝灰的新方法，最大限度的回收铝灰中的有价成分，减少铝灰渣的堆存，避免二次污染，对整个铝工业有十分重要的意义。针对铝灰，虽然已有较多研究，但目前没有较成熟的方法对铝渣进行回收利用，铝工业末端的黑灰大多数以堆存为主，不仅占用土地资源，其中的有害物质还会通过扩散进入环境中，从而危害人类健康，破坏生态环境。铝灰作为铝熔炼废渣被列入《国家危险废物名录》。因此，回收铝灰中的有价组分，提高铝灰中铝的回收率，实现铝灰的资源化、无害化利用是实现可持续发展的必由之路。
[0003]
现有技术的一些方法虽然得到了较高纯度的氧化铝产品，但是并未除去氟化物等，提取氧化铝后剩余的废渣无法达到无害化处理的效果。对于二次铝灰渣的处理有待开发更好的方法。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种二次铝灰综合利用的新方法，针对铝灰中氮化铝以及电解精炼中存在的大量氟化物，消除铝灰脱氮不彻底导致氨气产生的污染问题，实现铝灰中有害元素的去除，达到无害化处理和资源化利用的目的。
[0005]
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种二次铝灰综合利用的方法，具体步骤如下：（1）将二次铝灰用破碎机破碎磨细；（2）将步骤（1）破碎磨细后的铝灰与添加剂混合均匀后进行焙烧，烧结气体回收；（3）将步骤（2）焙烧后的熟料取出后降至室温，用稀碱液或水进行溶出，固液分离，滤液为铝酸钠粗液，添加氧化钙深度脱硅后的铝酸钠溶液经晶种分解得到氢氧化铝，再经高温煅烧得到氧化铝，不溶性滤渣为含氟渣返电解槽使用。
[0006]
步骤（1）磨细的铝灰粒度为75μm-380μm。
[0007]
步骤（2）添加剂为碳酸钠、氧化剂、碳酸钙的混合物；氧化剂为硝酸钠、过碳酸钠、过氧化钠或过氧化钙等，碳酸钠的添加量是铝灰中的氧化铝物质的量的1.4-3倍，氧化剂的添加量是铝灰中氮化铝物质的量的1.2-2.4倍；碳酸钙的添加量是铝灰中的氟化物和二氧化硅的总的物质的量的2.6-4.6倍。
[0008]
步骤（2）焙烧温度为800-1200℃，焙烧时间为1-4h。
[0009]
步骤（3）稀碱液是碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液，其中碳酸钠溶液的浓度为2g/l-10g/l，氢氧化钠溶液的浓度为10g/l-30g/l。
[0010]
步骤（3）溶出温度为50-90℃，溶出时间为0.5-3小时。
[0011]
步骤（3）溶出时的液固比ml:g为2-10:1。
[0012]
本发明的有益效果为：本发明利用铝工业铝灰渣，以二次铝灰为主要原料，通过向铝灰中添加反应药剂，在高温下焙烧将氮化铝转化为氧化铝，一方面可以提高氧化铝的回收，另外反应释放的氮气不会造成环境污染，还可以回收再利用；另一方面加入的含碳酸钙的物料可与二次铝灰中的氟化物反应生成氟化钙，作为返电解槽使用的原料，也可用于生产建筑材料，达到回收利用的效果。焙烧熟料溶出得到的铝酸钠溶液经深度脱硅分解得到氢氧化铝产品，氢氧化铝高温煅烧后得到氧化铝产品，提高了铝灰中氧化铝的回收率，没有二次污染，达到无害化处理二次铝灰的目的，且反应药剂廉价，可作为工业化应用试用。
具体实施方式
[0013]
下面结合实施例对本发明做进一步说明，其中未详细叙述部分为本领域常规技术或公知常识。实施例中所用二次铝灰成分（经xrf分析）如表1所示：表1 二次铝灰中主要氧化物的质量百分比含量 /ω%实施例1一种二次铝灰综合利用的方法，具体步骤如下：（1）将二次铝灰用破碎机破碎磨细至75μm-380μm；（2）将步骤（1）破碎磨细后的铝灰与添加剂混合均匀后在800℃下进行焙烧4h，烧结气体为氮气进行回收；其中添加剂为碳酸钠、氧化剂硝酸钠、碳酸钙的混合物；碳酸钠与铝灰中的氧化铝的摩尔比为1.4，氧化剂硝酸钠与铝灰中氮化铝的摩尔比为1.2，碳酸钙与铝灰中的氟化物和二氧化硅总的摩尔比为2.6；（3）将焙烧后的熟料用碳酸钠溶液溶出，碳酸钠浓度为2g/l，液固比ml:g为2:1，溶出温度为50℃，溶出时间为3h，固液分离，滤液为铝酸钠粗液；氧化铝的溶出率为87.6%，不溶性滤渣为含氟渣返电解槽使用，不溶性残渣中caf2的含量为89%；（4）在铝酸钠粗液中添加氧化钙进行脱硅，其中脱硅温度80℃，搅拌速度300r/min，反应时间60min，添加的cao与溶液中的sio2的摩尔比为10:1；添加质量分数为36%的hcl调整α
k
=1.7，在铝酸钠溶液中添加晶种氢氧化铝分解，其中晶种系数为1，转速200r/min，分解时间60h；（5）晶种分解后的氢氧化铝在80℃下干燥12h，然后在1200℃下煅烧1h得到产物氧化铝。
[0014]
实施例2一种二次铝灰综合利用的方法，具体步骤如下：（1）将二次铝灰用破碎机破碎磨细至75μm-380μm；
（2）将步骤（1）破碎磨细后的铝灰与添加剂混合均匀后在800℃下进行焙烧2h，烧结气体为氮气进行回收；其中添加剂为碳酸钠、氧化剂过氧化钠、碳酸钙的混合物；碳酸钠与铝灰中的氧化铝的摩尔比为1.8，氧化剂过氧化钠与铝灰中氮化铝的摩尔比为1.7，碳酸钙与铝灰中的氟化物和二氧化硅总的摩尔比为3；（3）将焙烧后的熟料用碳酸钠溶液溶出，碳酸钠浓度为10g/l，液固比ml:g为5:1，溶出温度为65℃，溶出时间为1.5h，固液分离，滤液为铝酸钠粗液；氧化铝的溶出率为89.2%，不溶性滤渣为含氟渣返电解槽使用，不溶性残渣中caf2的含量为91%；（4）在铝酸钠粗液中添加氧化钙进行脱硅，其中脱硅温度80℃，搅拌速度300r/min，反应时间60min，添加的cao与溶液中的sio2的摩尔比为10:1；添加质量分数为36%的hcl调整α
k
=1.7，在铝酸钠溶液中添加晶种氢氧化铝分解，其中晶种系数为1，转速200r/min，分解时间60h；（5）晶种分解后的氢氧化铝在80℃下干燥12h，然后在1200℃下煅烧1h得到产物氧化铝。
[0015]
实施例3一种二次铝灰综合利用的方法，具体步骤如下：（1）将二次铝灰用破碎机破碎磨细至75μm~380μm；（2）将步骤（1）破碎磨细后的铝灰与添加剂混合均匀后在1000℃下进行焙烧4h，烧结气体为氮气进行回收；其中添加剂为碳酸钠、氧化剂过碳酸钠、碳酸钙的混合物；碳酸钠与铝灰中的氧化铝的摩尔比为2.2，氧化剂过碳酸钠与铝灰中氮化铝的摩尔比为2，碳酸钙与铝灰中的氟化物和二氧化硅总的摩尔比为3.6；（3）将焙烧后的熟料用碳酸钠溶液溶出，碳酸钠浓度为5g/l，液固比ml:g为8:1，溶出温度为80℃，溶出时间为2h，固液分离，滤液为铝酸钠粗液；氧化铝的溶出率为92.1%，不溶性滤渣为含氟渣返电解槽使用，不溶性残渣中caf2的含量为89.5%；（4）在铝酸钠粗液中添加氧化钙进行脱硅，其中脱硅温度80℃，搅拌速度300r/min，反应时间60min，添加的cao与溶液中的sio2的摩尔比为10:1；添加质量分数为36%的hcl调整α
k
=1.7，在铝酸钠溶液中添加晶种氢氧化铝分解，其中晶种系数为1，转速200r/min，分解时间60h；（5）晶种分解后的氢氧化铝在80℃下干燥12h，然后在1200℃下煅烧1h得到产物氧化铝。
[0016]
实施例4一种二次铝灰综合利用的方法，具体步骤如下：（1）将二次铝灰用破碎机破碎磨细至75μm-380μm；（2）将步骤（1）破碎磨细后的铝灰与添加剂混合均匀后在1200℃下进行焙烧1h，烧结气体为氮气进行回收；其中添加剂为碳酸钠、氧化剂过氧化钙、碳酸钙的混合物；碳酸钠与铝灰中的氧化铝的摩尔比为3，氧化剂过氧化钙与铝灰中氮化铝的摩尔比为2.4，碳酸钙与铝灰中的氟化物和二氧化硅总的摩尔比为4.6；（3）将焙烧后的熟料用氢氧化钠溶液溶出，氢氧化钠溶液的浓度为10g/l，液固比ml:g为10:1，溶出温度为90℃，溶出时间为0.5h，固液分离，滤液为铝酸钠粗液；氧化铝的溶出率为90.6%，不溶性滤渣为含氟渣返电解槽使用，不溶性残渣中caf2的含量为86%；
（4）在铝酸钠粗液中添加氧化钙进行脱硅，其中脱硅温度80℃，搅拌速度300r/min，反应时间60min，添加的cao与溶液中的sio2的摩尔比为10:1；添加质量分数为36%的hcl调整α
k
=1.7，在铝酸钠溶液中添加晶种氢氧化铝分解，其中晶种系数为1，转速200r/min，分解时间60h；（5）晶种分解后的氢氧化铝在80℃下干燥12h，然后在1200℃下煅烧1h得到产物氧化铝。
[0017]
将实施例4中氢氧化钠溶液的浓度调整为15g/l或30g/l等，处于10g/l-30g/l的任何浓度，均可以获得与实施例4差别不大的效果。

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