一种综合利用铝灰的方法技术

本发明专利技术涉及一种综合利用铝灰的方法，属于固体废弃物绿色资源化领域。步骤如下：

A method of comprehensive utilization of aluminum ash

The invention relates to a comprehensive utilization method of aluminum ash, which belongs to the field of solid waste green resource utilization. The steps are as follows:

【技术实现步骤摘要】
一种综合利用铝灰的方法
本专利技术涉及一种综合利用铝灰的方法，属于固体废弃物绿色资源化领域。
技术介绍
铝灰产生于铝电解、铝加工、再生铝加工等所有铝发生融熔的工序，由于含有一定量的氟盐被列为危险固体废弃物。目前，铝灰的利用基本上是回收其中的金属铝，提取金属铝后的铝灰大部分直接堆存或填埋处理。铝灰的堆积将占用大量的土地资源，无害化的处理也将导致有毒金属离子流入地下水中污染水体资源，尤其是铝灰汇总含有大约15~30%的氮化铝，氮化铝遇水分解生成氨气产生的恶臭味是外在影响环保的最主要的原因。对于回收金属铝以后的铝灰的综合利用方式还没有一种行之有效的方法，现有的利用铝灰进行无机材料制备的技术也都停留在理论和实验室阶段。在各种处理铝灰的方法中，避免产生二次环境污染的关键是处理好氮化铝的问题，现有公开的资料显示氮化铝的处理一般均采用将铝灰加入到热水中进行水解除氮，但除氮时间长，而且效果不佳。尤其对氟离子的处理还没有较好的工艺方法。
技术实现思路
专利技术目的针对现有铝灰综合利用中存在的问题，本专利技术提供一种能耗低、工艺可实施性强、AlN水解完全、工艺过程中无废液、废气排放，可实现铝灰的高效、绿色资源化利用的方法。技术方案一种综合利用铝灰的方法，其特征在于，包括下述步骤：将铝灰经磨矿、过20目筛后（筛下料）与质量浓度为30~80%的硫酸氢铵溶液混合，混合浆液在密闭反应釜中加到60~200℃进行加热反应，反应时间为10~300min；反应结束后进行固液分离，得到以硫酸铝铵为主要成分的浸出液和以刚玉为主要矿物组成的浸出渣；向获得的浸出液中通入氨水或氨气进行中和反应后固液分离，得到氢氧化铝和硫酸铵溶液；步骤获得的浸出渣用1倍浸出渣质量并且温度大于等于80℃的热蒸馏水洗涤3~5次后，在100~120℃的条件下保温1.5~2.5h后获得烘干浸出渣；向步骤获得的硫酸铵溶液中加入硫酸钠形成冰晶石（Na3AlF6）沉淀，除去溶液中的氟离子，得到净化后的硫酸铵溶液；步骤获得的硫酸铵溶液经蒸发后得到硫酸铵固体，硫酸铵固体经低温热分解后获得氨气和硫酸氢铵液体；步骤获得的氨气进入所述的步骤，为氨气或氨水的原料来源；获得的硫酸氢铵液体进入所述的步骤，为硫酸氢铵溶液的原料来源。步骤中的加热反应温度为70~180℃，反应时间为30~200min。步骤中所述的硫酸氢铵与灰渣中的铝（以氧化铝计）的摩尔比为4~16。步骤加热反应过程中AlN完全水解，AlN水解产生的氨气被硫酸氢铵完全吸收，生成硫酸铵，从而实现氨气的零排放。步骤获得的冰晶石用1倍冰晶石质量的温度大于等于80℃的热蒸馏水洗涤3~5次后在100~130℃的条件下保温2~3h后获得冰晶石产品。步骤获得的氢氧化铝用1倍氢氧化铝质量的温度大于等于80℃的热蒸馏水洗涤3~5次后在100~120℃的条件下保温1.5~2.5h后获得细氢氧化铝产品，细氢氧化铝经1300℃~1600℃煅烧1~4h后获得氧化铝刚玉产品。步骤获得的烘干后的浸出渣经加入1~6%的磷酸、1~3%的纸浆废液、5~8%的水混合后在80~120MPa压力下成型，在1650~1800℃条件下烧结2~5h后获得的高铝质耐火砖，耐火的性能指标为：体积密度2.6~2.8，常温耐压强度为80~90MPa，荷重软化温度1550~1600℃，耐火度为1800~1870℃，显气孔为21~19，线变化率为-0.2~0.15%。优点及效果本专利技术具有如下优点：1、在较短的时间内实现氮化铝的完全水解，并完全吸收氮化铝分解产生的氨水，消除了铝灰在水解过程中向空气中释放氮气造成的环境污染问题。2、该方法提出的工艺流程为湿法密闭循环流程，可实现硫酸铵物料的循环利用，而且整个流程没有气体、水、固体残渣排放，属于绿色生产方法。3、该方法将氟离子转化为电解铝工业的原料冰晶石，有效解决了氟盐对环境的污染问题。4、铝灰经过处理形成浸出渣为性能良好的耐火材料，利用浸出渣制备的高铝质耐火砖性能指标高于特等高铝砖的性能指标。附图说明图1铝灰原料颗粒形貌；图2铝灰原料颗粒放大微观形貌；图3铝灰原料元素含量；图4铝灰经硫酸氢铵溶液浸出处理后的固体残留物颗粒形貌；图5铝灰经硫酸氢铵溶液浸出处理后的固体残留物颗粒放大微观形貌；图6铝灰经硫酸氢铵溶液浸出处理后的固体残留物元素含量。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明：一种综合利用铝灰的方法，包括下述步骤：将铝灰经磨矿、过20目筛后（筛下料）与质量浓度为30~80%的硫酸氢铵溶液混合，所述的硫酸氢铵与灰渣中的铝（以氧化铝计）的摩尔比为4~16，混合浆液在密闭反应釜中加到60~200℃进行加热反应，反应时间为10~300min；优选的，加热反应温度为70~180℃，反应时间为30~200min为最佳。加热反应过程中AlN完全水解，AlN水解产生的氨气被硫酸氢铵完全吸收，生成硫酸铵，从而实现氨气的零排放。反应结束后进行固液分离，得到以硫酸铝铵为主要成分的浸出液和以刚玉为主要矿物组成的浸出渣。向获得的浸出液中通入氨水或氨气进行中和反应后固液分离，得到氢氧化铝和硫酸铵溶液；获得的氢氧化铝经加水洗涤后纯度较高，氢氧化铝的纯度≥99.0%，平均粒径为1~2μm，能够用于细氧化铝、阻燃剂填料等生产领域。细氧化铝微粒子（微粉）粒径一般是：0.1~10um。经步骤获得的氢氧化铝用1倍氢氧化铝质量的温度大于等于80℃的热蒸馏水洗涤3~5次后在100~120℃的条件下保温1.5~2.5h后获得细氢氧化铝产品，细氢氧化铝经1300℃~1600℃煅烧1~4h后获得氧化铝刚玉产品；步骤获得的浸出渣用1倍浸出渣质量并且温度大于等于80℃的热蒸馏水洗涤3~5次后，在100~120℃的条件下保温1.5~2.5h后获得烘干浸出渣；浸出渣中氧化铝的化学组成≥85%，浸出渣经加水洗涤后可用作制备氧化铝陶瓷的原料；获得的烘干后的浸出渣经加入1~6%的磷酸、1~3%的纸浆废液、5~8%的水混合后在80~120MPa压力下成型，在1650~1800℃条件下烧结2~5h后获得的高铝质耐火砖，耐火的性能指标为：体积密度2.6~2.8，常温耐压强度为80~90MPa，荷重软化温度1550~1600℃，耐火度为1800~1870℃，显气孔为21~19，线变化率为-0.2~0.15%。向步骤获得的硫酸铵溶液中加入硫酸钠形成冰晶石（Na3AlF6）沉淀，除去溶液中的氟离子，得到净化后的硫酸铵溶液；获得的冰晶石用1倍冰晶石质量的温度大于等于80℃的热蒸馏水洗涤3~5次后在100~130℃的条件下保温2~3h后获得冰晶石产品。步骤获得的硫酸铵溶液经蒸发后得到硫酸铵固体，硫酸铵固体经低温热分解后获得氨气和硫酸氢铵液体；步骤获得的氨气进入所述的步骤，为氨气或氨水的原料来源；获得的硫酸氢铵液体进入所述的步骤，为硫酸氢铵溶液的原料来源。实施例1将铝灰经磨矿、过20目筛后与质量浓度为30%的硫酸氢铵溶液混合，混合浆液在密闭反应釜中加热至200℃进行反应，反应时间10min，硫酸氢氨与铝灰中氧化铝的摩尔比为4。加热反应过程中AlN完全水解，AlN水解产生的氨气被硫酸氢铵完全吸收，生成硫酸铵，从而实现氨气的零排放。反应结束后进行固液分离及洗涤，得到以硫酸铝铵为主要成分的浸出液和以刚玉为主要矿物组成的浸出渣本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合利用铝灰的方法，其特征在于，包括下述步骤：

【技术特征摘要】
1.一种综合利用铝灰的方法，其特征在于，包括下述步骤：将铝灰经磨矿、过20目筛后（筛下料）与质量浓度为30~80%的硫酸氢铵溶液混合，混合浆液在密闭反应釜中加到60~200℃进行加热反应，反应时间为10~300min；反应结束后进行固液分离，得到以硫酸铝铵为主要成分的浸出液和以刚玉为主要矿物组成的浸出渣；向获得的浸出液中通入氨水或氨气进行中和反应后固液分离，得到氢氧化铝和硫酸铵溶液；步骤获得的浸出渣用1倍浸出渣质量并且温度大于等于80℃的热蒸馏水洗涤3~5次后，在100~120℃的条件下保温1.5~2.5h后获得烘干浸出渣；向步骤获得的硫酸铵溶液中加入硫酸钠形成冰晶石沉淀，除去溶液中的氟离子，得到净化后的硫酸铵溶液；步骤获得的硫酸铵溶液经蒸发后得到硫酸铵固体，硫酸铵固体经低温热分解后获得氨气和硫酸氢铵液体；步骤获得的氨气进入所述的步骤，为氨气或氨水的原料来源；获得的硫酸氢铵液体进入所述的步骤，为硫酸氢铵溶液的原料来源。2.根据权利要求1所述的一种综合利用铝灰的方法，其特征在于：步骤中的加热反应温度为70~180℃，反应时间为30~200min。3.根据权利要求1所述的一种综合利用铝灰的方法，其特征在于：步骤中所述的硫酸氢铵与灰渣中的铝（以氧化铝计）的摩尔比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉胜，李来时，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21