一种安全无害化处理铝灰的方法技术

本发明专利技术涉及铝工业废弃资源铝灰的回收利用技术领域，具体公开了一种安全无害化处理铝灰的方法。本发明专利技术通过对铝灰进行分阶段处理，即通过一次脱氨处理、制浆再脱氨、催化脱氨的步骤，使铝灰中的氮化铝分阶段进行分解产生氨气，氨气释放平稳缓和，氨气浓度被控制在爆炸极限范围之外，提高了铝灰处理系统的生产安全系数。制浆再脱氨、催化脱氨过程产生的氨气水分含量高，氨气浓度低，称之为夹带有氨气的水汽，将夹带有氨气的水汽收集送至一次脱氨处理过程，作为铝灰一次脱氨的反应原料，处理得到高浓度氨气，有效解决了铝灰脱氨产生的氨气浓度过低的问题，省去了蒸发浓缩氨气的成本。

A Safe and Harmless Method for Aluminum Ash Treatment

The invention relates to the technical field of recycling and utilizing aluminium ash from waste resources of aluminium industry, and specifically discloses a safe and harmless method for treating aluminium ash. The present invention can decompose aluminium nitride in aluminium ash in stages to produce ammonia gas through a step of ammonia removal, slurry re-ammonia removal and catalytic ammonia removal. The release of ammonia gas is smooth and gentle, and the concentration of ammonia gas is controlled outside the explosion limit range, thus improving the production safety factor of the aluminium ash treatment system. The ammonia gas produced in the process of pulping, ammonia re-deamination and catalytic deamination has high moisture content and low ammonia concentration. It is called water vapor with ammonia gas. The water vapor with ammonia gas is collected and sent to the primary deamination process. As the raw material for the primary deamination of aluminium ash, the high concentration ammonia gas is obtained. The problem of low ammonia concentration produced by the deamination of aluminium ash is effectively solved and evaporation concentration is omitted. The cost of ammonia.

【技术实现步骤摘要】
一种安全无害化处理铝灰的方法
本专利技术涉及铝工业废弃资源铝灰的回收利用
，特别是涉及一种安全无害化处理铝灰的方法。
技术介绍
铝灰是电解铝、铝加工或铸造铝等生产中产生的产物。其主要来源于熔炼铝及铝合金生产过程中漂浮于铝熔体表面的不熔夹杂物、氧化物、添加剂以及与添加剂进行物理、化学反应产生的反应产物等，产生于铝发生熔融的所有生产工序。铝灰中含有铝及多种有价元素，主要由金属铝(5-70％)、氮化铝(10-50％)、氧化铝(20-40％)、其他金属氧化物(2-10％)和盐熔剂(2-30％)组成。根据金属铝含量的不同，铝灰又可分为一次铝灰和二次铝灰，一次铝灰(白铝灰)铝含量范围是15％-70％，二次铝灰颜色发黑，含铝量一般在5-15％。铝灰中的金属铝和氧化铝含量较高，是一种宝贵的可再生资源。铝灰中的氮化铝潮解会释放产生氨气，氨气是一种恶臭性气体且具有易燃爆炸性。铝灰中的盐熔剂主要为氯盐和氟盐，其中可溶性氟化物含量很高，因此铝灰如处理不当，将对土地、水体、空气等生态环境造成严重污染。根据2106年《国家危险废物名录》，铝灰为铝火法冶炼过程中产生的初炼炉渣，属于危险废弃物。铝灰的危害性主要是可溶性氟化物和氮化铝水解产生氨气，其中氟化物可以通过加入固氟剂进行固化，可以使其浸出毒性达到一般固废标准，因此铝灰无害化处理的关键是氮化铝的处理。例如申请号为201710634163.9的专利文献中公开了一种高效铝灰中AlN水解回收利用工艺及其装置、申请号为201810373362.3的专利文献中公开了一种铝灰氨气资源化回收利用装置、申请号为201710893673.8的专利文献中公开了一种调压-水热旋流工艺强化铝灰脱氮的方法，以上公开的方案都是采用湿法工艺处理氮化铝，尽管可以做到氨气的吸收和处理，但是由于常温下氮化铝水解速度慢，因此处理过程对环境持续影响时间长，危害大，且产生的氨水浓度低，不能直接作为产品销售使用。专利号为201510808471.X的专利文献中公开了一种铝灰综合利用处理方法，其中公开了氮化铝的催化水解技术，即通过加入催化剂进行催化脱氨，可以快速分解产生氨气，可有效解决铝灰脱氨处理过程长对环境持续影响的问题。但是在实际生产过程中发现，氨气快速分解有可能造成爆炸等风险，因此需要对爆炸风险进行控制。同时，由于氨气在铝灰浆体反应时会带出大量的水分，造成氨气浓度太低。如采用蒸发浓缩氨气，而会造成蒸发成本太高。基于上述原因，有必要提供一种安全无害化处理铝灰的方法，解决铝灰脱氨处理过程中氨气过快反应的问题，防止爆炸风险，同时还可以有效解决产生的氨气浓度过低的问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种安全无害化处理铝灰的方法，可以有效防控爆炸风险，提高处理过程的安全性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种安全无害化处理铝灰的方法，包括步骤：S1：铝灰一次脱氨将待处理铝灰与水汽或夹带有氨气的水汽在一次脱氨处理装置中接触反应进行一次脱氨处理，待处理铝灰所含氮化铝的1％～50％发生反应，释放出氨气，将待处理铝灰一次脱氨过程中的氨气收集，得到高浓度氨气，所述高浓度氨气中氨气体积浓度为3～50％；S2：制浆再脱氨将一次脱氨处理后的铝灰在化浆桶中与水混合制浆，得到铝灰浆体，铝灰浆体的液固比为1:10～20:1，制浆过程中产生的夹带有氨气的水汽收集送至所述一次脱氨处理装置中；S3：催化脱氨铝灰浆体与催化剂或含催化剂的水溶液混合进行催化分解脱氨，采用的催化剂为有机酸钠、氨基酸钠、碳酸钠、硝酸钠、氢氧化钠、铝酸钠中的一种或几种的混合，催化剂用量为铝灰干重的0.1％～200％；在催化剂的作用下，铝灰浆体中的氮化铝分解为氨气，反应温度为20～130℃，分解产生的夹带有氨气的水汽收集送至所述一次脱氨处理装置中，催化脱氨处理得到脱氨铝灰料浆。可选地，在步骤S2中，制备铝灰浆体时，加入催化剂，所述催化剂为有机酸钠、氨基酸钠、碳酸钠、硝酸钠、氢氧化钠、铝酸钠中的一种或几种的混合，催化剂用量为铝灰干重的0.1％～10％。优选地，步骤S1中的待处理铝灰附着水含水率低于5％。优选地，经一次脱氨处理后的铝灰的附着水含水率低于10％。附着水含水率，也即附着水的质量百分比含量，是指物料100℃烘干的失重。步骤S1中所述一次脱氨处理装置可以为适用于气体与粉体进行接触反应的任何装置，例如可以是回转筒、振动流化床、循环流化床、鼓泡流化床、管式反应器中的任一种。优选地，在步骤S2中，加催化剂时，催化剂分批加入。这样可以有效控制氨气的释放。优选地，步骤S3中，铝灰浆体与催化剂混合进行催化分解脱氨时，铝灰浆体与催化剂分批混合。这样可以有效控制氨气的释放。优选地，步骤S3中，催化剂与水混合配制成含催化剂的水溶液后再与铝灰浆体混合，有利于氨气的控制释放；铝灰浆体与含催化剂的水溶液混合进行催化分解脱氨时，铝灰浆体与含催化剂的水溶液分批混合，这样可以有效控制氨气的释放。优选地，所述脱氨铝灰料浆经过滤机过滤，得到滤饼为无害化高铝料，所得滤液回收用于配制含催化剂的水溶液，实现循环利用。本专利技术提供的处理铝灰的方法，首先对铝灰进行一次脱氨处理，也即铝灰的预脱氨处理，一次脱氨处理中，铝灰与水汽或夹带有氨气的水汽直接接触反应，水汽与铝灰中的部分氮化铝发生水解发应，释放出氨气，实现对铝灰的一次脱氨处理；在反应启动后的正常运行过程中，铝灰的一次脱氨处理，铝灰是与夹带有氨气的水汽直接接触反应，夹带有氨气的水汽由制浆再脱氨过程和催化脱氨过程提供。正常运行过程中，夹带有氨气的水汽进入一次脱氨处理装置，与冷的铝灰原料接触，其中的部分水蒸汽被冷凝，部分水蒸汽会与铝灰原料中的氮化铝发生水解发应，铝灰中有1％～50％的氮化铝发生水解释放出氨气，夹带有氨气的水汽也会有1％～50％的水分被铝灰吸收反应而降低水分含量，因此提高了氨气浓度，此外，铝灰与吸收的水分反应再次释放出更多的氨气，使氨气浓度进一步增浓，因此在一次脱氨处理中得到了高浓度的氨气，高浓度氨气中氨气体积浓度为3～50％，可直接用于生产浓氨水。优选待处理铝灰含水率低于5％，经一次脱氨处理后的铝灰的含水率低于10％。一次脱氨处理还对铝灰起到了一定的润湿作用，减少了粉尘污染。一次脱氨处理后的铝灰再进行制浆，制浆过程中铝灰与水混合，铝灰中的氮化铝与水接触反应，制浆过程中产生的夹带有氨气的水汽收集送至一次脱氨处理装置中。经制浆脱氨后，铝灰中的氮化铝含量进一步降低，减少了下一步催化脱氨处理的反应剧烈程度。在加水制备铝灰浆体时，也可以加入催化剂，所述催化剂为有机酸钠、氨基酸钠、碳酸钠、硝酸钠、氢氧化钠、铝酸钠中的一种或几种的混合，催化剂用量为铝灰干重的0.1％～10％。最后进行催化脱氨，在催化剂的作用下，铝灰浆体中的氮化铝分解为氨气，反应温度为20～130℃，分解产生的夹带有氨气的水汽收集送至一次脱氨处理装置中，催化脱氨铝灰中残余的氮化铝基本彻底分解，释放氨气和大量的水蒸汽，催化脱氨处理得到脱氨铝灰料浆。脱氨铝灰料浆经过过滤机过滤，滤饼为无害化高铝料，含水量为12-60％，可作为生产氧化铝、陶瓷、玻璃、耐火材料、建筑材料的原料使用。所得滤液回收用于配制含催化剂的水溶液，实现催化剂的循环利用。优选地，铝灰浆体与含催化剂的水溶液混合进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安全无害化处理铝灰的方法，其特征在于，包括步骤：S1：铝灰一次脱氨将待处理铝灰与水汽或夹带有氨气的水汽在一次脱氨处理装置中接触反应进行一次脱氨处理，待处理铝灰所含氮化铝的1％～50％发生反应，释放出氨气，将待处理铝灰一次脱氨过程中的氨气收集，得到高浓度氨气，所述高浓度氨气中氨气体积浓度为3～50％；S2：制浆再脱氨将一次脱氨处理后的铝灰在化浆桶中与水混合制浆，得到铝灰浆体，铝灰浆体的液固比为1:10～20:1，制浆过程中产生的夹带有氨气的水汽收集送至所述一次脱氨处理装置中；S3：催化脱氨铝灰浆体与催化剂或含催化剂的水溶液混合进行催化分解脱氨，采用的催化剂为有机酸钠、氨基酸钠、碳酸钠、硝酸钠、氢氧化钠、铝酸钠中的一种或几种的混合，催化剂用量为铝灰干重的0.1％～200％；在催化剂的作用下，铝灰浆体中的氮化铝分解为氨气，反应温度为20～130℃，分解产生的夹带有氨气的水汽收集送至所述一次脱氨处理装置中，催化脱氨处理得到脱氨铝灰料浆。

【技术特征摘要】
1.一种安全无害化处理铝灰的方法，其特征在于，包括步骤：S1：铝灰一次脱氨将待处理铝灰与水汽或夹带有氨气的水汽在一次脱氨处理装置中接触反应进行一次脱氨处理，待处理铝灰所含氮化铝的1％～50％发生反应，释放出氨气，将待处理铝灰一次脱氨过程中的氨气收集，得到高浓度氨气，所述高浓度氨气中氨气体积浓度为3～50％；S2：制浆再脱氨将一次脱氨处理后的铝灰在化浆桶中与水混合制浆，得到铝灰浆体，铝灰浆体的液固比为1:10～20:1，制浆过程中产生的夹带有氨气的水汽收集送至所述一次脱氨处理装置中；S3：催化脱氨铝灰浆体与催化剂或含催化剂的水溶液混合进行催化分解脱氨，采用的催化剂为有机酸钠、氨基酸钠、碳酸钠、硝酸钠、氢氧化钠、铝酸钠中的一种或几种的混合，催化剂用量为铝灰干重的0.1％～200％；在催化剂的作用下，铝灰浆体中的氮化铝分解为氨气，反应温度为20～130℃，分解产生的夹带有氨气的水汽收集送至所述一次脱氨处理装置中，催化脱氨处理得到脱氨铝灰料浆。2.根据权利要求1所述的安全无害化处理铝灰的方法，其特征在于，在步骤S2中，制备铝灰浆体时，加入催化剂，所述催化剂为有机酸钠、氨基酸钠、碳酸钠、硝酸钠、氢氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁文强，谢雪梅，唐剑，李湘花，陈湘清，陈小松，陈黎军，周贤明，
申请(专利权)人：湖南绿脉环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43