水泥窑协同处置二次铝灰的系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种水泥窑协同处置二次铝灰的系统，包括：依次连接的废渣预处理系统、无氧湿磨转化系统、碱金属盐浸出系统以及水泥窑资源化处理系统，所述无氧湿磨转化系统包括无氧湿磨转化机，系统内的所有设备及连接管路都采用密封设置，并设置抽吸机用于形成微负压。本实用新型专利技术提供的系统可以实现二次铝灰无害化、资源化的最终处置，处理1吨二次铝灰可提取0.1～0.3t碱金属盐；0.02～0.1t烧碱；0.5～0.8t氧化铝副产品，向水泥厂提供水泥原料0.2～0.3t及脱硝剂0.05～0.2t。其中涉及的无氧湿磨转化机能保证转化中产生的H2、CH4不燃烧爆炸，可以实现的固体废渣物料的消毒和转化且能提取转化气体。

【技术实现步骤摘要】
水泥窑协同处置二次铝灰的系统
本技术涉及一种铝冶练工业废渣的处置系统，尤其涉及一种利用水泥窑协同资源化处置二次铝灰的系统，属于铝冶练工业废渣回收再利用

技术介绍
铝灰是电解铝、铸造铝和再生铝生产过程中，漂浮在铝熔体表面的不溶物和其他杂质。电解铝厂初出炉铝灰也叫白铝灰，根据统计生产1吨电解铝产生30kg左右的白铝灰，其中含有20～70％的金属铝，一般是从熔炼炉用铁耙将铝灰扒出，融化铝液冷却后采取粉磨、重力分选可以回收其中的大部分金属铝，剩余的大部分铝灰为黑铝灰，也称二次铝灰。而生产1吨再生铝产生50kg左右的铝灰，再生铝生产过程中产生的铝灰都是黑铝灰，即二次铝灰。二次铝灰中Al元素含量为50％左右，金属铝含量一般在5～15％，其他主要组份是Al、AlN、Al2C3、Al2O3、SiO2和NaCl、KCl、Na3AlF6、AlF6、NaF等物质组成，物质组成复杂。由于其中含有的可溶性氟化物、氯化物，同时，这些物质水解时还可能产生HF、HCl、NH3、CH4等有毒有害气体，堆放在自然界会存在潜在的环境污染风险而被定义为危险固体废弃物。随着国民经济的发展，铝产量增长迅速，2017年我国铝产量3600万吨，估计新增铝灰也将每年超过100万吨。因此，合理利用铝灰中有用的物质，抑制有害元素的危害，不仅可以实现铝资源的循环利用，而且对于于保护绿水青山，保护自然环境具有十分重要的现实意义。目前，国内外有关学者提出了采取各种方法从二次铝灰中提取金属铝和Al2O3和的技术路线，或用其作为棕刚玉、耐火砖、高铝水泥、净水剂的基础原料，在目前的技术下，均无法真正实现二次铝灰的无害化、资源化、低成本处理，二次铝灰的处置技术大部分停留在研发阶段，还没有成功的生产实例。中国专利(专利号：CN106834739A)提出了一种从二次铝灰中提取铝的办法，专利要求将二次铝灰和硫酸铵或硫酸氢铵混合焙烧，然后再将焙烧渣通过水洗或酸洗，通过固液分离后得到硫酸铝溶液和固体废物，铝元素的回收率达到90％以上。但未对尾砂和洗涤废水、可能产生的有害气体提出处置方案。中国专利(专利号：CN105039702A)提出了一种从二次铝灰中提取有价元素的方法，专利要求将二次铝灰用NaOH溶液混合球磨，再对过滤后得到的固体物质进行干燥可以回收有价值的铝灰粉末。但是没有对过滤后的滤液以及处理过程中可能产生的有害气体例如HF气体提出解决方案。中国专利(专利号：CN1068300025A)提出了一种铝灰回收再利用的方法，包括两个步骤，脱氨处理和提取氧化铝，将铝灰粉末加水或碱调浆产生氨气，然后用强酸吸收氨气制成铵盐。调浆后的矿浆在反应釜，经过碱洗、酸洗过滤的渣煅烧得到Al2O3，对溶液进行加热浓缩得到盐。中国专利(专利号：CN107915411A)提出了一种铝灰资源化利用的方法，权利要求将铝灰研磨成40目铝灰微粉，将25～65份铝灰微粉、20～35份SiO2、10～30份CaO、4～12份TiO2、5～12份MgO和0～5份着色剂混合均匀，再置于熔融炉内进行熔融处理，得到熔融后熔液；将所述熔融后熔液倒入模具内冷却成型得到玻璃态块材，然后对所述玻璃态块材进行热处理，从而得到微晶玻璃材料。本技术可以将铝灰制成结构稳定的微晶玻璃材料，从而有效克服了现有湿法提取铝灰中有用成分易于产生有毒有害挥发物的缺点，实现铝灰的无害化处理和资源化利用。从目前发表的有关专利技术和研发报告看，对二次铝灰的处置有湿法处理方式和火法处理方式，其中湿法处理又包括酸化和碱化处理，然后从废渣中提取有价值的物质，这些处置方式都可能存在能耗高、投资大、处置成本高及二次污染等技术难题：(1)二次铝灰中存在氟化物，无论采用上述哪种方法都可能产生大量的HF气体，其毒性和腐蚀性会对人民生命和机械设备造成危害。(2)二次铝灰中金属铝、AlN、Al2C3遇水会产生NH3、H2、CH4，这些气体处置不当，不仅会污染环境，还可能发生爆炸燃烧危险。(3)二次铝灰湿法处理后还会产生大量的废水，这些废水中存在少量的F-离子，仍能存在污染环境的风险。(4)二次铝灰提取有用物质后还有大量的固体废渣，仍然存在Cl-、F-等毒害性强的物质，难以作为一般固体废弃物处理，即使能做到一般固废，如何做到对其的终极化处理仍能是难题。(5)采取煅烧方式处置二次铝灰或者对于盐水溶液蒸发都需要大量的能耗，对于使用铵盐焙烧浸取可溶性铝盐方案，在焙烧和蒸发结晶中不仅能耗高，而且无法防止NH4F、NH3排放而对环境的污染。本技术拟提供一种水泥窑协同资源化处置二次铝灰的系统，拟利用水泥窑处理固废的有利条件，有针对性地根据二次铝灰的基本特征，选择科学、环保、经济的处置的工艺方法和设备，有效防止三废排放，消除二次污染，实现对二次铝灰有用物质的高效回收和利用。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种水泥窑协同处置二次铝灰的系统。本技术解决上述问题的具体技术方案如下：首先，本技术解决上述问题的技术线路和思路如下：(1)二次铝灰中的Cl-和F-都是以钠盐形式存在的，利用钠盐溶于水的机理，用水洗涤二次铝灰可以消除二次铝灰中的氟化物和氯化物；同时，将二次铝灰中的Al、AlN、Al2C3在水中水解产生NH3、H2、CH4气体排出，Al元素最终全部转化为Al2O3，从而消除二次铝灰的毒性危害。(2)为了防止NaF水解产生HF，本技术采用NaOH水溶液进行洗涤。通过过滤得到的固体渣为含量大于80％的氧化铝产品，是耐火材料、耐磨材料及其他化工的基本原料；从溶液中可获得NaCl、NaF、KCl及硅酸钠、铁酸钠和铝酸钠等混合物，加入Ca2+转化剂，再转化过滤得到不溶于水的CaF2、硅酸钙、铁酸钙和铝酸钙固体渣，该固体渣能全部用于水泥原料，制成水泥熟料。微量的重金属元素固熔于晶格中消除毒性。从二次溶液中获得NaOH、NaCl、KCl，通过蒸发结晶分别得到NaCl、KCl固体和NaOH溶液，这些都是可以利用的化工原料。(3)水泥窑协同处理方向：将二次铝灰经二次转化过滤得到不溶于水的CaF2、硅酸钙、铁酸钙和铝酸钙固体渣全部用于水泥原料，制成水泥熟料。微量的重金属元素能固熔于晶格中消除毒性，从而得到终极化处理。将二次铝灰中的Al、AlN、Al2C3在水中水解产生的还原性气体NH3、H2、CH4气体通过回收送入水泥窑作为脱硝剂使用。不仅能消除对环境的危害，还能节约水泥厂脱硝剂用量。利用水泥窑低温余热蒸发结晶获得固体盐，这些盐可以返回铝厂作为溶剂盐使用。蒸发水分冷凝后返回使用，节约大量蒸发能源。(4)为了保证转化中产生的H2、CH4不燃烧爆炸，必须控制转化过程中所抽吸气体的氧气含量，为此本技术提供一种适用于二次铝灰处置的无氧湿磨转化机。本技术具体解决技术问题的方案如下：提供一种水泥窑协同处置二次铝灰的系统，具体包括：依次连接的废渣预处理系统、无氧湿磨转化机系统、碱金属盐浸出系统以及水泥窑资源化处理系统，系统内的所有设备及连接管路都采用密封设置，并设置抽吸机用于形成微负压；所述无氧湿磨转化机系统包括：无氧湿磨转化机，所述无氧湿磨转化机包括进料部、粉磨部、出料部以及传动部；所述粉磨部包括粉磨筒体及设置在粉磨筒体一端的进料口和设置在其另一端的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥窑协同处置二次铝灰的系统，其特征在于，具体包括：依次连接的废渣预处理系统、无氧湿磨转化机系统、碱金属盐浸出系统以及水泥窑资源化处理系统，系统内的所有设备及连接管路都采用密封设置，并设置抽吸机用于形成微负压；所述无氧湿磨转化机系统包括：无氧湿磨转化机，所述无氧湿磨转化机包括进料部、粉磨部、出料部以及传动部；所述粉磨部包括粉磨筒体及设置在粉磨筒体一端的进料口和设置在其另一端的出料口，所述进料部与进料口连接，所述出料口与出料部连接；所述传动部包括进料螺旋传动部与磨机传动部；所述进料部包括进料机构、进料中空轴、螺旋送料机，螺旋送料机设置在进料中空轴内，进料中空轴的一端通过第一密封机构与进料机构连接，其另一端固定在粉磨筒体的进料口；所述螺旋送料机包括设置在进料中空轴轴中心位置的螺旋输送轴及设置在螺旋输送轴上的螺旋叶片；螺旋输送轴的进料端通过第一轴承与进料螺旋传动部连接，中部依次穿过进料机构、进料中空轴，其出料端通过第二轴承固定在粉磨筒体的进料口内，螺旋输送轴与进料机构的连接处通过第二密封机构密封连接；所述出料部包括出料机构、出料中空轴、内螺旋出料机，所述内螺旋出料机设置在出料中空轴内，出料中空轴的一端通过第三密封机构与出料机构连接，其另一端固定在粉磨筒体的出料口；内螺旋出料机的进料端与粉磨筒体的出料口连接；内螺旋出料机能随出料中空轴一起旋转；所述粉磨筒体的外部套设有大齿轮，粉磨筒体通过大齿轮与磨机传动部连接。...

【技术特征摘要】
1.一种水泥窑协同处置二次铝灰的系统，其特征在于，具体包括：依次连接的废渣预处理系统、无氧湿磨转化机系统、碱金属盐浸出系统以及水泥窑资源化处理系统，系统内的所有设备及连接管路都采用密封设置，并设置抽吸机用于形成微负压；所述无氧湿磨转化机系统包括：无氧湿磨转化机，所述无氧湿磨转化机包括进料部、粉磨部、出料部以及传动部；所述粉磨部包括粉磨筒体及设置在粉磨筒体一端的进料口和设置在其另一端的出料口，所述进料部与进料口连接，所述出料口与出料部连接；所述传动部包括进料螺旋传动部与磨机传动部；所述进料部包括进料机构、进料中空轴、螺旋送料机，螺旋送料机设置在进料中空轴内，进料中空轴的一端通过第一密封机构与进料机构连接，其另一端固定在粉磨筒体的进料口；所述螺旋送料机包括设置在进料中空轴轴中心位置的螺旋输送轴及设置在螺旋输送轴上的螺旋叶片；螺旋输送轴的进料端通过第一轴承与进料螺旋传动部连接，中部依次穿过进料机构、进料中空轴，其出料端通过第二轴承固定在粉磨筒体的进料口内，螺旋输送轴与进料机构的连接处通过第二密封机构密封连接；所述出料部包括出料机构、出料中空轴、内螺旋出料机，所述内螺旋出料机设置在出料中空轴内，出料中空轴的一端通过第三密封机构与出料机构连接，其另一端固定在粉磨筒体的出料口；内螺旋出料机的进料端与粉磨筒体的出料口连接；内螺旋出料机能随出料中空轴一起旋转；所述粉磨筒体的外部套设有大齿轮，粉磨筒体通过大齿轮与磨机传动部连接。2.根据权利要求1所述的水泥窑协同处置二次铝灰的系统，其特征在于，所述进料机构包括固定进料箱、固体物料进口和加料管，所述固体物料进口设置在固定进料箱的顶部，所述加料管贯穿设置在固定进料箱的中部；固体物料进口内设置锤式锁风阀；所述固定进料箱与进料中空轴连接的一侧设有朝进料方向收缩的开口；收缩开口通过第一密封机构与进料中空轴的进料端密封连接；所述螺旋输送轴为中空结构，所述加料管设于螺旋输送轴内，加料管的一端为液体加料口，另一端穿过螺旋输送轴连通至粉磨筒体进料口。3.根据权利要求2所述的水泥窑协同处置二次铝灰的系统，其特征在于，所述出料机构包括固定出料箱、料浆出口、排气口；所述料浆出口设置在固定出料箱的底部、排气口设置在固定出料箱的顶部，所述固定出料箱与出料中空轴连接的一侧设有朝出料方向扩大的喇叭形开口；喇叭形开口通过第三密封机构与出料中空轴的出料端密封连接。4.根据权利要求3所述的水泥窑协同处置二...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖喜才，
申请(专利权)人：长沙中硅水泥技术开发有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43