一种铝灰预处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种铝灰预处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法及系统，其方法为：将铝灰加热至不低于900℃进行热处理，将热处理后的铝灰与赤泥、脱硫石膏、电石渣进行均化混合，利用热处理产生的热气体对混合后的物料进行干燥，再将干燥后的物料进行生粉配比粉磨，将生粉配比粉磨后的物料进行煅烧，获得硫铝酸盐水泥熟料；所述铝灰包括二次铝灰或所述铝灰为二次铝灰。本发明专利技术能够使得回转窑尾部不易结圈、避免冷凝器堵塞，保证长时间运行，而且能够完全代替铝矾土。

A method and system for preparation of sulphoaluminate cement from solid waste pretreated with aluminum ash

【技术实现步骤摘要】
一种铝灰预处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法及系统
本专利技术涉及铝加工、建材技术及大宗工业固废的资源综合利用和环境保护治理领域，涉及一种铝灰预处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法及系统。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。工业固废是工业生产过程中排入环境的各种废渣、粉尘及其他废物，可分为一般工业废物(如高炉渣、钢渣、赤泥、尾矿、粉煤灰、脱硫灰、电石渣、盐泥等)和工业有害固体废物。我国工业固废的年产量基本维持在30亿吨左右，而利用率基本维持在22％～25％，工业固废总产量的同比增长率从2012年后基本维持不变，工业固废利用量的同比增长率逐年攀升，虽然工业固废利用量的增长率逐年增加，但每年依旧有近20亿吨的工业固废未被处置，其中个别工业固废成分复杂，利用难度极大，总新增存量270亿吨。铝灰是工业有害固体废物中的一种，主要产生在电解槽排出的铝液及铸造环节，其主要成分为Al、Al2O3、AlN和一定量的氟化物、氯化物组成，在有水或者潮湿环境下会产生氨气，影响堆存场处周边生态安全。在一次铝工业生产中，每生产1吨铝要产生30-50千克铝灰，在二次铝工业生产过程中，每加工一吨铝仍将产生30-40千克铝灰，同时在消费环节每年将产生20-25万吨铝渣，因此每年以铝生产、铝加工、铝消费等各环节产生的铝灰在300万吨以上，加上前期铝工业发展过程中堆存的铝灰，铝灰的总量至少在2000万吨以上。现有铝灰回收和利用方法中，二次铝灰中铝的回收、热处理方法基本都存在回收效率与高能耗之间的矛盾，而冷处理方法虽然能耗较低，但铝回收率也低，同时二次污染较大。近年来，硫铝酸盐水泥成为国内外水泥行业研究发展的新方向，其水泥熟料具有生产所需要的热耗低、早期强度高、凝结时间短、极好的抗冻融性、碱度低等一系列优异性能，现被广泛的应用在抢修、抢建工程、冬季施工工程、抗腐蚀工程。现有技术中生产硫铝酸盐水泥所用的基本原材料是石灰石、铝矾土和石膏，石灰石作为钙质原料主要是提供硫铝酸盐水泥熟料形成过程中所需要的氧化钙成分，铝矾土作为铝制原料主要提供硫铝酸盐水泥熟料形成过程中所需要的氧化铝成分；石膏作为硫质原料主要提供硫铝酸盐水泥熟料形成过程中所需要的三氧化硫成分。据本专利技术的专利技术人了解，目前已有铝灰作为硫铝酸盐水泥制备过程中氧化铝原料的研究，然而，这些研究仅限于实验室研究及中试，并没有广泛应用在实际生成中。而在实际的生产中，确实有一些生产企业向原料中添加一定量铝灰替代铝矾土，降低原料成本。然而，经过本专利技术的专利技术人实际应用中发现，当采用铝灰代替部分铝矾土时，使得回转窑尾部更容易结圈、冷凝器堵塞，难以长时间运行，更无法将铝灰完全代替铝矾土。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种铝灰预处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法及系统，能够使得回转窑尾部不易结圈、避免冷凝器堵塞，保证长时间运行，而且能够完全代替铝矾土。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一方面，一种利用铝灰制备硫铝酸盐水泥的方法，将铝灰加热至不低于900℃进行热处理，将热处理后的铝灰作为铝源制备硫铝酸盐水泥；所述铝灰包括二次铝灰或所述铝灰为二次铝灰。在实际生产中发现，直接采用铝灰代替部分铝矾土时，铝灰最多能代替30％的铝矾土，而当铝灰代替30％的铝矾土时，使得回转窑尾部更容易结圈及堵塞冷凝器。经过本专利技术的专利技术人研究发现，铝厂制备铝的工艺一般为电解法，因而铝厂产生的铝灰中存在氯化钠、氯化钾等盐，在回转窑中制备水泥时，在氯化钠、氯化钾等盐容易在煅烧过程被水蒸气、二氧化碳等气体带出，从而在回转窑尾部沉积，从而造成回转窑尾部更容易结圈。因而本专利技术的专利技术人在初始研究的主要工作是将铝灰中的氯化钠、氯化钾等盐去除，由于氯化钠、氯化钾易溶于水，因而优先选择溶液法(例如在水中进行均化等)。仅利用水进行均化后，可以完全去除氯化钠、氯化钾等盐，也能够增加铝灰代替铝矾土的量，但是，随着水均化后的铝灰量的增多，仍然容易出现结圈及堵塞冷凝器现象，而且随着铝灰量的增多，还会产生明显的刺激性气味，无法正常生产硫铝酸盐水泥。进一步研究发现，铝灰中还含有铝单质，铝单质的熔点较低，其在回转窑中先融化后造成结大块，造成窑炉出口下料困难。经过对刺激性气味气体的分析，该气体主要为氨气，对铝灰进行进一步研究发现，铝灰分为一次铝灰和二次铝灰，而铝厂一般会对一次铝灰进行在利用，导致其产生的铝灰中二次铝灰的含量更高，二次铝灰中存在氮化铝(AlN)更多，采用水进行均化处理时，容易产生氨气，而铝灰量的增加，导致氮化铝的量增加，从而提高氨气的产生。因而为了去除铝单质和氮化铝，去除相应影响，一般会在添加化学试剂进行相应处理，从而解决相应问题。然而，经过更进一步研究发现，添加化学试剂后产生高盐废水，高盐废水难以处理，而且极大的增加的工序，增加企业成本。本专利技术采用不低于900℃的温度对包括二次铝灰的铝灰进行处理，经过研究发现，当处理温度为700℃时，氮化铝发生脱氮反应，逐渐变成氧化铝；而当温度为900℃以上时，能够不仅能够保证氮化铝基本转化成氧化铝，而且使得氯化钠、氯化钾等盐类气化，同时，铝单质也能够被处理成为氧化铝。经过不低于900℃热处理的包括二次铝灰的铝灰，基本以Al2O3和MgAl2O4矿物存在，从而完全代替铝矾土使用。经过实际操作发现，采用本专利技术热处理后的铝灰铝源完全代替铝矾土制备硫铝酸盐水泥，解决了回转窑生产过程中的尾部结圈、堵塞冷凝器的现象。由于目前工业固废(例如赤泥、脱硫石膏、电石渣等)存在难以处理的问题，同时热处理铝灰需要消耗大量的能量，为了对工业固废进行再利用及减少能量的消耗，本专利技术的另一方面，一种铝灰预处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法，将铝灰加热至不低于900℃进行热处理，将热处理后的铝灰与赤泥、脱硫石膏、电石渣进行均化混合，利用热处理产生的热气体对混合后的物料进行干燥，再将干燥后的物料进行生粉配比粉磨，将生粉配比粉磨后的物料进行煅烧，获得硫铝酸盐水泥熟料；所述铝灰包括二次铝灰或所述铝灰为二次铝灰。本专利技术热处理铝灰过程中产生大量余热，例如热处理后的铝灰含有大量余热，热处理后产生的热气体(烟气热量、煅烧铝灰产生的废气热量)，而赤泥、脱硫石膏、电石渣含有较多的水分，利用热处理铝灰过程中产生的余热对赤泥、脱硫石膏、电石渣进行干燥处理，增加了能源利用率、降低能耗，还能实现对工业固废的处理，将经济价值最低的废物转变为经济价值更高的硫铝酸盐水泥。为了实现上述铝灰预处理的全固废制备硫铝酸盐水泥，本专利技术的第三方面，一种实现上述铝灰预处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法的系统，包括间接转筒加热炉、旋风冷凝器、干燥器、原料粉磨机、回转窑，间接转筒加热炉的进口设置为用于连接铝灰源，间接转筒加热炉的固相出口连接干燥器的物料进口，间接转筒加热炉的气相出口连接旋风冷凝器的进口，旋风冷凝器的气相出口连接干燥器的换热气体进口，干燥器的物料进口还设置为用于连接赤泥源、脱硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用铝灰制备硫铝酸盐水泥的方法，其特征是，将铝灰加热至不低于900℃进行热处理，将热处理后的铝灰作为铝源制备硫铝酸盐水泥；所述铝灰包括二次铝灰或所述铝灰为二次铝灰。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用铝灰制备硫铝酸盐水泥的方法，其特征是，将铝灰加热至不低于900℃进行热处理，将热处理后的铝灰作为铝源制备硫铝酸盐水泥；所述铝灰包括二次铝灰或所述铝灰为二次铝灰。


2.如权利要求1所述的利用铝灰制备硫铝酸盐水泥的方法，其特征是，热处理的温度为900～950℃；
或，热处理铝灰的加热方式为间接加热。


3.一种铝灰预处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法，其特征是，将铝灰加热至不低于900℃进行热处理，将热处理后的铝灰与赤泥、脱硫石膏、电石渣进行均化混合，利用热处理产生的热气体对混合后的物料进行干燥，再将干燥后的物料进行生粉配比粉磨，将生粉配比粉磨后的物料进行煅烧，获得硫铝酸盐水泥熟料；所述铝灰包括二次铝灰或所述铝灰为二次铝灰。


4.如权利要求3所述的铝灰预处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法，其特征是，热处理的温度为900～950℃；
或，热处理铝灰的加热方式为间接加热；优选的，热处理产生的烟气直接对物料进行干燥，热处理铝灰产生的废气经过旋风分离后对物料进行干燥。


5.如权利要求3所述的铝灰预处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法，其特征是，赤泥、脱硫石膏、电石渣、铝灰的质量比为15～25:20～30:30～40:15～25；
或，干燥后物料的水分低于5％质量百分数；
或，生粉配比粉磨后的物料粒径低于8μm。


6.如权利要求3所述的铝灰预处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法，其特征是，生粉配比...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文龙，任常在，成望海，王旭江，武双，姚永刚，刘全勋，
申请(专利权)人：山东大学，山东卓联环保科技有限公司，山东固鑫环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37