一种二次铝灰脱氮除氟的方法技术

本发明专利技术提供了一种二次铝灰脱氮除氟的方法，所述方法包括以下步骤：(1)混合二次铝灰和水，进行浸出反应，所述浸出反应的过程中进行一次以上的加压

【技术实现步骤摘要】
一种二次铝灰脱氮除氟的方法


[0001]本专利技术属于铝工业危险废弃无害化处置
，尤其涉及一种二次铝灰脱氮除氟的方法。

技术介绍

[0002]二次铝灰是电解铝、铝加工和铝再生行业产生的危险固体废物，含有大量氧化铝、氧化镁等有价资源，但同时含有氟化物、氮化物、氯化物等毒害组分，严重制约其资源化利用。为有效利用二次铝灰中的有价资源，实现资源循环，必须先对二次铝灰进行无害化处理，脱除二次铝灰中的毒害组分。目前二次铝灰主要无害化处理技术以湿法为主，包括水浸、碱浸、酸浸等方法，目的是在浸出过程中实现氯化物、氟化物和氮化物的溶解或水解。但仍存在酸碱耗量大、排废量大等问题，且对于部分难溶性氟化物脱除效果差，严重制约了二次铝灰无害处理后的资源化利用。
[0003]CN110040755A公开了一种利用二次铝灰制备聚合氯化铝联产氟化钙的方法，该方法是将二次铝灰经催化水解、过滤、洗涤得到滤液和滤饼，滤液经多次循环得到富氟溶液；滤饼经酸解、过滤和洗涤得到富铝溶液、水洗液和酸解渣；富氟溶液经沉淀、过滤制得氟化钙和脱硝用氨水；酸解所得富铝溶液经聚合调控制备聚合氯化铝净水剂，酸解渣经干燥、烧结制备耐火材料。但该方法未考虑酸解过程中氟元素在富铝溶液中的残留，影响聚合氯化铝产品的品质。
[0004]CN110863113A公开了一种二次铝灰加压常压浸出除氟脱氯脱氨的方法，该方法首先对将二次铝灰与水进行混合，常温常压下反应一段时间并通过搅拌浸出得到烟气和料浆；烟气通过水吸收后再与硫酸反应后形成硫酸铵，实现对二次铝灰的脱氨处理；将料浆中放入反应釜升温加压进行深度浸出处理，固液分离后得到浸出渣和浸出液。但该方法需要清水反复洗涤浸出渣，水用量大，且洗涤液作为有害废水面临处理问题。
[0005]CN110194474A公开了一种利用二次铝灰生产聚合氯化铝和铝酸钙的工艺方法，该方法包括以下步骤：(1)炒灰，并回收金属铝，得二次铝灰；(2)对二次铝灰进行脱氨处理，得脱氨后的二次铝灰料浆；(3)对脱氨后的二次铝灰料浆进行除氟处理，得除氟后的二次铝灰料浆；(4)过滤除氟后的二次铝灰料浆，得滤液和滤渣；所述的滤液为聚合氯化铝溶液；(5)将滤渣洗涤至中性后，与钙基辅料混合均匀，烘干后，高温反应，反应完后经冷却、破碎和粉磨处理，得所述的铝酸钙。但该方法中氟元素全部富集于铝酸钙产品中，影响产品安全性能。
[0006]CN111333092A公开了一种二次铝灰酸法除氟及制备冰晶石的方法，包括如下步骤：首先对二次铝灰进行球磨、筛分分离金属铝，再将二次铝灰加水、加热浸出；水浸后的浆料加酸进行酸浸；将酸浸后的浆料进行固液分离，得到酸浸液和酸浸渣；将酸浸液与NaF混合并将pH调节为中性，加热搅拌后进行固液分离，得到冰晶石产品和残液；将所得冰晶石产品烘干，得到成品，将所得残液返回到球磨过程循环利用。该方法虽然将氟元素富集回收，但试剂消耗大，酸浸使用浓硫酸或浓盐酸，操作要求高，生产风险较大。二次铝灰无害化处
置效果差、毒害组分分散的问题亟需解决。
[0007]因此，需要开发一种新的二次铝灰无害化处置方法。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的脱除效率低，脱除效果差，除氟副产物很难二次利用等问题，本专利技术提出了一种二次铝灰脱氮除氟的方法，所述方法采用反复加压
‑
泄压条件下对氮等杂质元素进行浸出反应，还采用酸性金属盐溶液作除氟剂，除杂后的副产物均能回收利用。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种二次铝灰脱氮除氟的方法，所述方法包括以下步骤：
[0011](1)混合二次铝灰和水，进行浸出反应，所述浸出反应的过程中进行一次以上加压
‑
泄压操作，所述浸出反应的浆料进行固液分离，得到的固相为水解渣；
[0012](2)混合所述水解渣和除氟剂进行除氟反应，所述除氟反应的浆料进行固液分离，得到的固相为除氟渣。
[0013]本专利技术所述方法首先采用水对二次铝灰进行脱氮处理，处理过程中采用密闭压力环境促进脱氮水解反应进行，并采用反复加压
‑
泄压的方式调整反应平衡，实现二次铝灰中氮元素深度脱除；水解渣与除氟剂混合进行加热搅拌，使二次铝灰中的氟化物发生反应从二次铝灰中分离，降低了二次铝灰无害化过程中的废物排放，具有良好的环保效益。
[0014]二次铝灰是铝电解过程中产生的一种漂浮于电解槽铝液上的浮渣，二次铝灰主要分为一次铝灰(白灰)和二次铝灰(黑灰)。一次铝灰是原生铝生产铝过程中所产生的铝渣，其主要成分为金属铝和铝氧化物，二次铝灰是一次铝灰或其它废杂铝利用物理方法或化学方法提取金属铝后的残渣，金属铝含量低，成分相对复杂，含有大量氧化铝、氧化镁等有价资源，但同时含有氟化物、氮化物、氯化物等毒害组分，严重制约其资源化利用。
[0015]优选地，步骤(1)中所述浸出反应的反应容器为密封容器。
[0016]优选地，所述加压
‑
泄压中加压的压力高于泄压的压力。
[0017]优选地，所述加压
‑
泄压中加压的压力为0.1
‑
3MPa，例如可以是0.1MPa、0.2MPa、0.5MPa、0.8MPa、1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.5MPa、1.8MPa、2MPa、2.1MPa、2.2MPa、2.5MPa、2.8MPa或3MPa，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述加压
‑
泄压中泄压的压力为0
‑
2.9MPa，例如可以是0MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.4MPa、0.7MPa、0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.4MPa、1.7MPa、1.9MPa、2MPa、2.1MPa、2.2MPa、2.4MPa、2.7MPa或2.9MPa，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]本专利技术中优选采用加压的范围值为0.1
‑
3MPa，泄压的范围值为0
‑
2.9MPa，其优势在于通过合理改变气体反应产物在反应体系中的分压，调节脱氮反应平衡，促进反应进行，达到深度脱氮的目的。
[0020]本专利技术中涉及到的压力值均指相对压力。
[0021]优选地，步骤(1)中所述加压
‑
泄压在浸出反应开始后的0.5
‑
7.5h内进行，例如可以是0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h或7.5h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述加压
‑
泄压的次数为1
‑
5次，例如可以是1次、2次、3次、4次或5次，但并
不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次铝灰脱氮除氟的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)混合二次铝灰和水，进行浸出反应，所述浸出反应的过程中进行一次以上加压
‑
泄压操作，所述浸出反应的浆料进行固液分离，得到的固相为水解渣；(2)混合所述水解渣和除氟剂进行除氟反应，所述除氟反应的浆料进行固液分离，得到的固相为除氟渣。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述浸出反应的反应容器为密封容器；优选地，所述加压
‑
泄压中加压的压力高于泄压的压力；优选地，所述加压
‑
泄压中加压的压力为0.1
‑
3MPa；优选地，所述加压
‑
泄压中泄压的压力为0
‑
2.9MPa。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述加压
‑
泄压在浸出反应开始后的0.5
‑
7.5h内进行；优选地，所述加压
‑
泄压的次数为1
‑
5次；优选地，所述加压
‑
泄压中加压与泄压之间还进行保压；优选地，所述保压的总时间为0.5
‑
1.5h。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述加压
‑
泄压中泄压使用的阀门包括自动泄压阀、安全阀或手动泄压阀中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述浸出反应的温度为90
‑
200℃；优选地，所述浸出反应的时间为1
‑
8h；优选地，所述水的体积和二次铝灰的质量的比为2
‑
10mL/g。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述除氟剂包括金属盐的酸性溶液。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述金属盐包括氯化铝、硫酸铝、硝酸铁、硫酸铁、氯化铁、氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李会泉，李少鹏，黄形中，李占兵，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：