一种铝灰综合回收利用的方法技术

本发明专利技术公开了一种铝灰综合回收利用的方法，包括以下步骤：将铝灰进行水洗脱盐处理，得到水洗后的铝灰和水洗液；将水洗后的铝灰进行干燥，并进行元素分析；然后根据铝和氟的含量，进行钙化碱熔的热力学计算，再然后根据热力学计算的结果，向铝灰中加入碱熔剂和钙化剂，混合均匀后，得到焙烧原料；将焙烧原料进行焙烧，得到焙烧料；将焙烧料进行水浸，然后固液分离，得到水浸液和水浸渣；将水浸液浓缩结晶后，可以获得偏铝酸钠；水浸渣干燥后，用于水泥行业中。本发明专利技术的方法将铝灰中的有害物质得以处理的同时将铝灰中有价元素得以回收利用，无污染物排放到同时最大限度的利用铝灰中有价金属资源，实现了铝金属资源的回收和危险废物的无害化处置。害化处置。害化处置。

【技术实现步骤摘要】
一种铝灰综合回收利用的方法


[0001]本专利技术属于固体危险废物处理
，具体涉及一种铝灰综合回收利用的方法。

技术介绍

[0002]铝加工行业(电解铝、铝铸造、废铝再生等)在生产铝的过程中，都会产生含有高含量的铝元素废料，其中铝元素含量往往是矿石资源的好几倍，具有很大的资源性，同时铝灰也是国家危险废物名录中第四十八类有害废物，其中重金属(重金属含量较少，主要是氟化物和可溶性盐类)对人类健康和环境造成巨大危害。
[0003]由于铝灰成分较为复杂，处置较为困难，经济成本较高，以前都只做简单的堆存或填埋处理。但由于其含有对自然环境和人体健康有及其危害的物质，必须对其进行处理，目前，铝灰处理方法分为处置方法和资源化处理两大类。
[0004]针对铝灰的处理方法，无害化处置方法虽然简单，但是却忽视了铝灰中有价元素的利用价值，资源化处理方式工艺流程复杂，处理难度大，经济成本较高，导致铝灰目前还处于大量堆存无法回收利用的局面。虽然铝灰无害化处理技术相对较为成熟，但目前的无害化处理方法，会导致其大量有价铝元素无法继续回收利用。目前研究鲜有报道将铝灰无害化的同时最大限度高效回收其有价资源的方法，因而研究一种简单、有效的固废资源化处理方法是很有必要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种工艺简单、环境友好，无污染物排放，资源高效循环利用的铝灰综合回收利用的方法。
[0006]本专利技术这种铝灰综合回收利用的方法，包括以下步骤：
[0007]1)将铝灰进行水洗脱盐处理，得到水洗后的铝灰和水洗液；
[0008]2)将步骤1)中水洗后的铝灰进行干燥，并进行元素分析；然后根据铝和氟的含量，进行钙化碱熔的热力学计算，再然后根据热力学计算的结果，向铝灰中加入碱熔剂和钙化剂，混合均匀后，得到焙烧原料；
[0009]3)将步骤2)中的焙烧原料在马弗炉中进行焙烧，焙烧完毕后，得到焙烧料；
[0010]4)将步骤3)中的焙烧料进行水浸，水浸完毕后，固液分离，得到水浸液和水浸渣；
[0011]5)将步骤4)中的水浸液浓缩结晶后，可以获得偏铝酸钠；水浸渣干燥后，用于水泥行业中。
[0012]所述步骤1)中，获得的水洗液进一步通过离子渗透膜进行处理，回收氯化钠和氯化钾。
[0013]所述步骤1)中，水洗过程中还会产生气体，收集产生的气体采用稀硫酸进行吸收，吸收完毕的剩余气体可以为焙烧过程供能。因为水洗过程中物料中少量金属铝会与水反应产生氢气，氮化铝水解产生氨气，造成水溶液成碱性，氨气外溢。
[0014]所述步骤1)中，水洗按照液固比为(7～9)mL/1g进行，水洗时间为5～7h。
[0015]所述步骤2)中，所述的碱熔剂为氢氧化钠，钙化剂为氧化钙；根据热力学计算，氢氧化钠加入量按铝钠摩尔比1:0.6～1.4进行添加，氧化钙的加入量按氟钙摩尔比1:2.0～7.0进行添加。
[0016]所述步骤3)中，焙烧温度为600～1000℃，焙烧时间为0.5～2.5h。
[0017]所述步骤4)中，水浸的液固比为(5～7):1，浸出时间为20～40min。
[0018]本专利技术的原理：本专利技术以铝灰为主要的焙烧原料，通过加入氧化钙和氢氧化钠为外配原料，在高温条件下使得铝灰中的氟和钙源结合固化生成稳定的氟化钙及氟铝酸钙，同时铝灰中的铝化合物与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，再经过水浸后，铝元素以偏铝酸钠的形式进入到水溶液中，而氟化钙、氟铝酸钙则稳定留在残渣中，达到无害化高效回收利用铝元素的目的。
[0019]本专利技术的有益效果：本专利技术首先需要对原料进行处理，了解原料的基本物理化学性质，然后对物料中已知道物质进行热力学计算，按照计算结果，使用钙化剂和碱熔剂与铝灰进行混合，并进行焙烧反应，使得铝灰中的有害氟元素得以固化回收利用氟，同时将高含量的铝资源以偏铝酸钠的形式回收；本专利技术的方法将铝灰中的有害物质得以处理的同时将铝灰中有价元素得以回收利用，无污染物排放到同时最大限度的利用铝灰中有价金属资源，实现了铝金属资源的回收和危险废物的无害化处置，更进一步而言，本专利技术的处理方法工艺简单、整个工艺流程无污染物排放，对环境友好。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的工艺流程图；
[0021]图2为实施例1中铝灰水洗液蒸发结晶后的XRD分析图；
[0022]图3为实施例1中铝灰钙化碱熔物料的XRD分析图；
[0023]图4为实施例1中铝灰水浸渣的XRD分析图；
[0024]图5为实施例1中水浸液蒸发结晶后的XRD分析图。
具体实施方式
[0025]以下所述仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，所属
的技术人员应该明了，任何属于本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本专利技术的保护范围和公开范围之内。
[0026]实施例1
[0027]一种铝灰无害化高效回收利用处理方法，按图1所示流程，包括如下步骤：
[0028](1)取铝灰原料30g按照液固比8mL:1g进行水洗6h脱盐预处理，水洗时可以看到有气泡产生(鉴于本实施例中只是少量处理，并未回收气体，在大规模处理时，需要收集产生的气体)，水洗完毕后，过滤干燥后，对水洗液进行蒸发浓缩结晶，水洗液蒸发浓缩后XRD物相图谱如图2所示，由图2可知：其主要成分为可溶性盐类，主要为氯化钠和氯化钾(由于本实施例中水洗液量较少，如果是大规模处理，可以进一步通过离子渗透膜进一步纯化，回收氯化钠和氯化钾)；水洗渣进行烘干，得到水洗后的铝灰。
[0029](2)取水洗后的铝灰进行元素含量分析，其中原料铝灰中Al含量为33.52％，F含量
为11％，其余为少量的钙、硅、铁、镁等氧化物等。
[0030](3)对步骤(2)反应过程进行热力学计算，主要计算铝化合物和氟化合物在钙化剂和碱熔剂添加后的反应热力学。
[0031](4)取步骤(1)水洗后的铝灰20.0g，向其中加入氢氧化钙和氧化钙，配制成钙化碱熔混合物料；氢氧化钠加入量按铝钠摩尔比1:0.6的比例，氧化钙的加入量按氟钙摩尔比1:6.0。
[0032](5)根据步骤(4)所得的钙化碱熔混合物料加入至100mL陶瓷坩埚中，送至马弗炉，调温度至1000℃反应条件下，反应2.0h，得到钙化碱熔物料，对获得钙化碱熔物料进行XRD测试，其结果如图3所示，其主要成分为偏铝酸钠、氟化钙和氟铝酸钙。
[0033](6)将步骤(5)所得钙化碱熔物料按照液固比为6mL:1g进行水浸40min后过滤，得到水浸渣和水浸液，水浸液再通过蒸发结晶得到偏铝酸钠产品，水浸渣则可用于水泥生产原料。水浸渣XRD物相图如图4所示，其主要成分为氟化钙、氟铝酸钙可以作为水泥制备过程的原料。水浸液蒸发浓缩结晶XRD物相图如图5所示，其主要成分为偏铝酸钠。
[0034]实施例2
[0035]一种铝灰无害化高效回收利用处理方法，按图1所示流程，包括如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝灰综合回收利用的方法，包括以下步骤：1)将铝灰进行水洗脱盐处理，得到水洗后的铝灰和水洗液；2)将步骤1)中水洗后的铝灰进行干燥，并进行元素分析；然后根据铝和氟的含量，进行钙化碱熔的热力学计算，再然后根据热力学计算的结果，向铝灰中加入碱熔剂和钙化剂，混合均匀后，得到焙烧原料；3)将步骤2)中的焙烧原料在马弗炉中进行焙烧，焙烧完毕后，得到焙烧料；4)将步骤3)中的焙烧料进行水浸，水浸完毕后，固液分离，得到水浸液和水浸渣；5)将步骤4)中的水浸液浓缩结晶后，可以获得偏铝酸钠；水浸渣干燥后，用于水泥行业中。2.根据权利要求1所述的铝灰综合回收利用的方法，其特征在于，所述步骤1)中，获得的水洗液进一步通过离子渗透膜进行处理，回收氯化钠和氯化钾。3.根据权利要求1所述的铝灰综合回收利用的方法，其特征在于，所述步骤1)中，水洗过程中还会...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦芬，覃文庆，董良民，张又飞，王焕龙，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：