一种工业二次铝灰新型悬浮预热煅烧方法技术

本发明专利技术公开了一种工业二次铝灰新型悬浮预热煅烧方法，通过悬浮预热二次铝灰、高温煅烧、收集二次铝灰的挥发性盐类和危险性废弃物、系统回收余热并利用的步骤，采用多级悬浮预热、挥发

【技术实现步骤摘要】
一种工业二次铝灰新型悬浮预热煅烧方法


[0001]本专利技术涉及铝灰废弃物处理的
，尤其涉及一种工业二次铝灰新型悬浮预热煅烧方法。

技术介绍

[0002]铝灰是电解铝工艺过程、铝型材加工、废铝重熔和再加工过程中产生的固体废弃物，可分为一次铝灰和二次铝灰。二次铝灰是一次铝灰通过物理方法回收金属铝后的灰渣，其中含有较多的氧化铝，颜色较一次铝灰重，为灰黑色；二次铝灰中含有氮化物、碳化物、少量石墨和冰晶石等。根据最新的《国家危险废物名录》(2021年版)，二次铝灰被划分为有毒和易燃危险废弃物，其主要污染源为氮化物和碳化物水解形成的氨气和甲烷，氨气具有刺鼻性气味，甲烷为易燃易爆气体，其聚集会产生较大的安全隐患；二次铝灰中的冰晶石是氟化物，易溶于水形成水体污染、易挥发形成大气污染，给人们的生产生活带来严重的安全隐患，这也是二次铝灰被列为危废的主要原因，对于二次铝灰的处理迫在眉睫。
[0003]目前常用的对二次铝灰的处理方法如下：1、李菲采用低温碱熔炼—渗出—分解脱水—高温煅烧方法得到α
‑
Al2O3微粉，采用碱溶出法制备氧化铝微粉工艺流程复杂，且仍须对得到的产物进行高温煅烧，其优点是得到的氧化铝纯度高，使用范围广；2、Berzelius Umwelt
‑
Service AG提出了一种铝灰的湿法处理工艺：用水解法使铝灰中的非氧化物，生成Al(OH)3、NH3或CH4等，对气体进行收集和使用，避免了NH3或CH4带来的不利影响；对于水溶性的盐类，如KCl、NaCl和Na3AlF6等，先溶于水，再进行分离提纯使用，避免了氟化物对环境的影响；剩余的物质为氧化铝或氢氧化铝，经过脱水、煅烧后得到纯度较高的氧化铝，可应用于陶瓷和耐火材料等工业领域；但这种处理方法用水量大，且盐溶液对设备腐蚀严重，须加强设备的防护；最重要的是该湿法处理二次铝灰成本较高，企业负担沉重。
[0004]现有的处理方法可以总结为：先采用湿法处理，解决好反应放出的气体对安全生产的影响，使用溶出法解决溶出盐类对环境的影响。湿法处理工序多、处理方法复杂、反应产物仍需要煅烧才能使用，处理成本高；同时，盐溶液对设备腐蚀严重。当下亟需一种处理二次铝灰的新方法，工艺流程简单，处理效率高、生产费用低，避免现有工艺复杂、处理量大及盐溶液对设备腐蚀严重的问题，同时也能促进环境保护、提升企业经济效益。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决上述技术问题，提供一种工业二次铝灰新型悬浮预热煅烧方法，采用挥发
‑
凝聚方法使铝灰中的挥发性盐类及危险性废弃物富集，通过在烟室、第五级悬浮预热器旋风筒出风口处分别设置旁路放风装置，分类收集处理富含挥发性盐类和危险性废弃物的高温烟气和固体废弃物，整个工艺流程简单，减少了生产处理工序，对煅烧后的二次铝灰进行余热回收并综合利用，满足后续对二次铝灰应用等使用要求，解决现有二次铝灰湿
法处理工序多、固废处理量大、生产成本高等问题。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：一种工业二次铝灰新型悬浮预热煅烧方法，包括以下步骤：步骤一、悬浮预热二次铝灰：通过铝灰库放出二次铝灰，经过斗式提升机把二次铝灰运输到悬浮预热器系统的塔架上，使用电磁振动给料机或螺旋输送机等均匀供料，悬浮预热器系统为依次联通的五级悬浮预热器，在第一级悬浮预热器旋风筒进风管与第二级悬浮预热器旋风筒出风管的连接处设置有二次铝灰加入口，二次铝灰加入口内设置有附加分散装置，二次铝灰加入后，在附加分散装置和高速流动的烟气作用下均匀分散在高温烟气中，二次铝灰与高温烟气的悬浮混合气固两相流体依次经过五级悬浮预热器，逐级进行悬浮加热和气固分离，最后分离出的二次铝灰经过第五级悬浮预热器旋风筒下料管进入回转窑内进行煅烧；分离后的烟气通过第一级悬浮预热器旋风筒的出风管排出悬浮预热器系统，进入增湿塔和袋式除尘器，经除尘处理后达标排放；所述悬浮预热器系统为依次联通的五级悬浮预热器，每级悬浮预热器均包括旋风筒、进风管、出风管和下料管；二次铝灰加入后，在附加分散装置和第二级悬浮预热器旋风筒出风管中上升的高温高速烟气气流冲击共同作用下均匀分散在高温烟气中，进入第一级悬浮预热器旋风筒的进风管内，并被带入到第一级悬浮预热器旋风筒内进行气固分离，在这个过程中，二次铝灰与高温烟气进行热交换而被加热，分离出来的二次铝灰经过第一级悬浮预热器旋风筒的下料管进入第二级悬浮预热器旋风筒的进风管内，与第三级悬浮预热器旋风筒出风管中上升的高温烟气进行分散并悬浮加热，被带入到第二级悬浮预热器旋风筒内进行气固分离；以此类推，二次铝灰与高温烟气的悬浮混合气固两相流体依次进入第三级、第四级、第五级的悬浮预热器旋风筒，进行逐级悬浮加热和气固分离。第五级悬浮预热器旋风筒进风管与回转窑窑尾烟室连接，其进风管的高温烟气来自回转窑。
[0007]将二次铝灰从室温加热到900℃~1000℃需要经过五级悬浮预热器，第一级悬浮预热器旋风筒的分离效率达到92%及以上，减少进入废气处理环节的粉尘处理量；第五级悬浮预热器旋风筒的分离效率达到89%，使更多的二次铝灰进入窑内煅烧；中间级悬浮预热器旋风筒的分离效率在80~85%之间，以降低系统的运行阻力；二次铝灰在悬浮预热器系统的混合、加热全过程需要5~10分钟，经过多级悬浮预热器对二次铝灰进行加热升温，高温烟气温度逐步下降，最终排出悬浮预热器系统的烟气温度≤200℃。
[0008]步骤二、高温煅烧：步骤一中经过多级悬浮预热并分离出来的二次铝灰进入回转窑进行高温煅烧，回转窑炉以天然气、洁净煤气、液化石油气、酒精等其中任意一种作为燃料，在窑头采用多通道燃烧器加热燃烧，以冷却煅烧铝灰时产生的低温热空气为一次风助燃空气；为了拉长燃烧器的火焰长度，使回转窑中高温区域延长，物料在高温区停留时间延长，在燃烧器中采用助燃风不足的还原焰燃烧，并在入窑二次风高温助燃空气辅助作用下，使燃料完全燃烧，烟气为弱氧化气氛。因为采用了高温空气作为二次助燃风，在煅烧温度一定时可大幅度节约燃料。回转窑内煅烧温度为1100℃~1400℃，煅烧时间为30~60min。
[0009]步骤三、收集二次铝灰的挥发性盐类和危险性废弃物：在回转窑窑尾烟室的位置设置旁路放风装置一，烟室的温度为1000℃~1100℃，部
分排出富集Na3AlF6挥发危险性废弃物的高温烟气；在第五级悬浮预热器旋风筒出风管的位置设置旁路放风装置二，烟气的温度为800℃~1000℃，部分排出富集KCl和NaCl等挥发性盐类的高温烟气；根据烟气中挥发性盐类和危险性废弃物的浓度或按时间间隔进行间断放风，也可以在旁路放风烟道内设置闸板控制放风烟气流量进行连续旁路放风；通过设置旁路放风装置一、旁路放风装置二来分类收集富集的危险性废弃物和挥发性盐类，从旁路放风排出的含尘废气再采用常规的工业二次铝灰湿法处理；处理旁路放风的废气时，固体废弃物处理量仅为废气中的烟尘，与原来二次铝灰的湿法处理量相比较，采用新工艺技术时固体废弃物的处理量要小得多，约为原来湿法处理量的5~10%，且采用两次旁路放风分类处理，将烟气中的氯化物和氟化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业二次铝灰新型悬浮预热煅烧方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、悬浮预热二次铝灰：通过铝灰库放出二次铝灰，经过斗式提升机把二次铝灰运输到悬浮预热器系统的塔架上，使用电磁振动给料机或螺旋输送机均匀供料，悬浮预热器系统为依次联通的五级悬浮预热器，在第一级悬浮预热器旋风筒进风管与第二级悬浮预热器旋风筒出风管的连接处设置有二次铝灰加入口，二次铝灰加入口内设置有附加分散装置，二次铝灰加入后，在附加分散装置和高速流动的烟气作用下均匀分散在高温烟气中，二次铝灰与高温烟气的悬浮混合气固两相流体依次经过五级悬浮预热器，逐级进行悬浮加热和气固分离，最后分离出的二次铝灰经过第五级悬浮预热器旋风筒下料管进入回转窑内进行煅烧；分离后的烟气通过第一级悬浮预热器旋风筒的出风管排出悬浮预热器系统，进入增湿塔和袋式除尘器经除尘处理后达标排放；步骤二、高温煅烧：步骤一中经过多级悬浮预热并被分离出来的二次铝灰进入回转窑进行高温煅烧，以天然气、洁净煤气、液化石油气、酒精的其中任意一种作为燃料，在窑头采用多通道燃烧器加热，为了拉长火焰长度，使回转窑内高温区长度增加，延长物料在高温区的停留时间，多通道燃烧器火焰为还原焰，在入窑高温二次风辅助作用下，燃烧产生的烟气最终为弱氧化气氛；回转窑煅烧温度为1100℃~1400℃，煅烧时间为30~60min；步骤三、收集二次铝灰的挥发性盐类和危险性废弃物：在回转窑窑尾烟室处设置旁路放风装置一，烟室的温度为1000℃~1100℃，部分排出富集的Na3AlF6挥发危险性废弃物的高温烟气；在第五级悬浮预热器旋风筒出风管处设置旁路放风装置二，烟气的温度为800℃~1000℃，部分排出富集KCl和NaCl等挥发性盐类的高温烟气；对于从旁路放风装置排出的含尘废气，采用常规的工业二次铝灰湿法进行处理；根据烟气中挥发性盐类和危险性废弃物的浓度或时间间隔进行间断放风；也可以采用连续旁路放风处理，通过管道阀门控制高温烟气放风量；处理旁路放风排出的废气时，其固体废弃物处理量仅为废气中的烟尘，相比较原来二次铝灰湿法处理时固体废弃物的处理量要小得多，约为固体废弃物处理总量的5~10%，且采用两次旁路放风分别处理，将烟气中的氯化物和氟化物直接分离，无须另行分离，相应的废弃物处理规模小、处理设备规格小、占地面积小、人力资源配置少，可大幅度降低铝灰处理成本；步骤四、系统回收余热并利用：煅烧结束后，对煅烧后的二次铝灰冷却并进行热量回收利用：冷却空气与出回转窑的高温二次铝灰在冷却设备中进行热交换，热回收的高温空气温度为600℃~800℃；其中，一部分高温空气作为二次风进入回转窑为高温助燃空气，另一部分高温空气则作为三次风分别进入烟室上部第五级悬浮预热器旋风筒进风管和第四级悬浮预热器旋风筒进风管，避免因旁路放风而影响悬浮预热器系统的工作状态稳定，且使悬浮预热器系统的高温烟气为氧化气氛，更有利于二次铝灰中的石墨和非氧化物等能充分氧化；该二次铝灰煅烧过程中，非氧化物氧化生成氧化铝、N2和CO2等，无氨气、甲烷等危险性气体放出，有利于安全生产；鼓入热空气三次风的量占系统烟气量的20%~50%；在煅烧后的二次铝灰冷却末期，收集低温热空气作为一次风进入回转窑的多通道燃烧器，作为预热的助燃空气随燃料一起入窑，助燃空
气温度在250℃~300℃。2.根据权利要求1所述的一种工业二次铝灰新型悬浮预热煅烧方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱跃进，常吉进，刘二涛，殷超凡，赵营刚，王黎，岳卫东，曹钦存，廖桂华，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：