一种利用脱硫石膏固化二次铝灰的方法和煅烧装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用脱硫石膏固化二次铝灰的方法和煅烧装置，包括如下步骤：S1.将脱硫石膏煅烧制得石膏熟料；S2.将赤泥、二次铝灰、水混合制得料浆A；S3.将料浆A压滤后加入炉底灰，制得料浆B；S4.将石膏熟料与K2SO4或Na2SO4混匀，加入料浆B中混匀制得料浆C；S5.将料浆C成型为固化体。本申请的脱硫石膏经过高温煅烧生成无水石膏，具备优异的强度、粘结和耐水性能，可将二次铝灰牢牢固化在一起，减小外界水对铝灰的侵蚀渗透；K2SO4或Na2SO4缩短料浆的凝结时间，并提高其强度；赤泥与铝灰在水中混合后，赤泥中释放的碱性物质可促进二次铝灰中AlN和金属Al的水解，从而可以消除二次铝灰的水反应性，防止铝灰填埋后发生自燃以及释放有害气体。放有害气体。放有害气体。

【技术实现步骤摘要】
一种利用脱硫石膏固化二次铝灰的方法和煅烧装置


[0001]本专利技术涉及危险废弃物无害化处理
，特别是指一种利用脱硫石膏固化二次铝灰的方法和煅烧装置。

技术介绍

[0002]铝灰是指在铝行业中通过铝的电解、加工和再生等过程中产生的固体废弃物，按照铝灰的产生方式以及形态不同，可以分为一次铝灰和二次铝灰。其中，二次铝灰是通过回收重铸一次铝灰或其他含铝金属以及其加工过程中产生的灰渣，颜色呈黑色。近些年来，由于原铝产量的不断上升，铝灰产量也不断增加。通常情况下，铝矿石直接生产1 000 t的金属铝会产生10～20 t的铝灰，而二次铝资源回收将产生20~50 t甚至更多、成分更加复杂的铝灰，由此估计，中国铝灰年产量超过300万t。铝灰中的主要成分包括金属铝、氧化铝、氮化铝以及氯盐、氟盐等，铝灰中含有氮化铝是《国家危险废物名录》将其列为具有毒性、易燃性的有色金属废物的主要原因之一。由于缺乏低成本、规模化、相对成熟的处理工艺，固化填埋仍是当前二次铝灰的主要处置方法。
[0003]固化材料通常有水泥固化、粉煤灰固化、赤泥固化、矿渣固化等。目前普遍采用水泥配合化学螯合剂对铝灰进行无害化处理，这种处理方式不仅成本居高不下，而且对水泥的需求量很高，导致增容很大，不符合可持续发展的趋势。水泥、赤泥、矿渣等固化材料呈碱性，铝灰中的Al及Al的化合物会与碱性溶液反应生成有害气体，对作业人员造成损害，生成气体的同时会使得固化体膨胀，导致二次增容。
[0004]公布号CN 114273382 A公布日2022.04.05的中国专利技术专利公开了一种二次铝灰无害化处理方法，包括以下步骤：(1)水解：将二次铝灰加入一定量的水中，加入碳酸钙，进行氮化铝的水解反应，得到二次铝灰浆液：(2)酸化：将所述步骤(1)的二次铝灰浆液里加入稀硫酸进行酸化反应，将金属铝和氧化铝转化为硫酸铝；(3)碱化：酸化反应完成后，再加入消石灰，利用钙离子去除硫酸根离子和氟离子，形成不可溶性的硫酸钙和氟化钙，在溶液pH值为9
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11的环境下，将酸化产生的铝离子形成氢氧化铝沉淀，得到固体废料；(4)固化：取一定量的水泥对步骤(3)中的固体废料进行固化处理，养护、检测合格后，填埋处置。但是该种处理方法，一方面经过水解、酸化和碱化3个步骤，工艺繁琐，且反应条件苛刻；另一方面添加碳酸钠、稀硫酸和水泥将导致处理成本大幅增加。

技术实现思路

[0005]针对上述
技术介绍
中的不足，本专利技术提出一种利用脱硫石膏固化二次铝灰的方法和煅烧装置，可以将二次铝灰牢牢固化在一起，减小外界水对铝灰的侵蚀渗透，并且可以消除二次铝灰的水反应性，防止铝灰填埋后发生自燃以及释放有害气体。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种利用脱硫石膏固化二次铝灰的方法，包括如下步骤：S1.将脱硫石膏投入煅烧装置中，煅烧制得石膏熟料；
S2. 将赤泥、二次铝灰以及水混合并搅拌制得料浆A；S3. 将料浆A进行压滤，在压滤后的料浆A中加入炉底灰，搅拌均匀，制得料浆B；S4. 将步骤S1制得的石膏熟料与K2SO4或Na2SO4混合均匀，加入料浆B中再次混合均匀，制得料浆C；S5. 将料浆C送入模具中成型为固化体。
[0007]进一步地，还包括如下步骤：S6. 将步骤S5中料浆C的固化体拆模后，放入密闭容器中养护，容器中CO2浓度＞90%，养护时间为10h～85h，养护温度15～35℃。
[0008]进一步地，还包括如下步骤：S7. 在步骤S6养护好的固化体表面均匀喷洒聚合物砂浆，砂浆层厚度为5～20mm，之后放入温度10～30℃、湿度为30%～60%的环境中养护1～3天，即可进行填埋；所述的聚合物砂浆的28d抗压强度为15MPa～20MPa，聚合物砂浆的7d抗渗压力为0.6MPa～1.5MPa，终凝时间为45min～8h。
[0009]进一步地，所述煅烧装置内温度550℃～850℃，煅烧时间20min～400min。
[0010]进一步地，步骤S2中所述的赤泥为10～20份，所述的二次铝灰为30～60份，所述的水为50～120份；所述的赤泥、二次铝灰和水在搅拌容器中以35r/min～95r/min速度搅拌24～72小时。
[0011]进一步地，所述赤泥中的Na2O含量为7wt%～10wt%，赤泥中的SiO2含量为18wt%～25wt%，赤泥中的CaO含量为15wt%～20wt%，赤泥的pH为11.5～12.8。
[0012]进一步地，步骤S3中所述的料浆A在压滤设备中压滤至料浆A的质量含水率为60%～75%，在压滤后的料浆A中加入的炉底灰为15～25份；所述炉底灰中的SiO2含量为50wt%～60wt%，比表面积为280m2/kg～430m2/kg。
[0013]进一步地，步骤S4中所述的步骤S1制得的石膏熟料为20～35份，所述的K2SO4或Na2SO4为0.3～0.8份。
[0014]一种煅烧装置，包括二燃室和穿设在二燃室中的回转窑，且回转窑转动设置；回转窑的出口端连接有出料仓，二燃室顶部设置的排气管与出料仓连通。
[0015]进一步地，所述回转窑与二燃室和出料仓之间设有迷宫式密封结构，迷宫式密封结构填充耐高温导热油；回转窑的壳体包括导热层和设置在导热层内的隔热层，导热层为石墨材质，隔热层为轻质耐火材料材质。
[0016]本专利技术的有益效果：1.本申请的脱硫石膏经过高温煅烧生成无水石膏，具备更加优异的强度性能、粘结性能和耐水性能，其水化生成的二水石膏可以将二次铝灰牢牢固化在一起，并减小外界水对铝灰的侵蚀渗透；K2SO4或Na2SO4可缩短料浆的凝结时间，并提高其强度。
[0017]2.本申请的赤泥与铝灰在水中混合后，赤泥中释放的碱性物质可促进二次铝灰中AlN和金属Al的水解，从而可以消除二次铝灰的水反应性，防止铝灰填埋后发生自燃以及释放有害气体。此外，赤泥在固化体中可以充当Si源和Fe源，有利于后期水化反应生成更多凝胶相，从而增加固化体强度。本申请所使用固化剂大部分为固体废弃物，可实现固体废弃物的资源化利用，同时降低固化成本。
[0018]3.将固化体在CO2气氛中养护，可在固化体表明形成坚硬致密的碳酸盐外壳，从而
进一步提高固化体强度和抗渗性；并且实现了对CO2的封存，有利于降低大气中温室气体含量；在固化体外表面喷洒聚合物砂浆，可在堆积固化体之间形成缓冲层，避免固化体相互挤压破坏，此外，聚合物砂浆形成的致密憎水外壳，可进一步防止雨水渗透，避免二次铝灰中的有害成分浸出。
[0019]4.回转窑将脱硫石膏与二燃室隔开，避免二燃室中的有毒气体污染脱硫石膏；回转窑由隔热层和导热层构成，可通过调整层厚，实现回转窑内温度调节，通过调整回转窑旋转速度，实现煅烧时间的调节。设置出料仓，将回转窑出料端置于密闭容器内，避免出料时煅烧废气污染空气。煅烧装置利用危废焚烧二燃室的余热对脱硫石膏进行煅烧，从而实现废热利用，同时降低了固化成本。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用脱硫石膏固化二次铝灰的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1. 将脱硫石膏投入煅烧装置中，煅烧制得石膏熟料；S2. 将赤泥、二次铝灰以及水混合并搅拌制得料浆A；S3. 将料浆A进行压滤，在压滤后的料浆A中加入炉底灰，搅拌均匀，制得料浆B；S4. 将步骤S1制得的石膏熟料与K2SO4或Na2SO4混合均匀，加入料浆B中再次混合均匀，制得料浆C；S5. 将料浆C送入模具中成型为固化体。2.根据权利要求1所述的利用脱硫石膏固化二次铝灰的方法，其特征在于，还包括如下步骤：S6. 将步骤S5中料浆C的固化体拆模后，放入密闭容器中养护，容器中CO2浓度＞90%，养护时间为10h～85h，养护温度15～35℃。3.根据权利要求2所述的利用脱硫石膏固化二次铝灰的方法，其特征在于，还包括如下步骤：S7. 在步骤S6养护好的固化体表面均匀喷洒聚合物砂浆，砂浆层厚度为5～20mm，之后放入温度10～30℃、湿度为30%～60%的环境中养护1～3天，即可进行填埋；所述的聚合物砂浆的28d抗压强度为15MPa～20MPa，聚合物砂浆的7d抗渗压力为0.6MPa～1.5MPa，终凝时间为45min～8h。4.根据权利要求1~3任一项所述的利用脱硫石膏固化二次铝灰的方法，其特征在于：所述煅烧装置内温度550℃～850℃，煅烧时间20min～400min。5.根据权利要求1~3任一项所述的利用脱硫石膏固化二次铝灰的方法，其特征在于：步骤S2中所述的赤泥为10～20份，所述的二次铝灰为30～60份，所述的水为50～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张元馨，邱中成，潘金峰，续钊，杨可冰，任小逆，
申请(专利权)人：郑州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：