CN114058858A - 一种铝灰无害化处理并回收利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，涉及铝工业废弃资源综合利用技术领域。本发明提供的一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，包括以下步骤：S1.一次干磨提铝；S2.二次干磨提铝：S3.脱氨；S4.湿磨分选；S5.固氟处理。本发明提供的一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，能够将铝灰中对环境有害的成分提取或固化，降低和避免了对环境的危害，铝灰中有效成分的回收率高，扩大了铝灰回收利用范围，同时降低了能耗。
Description
技术领域
本发明涉及铝工业废弃资源综合利用技术领域，尤其涉及一种铝灰无害化处理并回收利用的方法。
背景技术
铝灰是铝工业的重要固体废弃物，产生量巨大。其主要来源于熔炼铝及铝合金生产过程中漂浮于铝熔体表面的不熔夹杂物、氧化物、添加剂以及与添加剂进行物理、化学反应产生的反应产物等，产生于铝发生熔融的所有生产工序。
铝灰的成分因各生产厂家的原料及操作条件不同而略有变化，但通常都含有金属铝，铝的氧化物、氮化物和碳化物，盐，其它金属氧化物(如SiO2、MgO)以及一些其它成分。此外，在熔铸或精炼过程中所使用覆盖剂，导致铝灰中含有一定量的氯化物。
铝灰传统的处置方式是填埋或露天堆放，这样不仅占用了大量土地，而且其中所含的可溶性氟化物及氨气会通过风吹、日晒、雨淋的作用转移或挥发进入大气，或随雨水混入江河、渗入地下污染土壤和地下水，对动植物生长及人体产生很大损害，破坏生态环境，影响农业生态平衡。因此急需开发一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，将铝灰中铝和其他有价值元素回收利用，同时降低或者避免有害成分污染环境，对于提高企业的经济效益，保护生态环境具有重要的现实意义和实用价值。
发明内容
针对现有技术存在不足，本发明的目的是提供一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，能够将铝灰中对环境有害的成分提取或固化，降低和避免了对环境的危害，铝灰中有效成分的回收率高，扩大了铝灰回收利用范围，同时降低了能耗。
为了实现上述目的，本发明提供了一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，包括以下步骤：
S1.一次干磨提铝：将待处理的铝灰球磨，筛分，得到粒径大于1mm的筛分料、粒径小于120目的筛分料以及粒径处于1mm-120目之间的筛分料，粒径大于1mm的筛分料作为铝片回炉处理；
S2.二次干磨提铝：将步骤S1得到的粒径处于1mm-120目之间的筛分料再次球磨，筛分，将粒径大于100目的筛分料作为铝片回炉处理，粒径小于100目的筛分料继续后续处理；
S3.脱氨：向步骤S2得到的粒径小于100目的筛分料中加入热循环水搅拌，进行脱氨，脱氨时的尾气与循环水在换热器内进行换热，尾气温度降低，循环水的温度升高，形成热循环水；
S4.湿磨分选；
S5.固氟处理。
采用上述方案，步骤S1和步骤S2球磨过程中铝被挤压成扁平状，其他物料被钢球撞击、粉碎，其粒径较小，挤压成扁平状的铝片具有较大的粒径，因此，通过筛分可以将铝片与其他物料分离，二次干磨提铝能够提高金属铝的回收利用率，步骤S2中粒径小于100目的筛分料加入水后，其中的氮化铝与热循环水发生反应，生成氢氧化铝和氨气，氨气通过密封管道收集后，经过换热冷凝，最终由纯水吸收形成氨水，通过搅拌使氮化铝与热水充分接触反应，直至粒径小于100目的筛分料不再释放出氨气，将步骤S3得到的物料湿磨后，进行分选，得到的金属铝泥和脱氨溶液分别加入氯化钙，金属铝泥和脱氨溶液中的游离氟与氯化钙生成氟化钙沉淀，从而去除其中的游离氟，该方法能够将铝灰中对环境有害的成分提取或固化，降低和避免了对环境的危害，铝灰中有效成分的回收率高，扩大了铝灰回收利用范围。
优选的，步骤S1和步骤S2中铝片回炉处理具体为：将铝片送入旋转炉重熔，将铝片熔化为液态，熔化扒渣完毕后，加入废旧铝合金轮毂，经过净化处理，检验合格后，形成铝锭。
采用上述方案，步骤S1和步骤S2中回收的铝片可以进行重熔处理。
优选的，步骤S3中，脱氨时发生如下反应：
AlN+3H2O＝Al(OH)3+NH3。
优选的，步骤S3中，脱氨收集的混合气体经过净化和换热器冷却后，部分氨气和水蒸气冷凝为稀氨水，产生的氨气经过密闭的管道收集，经换热冷凝后利用纯水吸收，形成氨水。
采用上述方案，步骤S3中，脱氨收集的混合气体与热循环水在换热器内换热，脱氨收集的混合气体释放热量，部分氨气和水蒸气冷凝为稀氨水，循环水在换热器内吸收热量，形成热循环水，设置的换热器能够提高铝灰无害化处理过程中热能的利用率，从而降低了能耗。
优选的，步骤S4具体为：将步骤S3得到的物料湿磨后进行分选，大于100目的物质为金属铝泥，小于100目的物质洗涤后得到脱氨溶液；
优选的，步骤S5具体为：将步骤S4得到的脱氨溶液和金属铝泥中分别加入氯化钙，沉淀后排出含氟污泥，得到高铝料。
优选的，步骤S5中，固氟处理时发生如下反应：
CaCl2+2NaF＝2NaCl+CaF2。
优选的，步骤S5中，含氟污泥的主要成分为氟化钙，产生的氟化钙与长石可以作为陶瓷烧结助熔剂使用。
优选的，步骤S1和步骤S2中采用球磨机进行球磨。
优选的，步骤S4中，所述分选选自细筛分级或螺旋分级。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过一次干磨提铝和二次干磨提铝将铝灰中的铝片提出，对不同粒径大小的物料筛分以及二次干磨提铝步骤提高了金属铝的回收利用率。
(2)本发明脱氨时的尾气与循环水在换热器内进行换热，尾气温度降低，循环水的温度升高，形成热循环水，设置的换热器能够提高铝灰无害化处理过程中热能的利用率，有利于降低能耗。
(3)本发明能够将铝灰中对环境有害的成分提取或固化，降低和避免了对环境的危害，铝灰中有效成分的回收率高，扩大了铝灰回收利用范围。
附图说明
图1为本发明一种铝灰无害化处理并回收利用的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1，本发明提供一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，包括以下步骤：
S1.一次干磨提铝：将待处理的铝灰利用球磨机球磨，筛分，得到粒径大于1mm的筛分料、粒径小于120目的筛分料以及粒径处于1mm-120目之间的筛分料，粒径大于1mm的筛分料作为铝片回炉处理；
S2.二次干磨提铝：将步骤S1得到的粒径处于1mm-120目之间的筛分料再次利用球磨机球磨，筛分，将粒径大于100目的筛分料作为铝片回炉处理，粒径小于100目的筛分料继续后续处理；
S3.脱氨：向步骤S2得到的粒径小于100目的筛分料中加入热循环水搅拌，进行脱氨，脱氨时的尾气与循环水在换热器内进行换热，尾气温度降低，循环水的温度升高，形成热循环水；
S4.湿磨分选：将步骤S3得到的物料湿磨后进行分选，大于100目的物质为金属铝泥，小于100目的物质洗涤后得到脱氨溶液；
S5.固氟处理：将步骤S4得到的脱氨溶液和金属铝泥中分别加入氯化钙，沉淀后排出含氟污泥，得到高铝料。
步骤S1和步骤S2中铝片回炉处理具体为：将铝片送入旋转炉重熔，将铝片熔化为液态，熔化扒渣完毕后，加入废旧铝合金轮毂，经过净化处理，检验合格后，形成铝锭。
步骤S3中，脱氨时发生如下反应：
AlN+3H2O＝Al(OH)3+NH3。
步骤S3中，脱氨收集的混合气体经过净化和换热器冷却后，部分氨气和水蒸气冷凝为稀氨水。
步骤S3中，产生的氨气经过密闭的管道收集，经换热冷凝后利用纯水吸收，形成氨水。
步骤S5中，固氟处理时发生如下反应：
CaCl2+2NaF＝2NaCl+CaF2。
步骤S5中，含氟污泥的主要成分为氟化钙，产生的氟化钙与长石可以作为陶瓷烧结助熔剂使用。
步骤S4中，所述分选选自细筛分级或螺旋分级。
实施例1
将某铸铝企业的铝灰，按照上述方法进行综合回收利用，测得的铝灰处理前后各组分占比和铝灰的投入与产出物料平衡表，如表1-2所示。
表1铝灰处理前后各组分占比
| 项目 | 金属铝/％ | 氮化铝/％ | 氧化铝/％ | 氟含量/％ | 氮含量/％ |
| 处理前 | 30 | 18 | 50 | 1 | 6.15 |
| 处理后 | 1-3 | 0-0.2 | 48 | 0-0.1 | 0-0.1 |
由表1可知，本发明提供的一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，能够有效回收其中的金属铝、氮化铝，扩大了铝灰回收利用范围，同时将氟含量和氮含量降低至0-0.1％，减少了氮元素和氟元素对于环境的危害，处理前后氧化铝的含量基本保持不变，这是由于氧化铝成分比较稳定，在处理过程中不发生变化。
表2铝灰的投入与产出物料平衡表
由表2可知，使用本发明一种铝灰无害化处理并回收利用的方法处理后的铝灰，主要产出为高铝料，高铝料中氨含量和氯含量较低，对铝灰实现了无害化处理，保障生产过程中的安全，并对铝灰做到了资源的全部再生利用。
对实施例1处理后得到的产品进一步处理，使处理后的产品满足表3中的技术指标。
表3铝灰无害化处理并回收利用方法主要技术指标表
最终得到的高铝料，满足《危险废物鉴别技术规范》(HJ/T298-2007)，pH值＜9，氟离子＜100mg/L，重金属离子低于检出下限；
铝锭，金属含量≥99.1％，渣含量≤0.5％；
氨水，满足《工业氨水》(HG/T 5383-2018)标准，浓度：8±2％，外观无色透明，残渣量≤0.3g/L；
含氟污泥，满足《建材用萤石化学分析方法标准》(JCT 911-2003)，含水率≤20％，氟化钙含量(干基)≥90％，且含氟污泥满足《危险废物鉴别技术规范》(HJ/T298-2007)，PH值＜9，氟离子＜100mg/L，重金属离子低于检出下限。
说明处理后的最终产品能够实现资源的高效利用，铝灰中的高铝料、铝锭、氨水和含氟污泥等成分实现产品化，提高了本发明铝灰无害化处理并回收利用的方法处理铝灰的效益。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.一次干磨提铝：将待处理的铝灰球磨，筛分，得到粒径大于1mm的筛分料、粒径小于120目的筛分料以及粒径处于1mm-120目之间的筛分料，粒径大于1mm的筛分料作为铝片回炉处理；
S2.二次干磨提铝：将步骤S1得到的粒径处于1mm-120目之间的筛分料再次球磨，筛分，将粒径大于100目的筛分料作为铝片回炉处理，粒径小于100目的筛分料继续后续处理；
S3.脱氨：向步骤S2得到的粒径小于100目的筛分料中加入热循环水搅拌，进行脱氨，脱氨时的尾气与循环水在换热器内进行换热，尾气温度降低，循环水的温度升高，形成热循环水；
S4.湿磨分选；
S5.固氟处理。
2.根据权利要求1所述的一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，其特征在于，步骤S1和步骤S2中铝片回炉处理具体为：将铝片送入旋转炉重熔，将铝片熔化为液态，熔化扒渣完毕后，加入废旧铝合金轮毂，经过净化处理，检验合格后，形成铝锭。
3.根据权利要求1所述的一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，其特征在于，步骤S3中，脱氨时发生如下反应：
AlN+3H2O＝Al(OH)3+NH3。
4.根据权利要求3所述的一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，其特征在于，步骤S3中，脱氨收集的混合气体经过净化和换热器冷却后，部分氨气和水蒸气冷凝为稀氨水，产生的氨气经过密闭的管道收集，经换热冷凝后利用纯水吸收，形成氨水。
5.根据权利要求1所述的一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，其特征在于，步骤S4具体为：将步骤S3得到的物料湿磨后进行分选，大于100目的物质为金属铝泥，小于100目的物质洗涤后得到脱氨溶液；
6.根据权利要求1所述的一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，其特征在于，步骤S5具体为：将步骤S4得到的脱氨溶液和金属铝泥中分别加入氯化钙，沉淀后排出含氟污泥，得到高铝料。
7.根据权利要求6所述的一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，其特征在于，步骤S5中，固氟处理时发生如下反应：
CaCl2+2NaF＝2NaCl+CaF2。
8.根据权利要求6所述的一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，其特征在于，步骤S5中，含氟污泥的主要成分为氟化钙，产生的氟化钙与长石可以作为陶瓷烧结助熔剂使用。
9.根据权利要求1所述的一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，其特征在于，步骤S1和步骤S2中采用球磨机进行球磨。
10.根据权利要求1所述的一种铝灰无害化处理并回收利用的方法，其特征在于，步骤S4中，所述分选选自细筛分级或螺旋分级。
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