[发明专利]水泥窑协同处置二次铝灰的系统与方法

说明书

本发明提供一种水泥窑协同处置二次铝灰的系统及方法，其中，系统包括：依次连接的废渣预处理系统、无氧湿磨转化系统、碱金属盐浸出系统以及水泥窑资源化处理系统，系统内的所有设备及连接管路均密封设置，并设置抽吸机用于形成微负压。所述方法包括：S1、二次铝灰预处理；S2、无氧湿磨转化；S3、碱金属盐浸出；S4、水泥窑资源化处置。本发明可以实现二次铝灰无害化、资源化的最终处置，处理1吨二次铝灰可提取0.1～0.3t碱金属盐；0.02～0.1t烧碱；0.5～0.8t氧化铝副产品，向水泥厂提供水泥原料0.2～0.3t及脱硝剂0.05～0.2t。其中涉及的无氧湿磨转化机能保证转化中产生的H2、CH4不燃烧爆炸，可以实现的固体废渣物料的消毒和转化且能提取转化气体。

技术领域

本发明涉及一种铝冶练工业废渣的处置系统与方法，尤其涉及一种利用水泥窑协同资源化处置二次铝灰的系统与方法，属于铝冶练工业废渣回收再利用技术领域。

背景技术

铝灰是电解铝、铸造铝和再生铝生产过程中，漂浮在铝熔体表面的不溶物和其他杂质。电解铝厂初出炉铝灰也叫白铝灰，根据统计生产1吨电解铝产生30kg左右的白铝灰，其中含有20～70％的金属铝，一般是从熔炼炉用铁耙将铝灰扒出，融化铝液冷却后采取粉磨、重力分选可以回收其中的大部分金属铝，剩余的大部分铝灰为黑铝灰，也称二次铝灰。而生产1吨再生铝产生50kg左右的铝灰，再生铝生产过程中产生的铝灰都是黑铝灰，即二次铝灰。

二次铝灰中Al元素含量为50％左右，金属铝含量一般在5～15％，其他主要组份是Al、AlN、Al₂C₃、Al₂O₃、SiO₂和NaCl、KCl、Na₃AlF₆、AlF₆、NaF等物质组成，物质组成复杂。由于其中含有的可溶性氟化物、氯化物，同时，这些物质水解时还可能产生HF、HCl、NH₃、CH₄等有毒有害气体，堆放在自然界会存在潜在的环境污染风险而被定义为危险固体废弃物。随着国民经济的发展，铝产量增长迅速，2017年我国铝产量3600万吨，估计新增铝灰也将每年超过100万吨。因此，合理利用铝灰中有用的物质，抑制有害元素的危害，不仅可以实现铝资源的循环利用，而且对于于保护绿水青山，保护自然环境具有十分重要的现实意义。

目前，国内外有关学者提出了采取各种方法从二次铝灰中提取金属铝和Al₂O₃和的技术路线，或用其作为棕刚玉、耐火砖、高铝水泥、净水剂的基础原料，在目前的技术下，均无法真正实现二次铝灰的无害化、资源化、低成本处理，二次铝灰的处置技术大部分停留在研发阶段，还没有成功的生产实例。

中国专利(专利号：CN106834739A)提出了一种从二次铝灰中提取铝的办法，专利要求将二次铝灰和硫酸铵或硫酸氢铵混合焙烧，然后再将焙烧渣通过水洗或酸洗，通过固液分离后得到硫酸铝溶液和固体废物，铝元素的回收率达到90％以上。但未对尾砂和洗涤废水、可能产生的有害气体提出处置方案。

中国专利(专利号：CN105039702A)提出了一种从二次铝灰中提取有价元素的方法，专利要求将二次铝灰用NaOH溶液混合球磨，再对过滤后得到的固体物质进行干燥可以回收有价值的铝灰粉末。但是没有对过滤后的滤液以及处理过程中可能产生的有害气体例如HF气体提出解决方案。

中国专利(专利号：CN1068300025A)提出了一种铝灰回收再利用的方法，包括两个步骤，脱氨处理和提取氧化铝，将铝灰粉末加水或碱调浆产生氨气，然后用强酸吸收氨气制成铵盐。调浆后的矿浆在反应釜，经过碱洗、酸洗过滤的渣煅烧得到Al₂O₃，对溶液进行加热浓缩得到盐。