[发明专利]一种二次铝灰高效清洁资源化利用的方法

说明书

本发明公开了一种二次铝灰高效清洁资源化利用的方法，通过将二次铝灰低温焙烧处理，去除氮、碳和氟有害元素，再将其浆化洗涤脱盐脱水，去除钠盐、钾盐等杂质成分，洗盐水利用烟气余热蒸发结晶。净化后的二次铝灰可以作为原料直接利用，通过与辅料（钙基、硅基和镁基）机械混合后，在高温下制备了铝基无机材料，烧结尾气通过除尘和干法脱氟净化达标排放。本发明技术能够安全、清洁和高效的处理二次铝灰，最大限度地将其转化成高值铝基无机材料，真正实现二次铝灰环境友好处理和高值资源化利用。

技术领域

本发明涉及二次铝灰综合利用技术领域，特别涉及一种二次铝灰清洁高效资源化利用的方法。

背景技术

铝灰是铝冶炼和铝加工产生的固体废弃物。一次铝灰中含有大量的金属铝（15-75%），需进行回收处理。目前，铝灰回收金属铝工艺技术成熟，主要采用炒灰法、回转窑法、冷却筛分法等方法，回收率一般在70%以上。二次铝灰则是一次铝灰回收金属铝后剩下的细灰。二次铝灰中含有金属铝，氧化铝，NaCl、KCl等可溶性盐，Ca、Si、Fe等氧化物，镁铝尖晶石，Na₃AlF₆、NaF、CaF₂等氟化物，以及一定量的AlN、Al₄C₃等。其中，金属铝、AlN、Al₄C₃等物质活性较大，遇水或在潮湿空气中会产生易燃有毒的气体；含氟化合物和少量重金属具有可浸出毒性，会对水体及空气造成严重污染；可溶性盐类易溶解积聚造成土壤盐碱化。因此，二次铝灰难以通过传统的填埋手段进行处理，否则会对自然环境造成严重危害。

专利CN 105039702 A公开了一种二次铝灰中的有价元素的浸出方法，此发明是将二次铝灰加入到NaOH溶液中，采用碱液法球磨浸出有价元素为Na、K、Cl和Si，该专利未对浸取液的后处理作介绍，也未对处理的铝灰残渣进行合理的资源化利用。专利CN 106834739A公开了一种从二次铝灰中提铝的方法及应用，通过将前处理后的二次铝灰与硫酸铵和/或硫酸氢氨混合焙烧，然后用水或低浓度的硫酸对焙烧熟料浸取，再分离含铝溶液和尾渣，其中含铝溶液可进一步转化用于铝产品制备，该专利未对前处理的水洗含盐溶液进行处理，未对焙烧烟气做处理，也为对尾渣进行合理化利用。专利CN 106694514A公开了一种铝灰资源化处理方法，该方法首先对铝灰进行脱氮、氟、砷处理，然后焙烧得到铝灰熟料，磨细后用稀酸浸出，分离K₂O、Na₂O、CaO、MgO等金属杂质，并磁选除铁，压滤分离制得氧化铝产品，该发明在水解脱氮回收氨水过程中会产生氢气、甲烷气体，存在安全隐患，工艺流程复杂，处理成本也较高。

关于铝灰的综合利用，开展了大量的研究工作，主要集中在提取有价元素、制备建筑材料、制备耐火材料、制备净水剂等方面的研究。但由于铝灰中含有氟化物和氯盐，一定程度影响产品的强度、耐高温、耐腐蚀等性能。另外，铝灰中存在氮化铝、碳化铝等活性物质，处理过程中会有氨气、甲烷等气体，存在着安全隐患。这些原因增加了二次铝灰综合利用的技术难度。

我国电解铝产量已经超过3500万吨，合金化产量超过5500万吨，每年的二次铝灰量达到100万吨左右，随着铝消费的不断增长，二次铝灰量还进一步增加。因此，二次铝灰急需安全清洁高效的无害化处理技术和高附加值的资源化利用技术。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种高效清洁的二次铝灰资源化利用方法，二次铝灰通过低温焙烧、水洗除杂、混合搅拌、高温合成等工序，最终将二次铝灰转化成高值铝基无机材料，解决了二次铝灰带来的环境危害问题，提高了其资源利用率和产品附加值。

本发明提供一种二次铝灰高效清洁资源化利用的方法，包括以下步骤：

1）低温焙烧：将二次铝灰在低温下直接焙烧处理得到稳定化铝灰，去除二次铝灰中的氮、碳和氟有害元素；