[发明专利]一种资源化无害化处置铝灰的方法

说明书

本发明属于冶金工艺技术领域，具体公开了一种资源化无害化处置铝灰的方法，本发明将一次铝灰进行破碎研磨，转炉炉内钢水出至钢包后，以氮气为载气，通过喷枪喷入钢包内的钢水中，资源化利用铝灰中金属铝，实现钢水脱氧，铝灰中的氧化铝在钢液中由于团簇性可促进夹杂物上浮，喷铝灰的量根据转炉终点控制情况确定，达到确定的喷粉量后，根据转炉终点成分、喷吹合金粉的量以及所炼钢种要求的化学成分配加合金，使之达到冶炼钢种的要求，吊运至精炼炉进行成分微调和精炼处理，本发明在实现一次铝灰资源化无害化处置的同时，可降低炼钢成本。

技术领域

本发明属于冶金工艺技术领域，具体涉及一种资源化无害化处置铝灰的方法。

背景技术

铝灰中含有氟化物、氮化铝、可溶盐等对环境有毒有害物质，在2016年被列入《国家危险废弃物名录》，属于有色金属冶炼废物（HW48），需按照危废相关要求处置。通常，按照铝灰中金属铝含量的不同，可分为一次铝灰和二次铝灰，从熔炼炉内扒出的铝渣称为一次铝灰，外观上呈现灰白色，主要是由金属铝和铝氧化物组成的混合物，铝含量可达15-75%，也称之为“白铝灰”；二次铝灰是一次铝灰提取金属铝后的废弃物，主要成分为氧化铝、氮化铝、金属铝、盐类以及其他组分，因其固结成块状，也称之为“盐饼”。

目前处理铝灰的主要工艺为：

①回收金属铝。铝灰，特别是一次铝灰中含有较高的金属铝，国内外开发了许多技术用于回收铝灰中的金属铝。主要分为热处理法和冷处理法两类。常见的铝灰热回收技术包括：炒灰回收法、倾动回转窑处理法、压榨回收法及离心法等。该类技术主要应用于一次铝灰，能够充分利用铝灰的物理潜热，但铝灰在高温条件下反复搅拌，不可避免要与空气接触，致使金属铝被大量氧化，降低了铝的回收率。常见的铝灰冷处理技术包括离心法、电选法、重选法、机械筛分法等。该类技术主要应用于二次铝灰回收金属铝，具有操作简单、污染小的优点。

②回收氧化铝。铝灰回收氧化铝的方法主要有酸法、碱熔炼法、碱浸法等，利用硫酸浸出法从铝灰中回收η-Al₂O₃，先通过水洗除去铝灰中的可溶盐，再用硫酸浸出获得硫酸铝溶液，将其与氨水反应，最后经煅烧制备出η-Al₂O₃，该工艺中铝的回收率达到84%。MOSTAFA采用盐酸浸出法制备纳米级高纯氧化铝γ-Al₂O₃，在盐酸浓度5mol/L，反应温度85℃下浸出2h，制备出粒径为15.9nm的氧化铝，产品纯度在98%以上；研究还发现铝灰在盐酸中的溶解受层扩散控制，反应活化能为10.49kJ/mol。李菲采用低温碱性熔炼—浸出—晶种分解工艺制备出α-Al₂O₃。周扬民将净化后铝灰与烧碱熔炼制备铝酸钠，然后经水浸、分离、煅烧等工序制备出砂状氧化铝。谢刚采用加压碱浸，微波辅助活化的方式，实现了从电解铝灰中回收氧化铝。

③回收盐。铝灰中盐主要来源于热处理法回收铝过程中添加的熔剂。崔维采用超声波强化浸出回收铝灰中氯盐，与常规浸出相比提高了浸出率、缩短了浸出时间。BRUCKARD研究了不同铝灰粒度、浸出时间、浸出温度、浸出液种类对可溶盐的影响，表明90%以上的氯化物能够在1h内通过水洗脱除，在湿磨—碱浸工艺条件下，氯去除率高达99.6%。铝灰中的可溶盐回收，一般不单独进行，通常是铝灰资源化的一个附加工艺。④回收气体。铝灰可以产生氢气、氨气、甲 烷、硫化氢等气体。每千克铝灰能够释放0.25-0.17L气体。虽然气体量较少，且经济效用一直受到质疑，但是近年来，国内外专家学者开始注重铝灰整体资源化研究，气体作为资源化的一种产品，使之成为各种气体的潜在来源。MESHRAM等研究了利用氢氧化钠溶液从铝灰中回收氢气的技术，结果表明，细颗粒的铝灰更容易生成氢气，这是因为其具有更大的表面积，尽管细颗粒铝灰中金属铝含量低于粗颗粒。DAVID研究表明，将铝灰破碎、研磨至45um，破坏掉包裹在金属铝外的氧化铝膜后，以氢氧化钠和氢氧化钾为催化剂，在室温环境下，氢气的回收率可达100%。RUCKARD研究发现，氨气更容易在PH＞8的碱性溶液中生产，在PH＜8的溶液中主要是氨水形式存在。