[发明专利]一种铝灰脱氯的方法

说明书

本发明公开了一种铝灰脱氯的方法，所述方法通过高温水蒸气脱氮、硅酸盐稳定化重金属、水洗脱氯三个连续环节实现铝灰高效脱氯，同时水洗液中重金属浸出浓度显著降低，工艺简单。可实现的氯脱除率96％～99％，锌、铜、铬浸出浓度降低97％～99％，镍、铅、镉浸出浓度降低99％～100％。

技术领域

本发明涉及一种铝灰脱氯的方法，属于固体废物无害化处置领域。

背景技术

铝电解、铸造及废铝回收再生过程中易产生大量的铝灰。每吨铝基产品伴随着10～30kg铝灰的产出。当前我国铝灰年产超过100万吨，然而到目前为止没有找到消纳铝灰的有效资源化利用途径。若将铝灰随意填埋易造成土壤盐碱化和重金属污染。铝灰一般由10％～80％金属铝、40％～70％氧化铝、10％～30％氮化铝、3％～15％氯盐及其它杂质成分组成。

目前，铝灰的资源化利用途径主要有两条，一是回收铝灰中的铝，二是利用铝灰制备胶凝材料，例如制备地质聚合物材料和烧制水泥。然而铝灰中大量氮化铝、氯盐及其它杂质成分限制了铝灰现有资源化途径的有效开展。将铝灰当作生料烧制水泥，需要对铝灰进行预脱氯处置。然而铝灰中氮化铝遇水会缓慢分解释放氨气，这限制了铝灰湿法脱氯的开展。同时，铝灰中的重金属会在水洗过程中转移至水洗液中，从而增加水洗液处置成本。

因此，要想实现铝灰的有效资源化利用，需研发铝灰高效脱氯的处置技术。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种高效铝灰脱氯的方法。

技术方案：本发明所述一种铝灰脱氯的方法，包括以下步骤：

(1)将铝灰机械研磨，得到活化铝灰；

(2)将活化铝灰置于高温蒸汽发生器处置，得到脱氮铝灰；

(3)将硅酸钠溶于水，得到硅酸钠水溶液；

(4)将硅酸钠水溶液和脱氮铝灰混合，搅拌，静置陈化，得到铝灰稳定浆；

(5)将铝灰稳定浆与水混合，连续搅拌，离心分离，得到脱氯铝灰浆和水洗废液；

(6)将脱氯铝灰浆烘干，机械研磨，得到脱氯铝灰。

进一步的，步骤(1)中，所述机械研磨时间为0.5～4.5h。

进一步的，步骤(2)中，所述高温蒸汽发生器中空气温度为100～300℃，空气相对湿度为90％～100％，处置时间为0.5～4.5h。

进一步的，步骤(3)中，所述硅酸钠水溶液质量浓度为0.05～0.5mol/L。

进一步的，步骤(4)中，所述硅酸钠水溶液和脱氮铝灰液固比0.4～0.8:1(mL/mg)，搅拌时间为2～10h，静置陈化时间为6～24h。

进一步的，步骤(5)中，所述水与铝灰稳定浆体积比1～3:1，连续搅拌时间为1～5h。

进一步的，步骤(6)中，所述机械研磨时间为0.5～4.5h。

反应机理：将铝灰进行机械研磨可通过剪切摩擦的作用进一步减小铝灰粒径，增加铝灰比表面积，同时通过机械活化进一步增加铝灰中可溶性盐的溶解性。将铝灰置于高温蒸汽发生器中，处置过程中高温水蒸气与铝灰中的氮化铝接触后反应生成氢氧化铝和氨，部分氨随着水汽排出，部分氨溶到水中在铝灰表面形成铵盐。将硅酸钠水溶液和脱氮铝灰混合后，搅拌过程中部分硅酸钠与重金属离子反应生成硅酸重金属盐沉淀，部分硅酸钠与氧化铝或氢氧化铝反应生成硅铝酸盐，硅铝酸盐可将硅酸重金属盐沉淀并进一步包裹起来，从而显著降低脱氮铝灰重金属的浸出性和可迁移性。将水与铝灰稳定浆混合，搅拌过程中铝灰稳定浆中的氯和铵盐被溶解到水体中，而重金属被稳定在硅酸盐中，从而实现在显著降低重金属浸出浓度前提下铝灰的高效脱氯。