[发明专利]铝灰作为干法水泥生产用燃料和校正料及助烧剂的方法

说明书

一种铝灰作为干法水泥生产用燃料和校正料及助烧剂的方法，包括以下步骤：将铝灰和催化燃烧促进剂于输送管道中混合、或燃烧器中混合，经喷吹管或燃烧器喷入干法水泥生产线窑尾分解炉和/或窑头回转窑中，在催化燃烧促进剂的催化活化作用下于高温环境中及悬浮状况下迅速燃尽，燃烧产生的热能直接供给碳酸钙的分解和/或熟料的烧成，燃烧产生的活性氧化铝直接作为生料的铝质校正原料，铝灰中所含的卤化物及其它原料和作功后的催化元素一起直接成为生料煅烧和/或熟料烧成的助烧剂。利用本发明，能有效综合利用铝灰，既可降低水泥生产原燃材料成本，同时还可利用水泥窑协同处置危险废弃物，保护生态环境；操作简便，易于实施，投资少，可以规模化的方式消纳各类铝灰。

技术领域

本发明涉及一种工业废渣铝灰无害化、资源化、能源化综合利用方法，特别是涉及一种铝灰作为干法水泥生产用燃料和校正料及助烧剂的方法。

背景技术

铝灰主要来源于电解铝企业铝锭铸造、铝型材企业铝加工熔铸及再生铝企业边角料重熔过程，是铝冶炼及加工过程产生的固体废渣。

2020年我国原铝（电解铝）产量为3708万吨，较2019年产能增加5.6%，每生产1t 铝约产生一次铝灰110 kg，因而铝灰的排放量也随之日益增长。据报道，我国2019年铝灰产生量近350万吨，且每年增长速率近2%。

铝灰，按产生的方式不同，分为一次铝灰和二次铝灰。

铝灰成分复杂，主要化学组成为Al、Si、Mg和Ca等，同时还含有F、Cl、重金属、氰化物等有毒、有害物质；主要物相为氮化铝、氟化盐、氯化盐、氧化铝、金属铝、镁铝尖晶石、方镁石、石英、碳化铝、电解质及盐熔剂等。铝灰中的氮化铝耐高温耐氧化，不易燃烧，遇水接触或受潮湿环境的影响容易发生水解反应，释放出氨气、氰化物等异臭有毒气体，不仅污染空气，还会带来安全隐患；同时铝灰中的电解质会释放游离氟，会给周围环境带来安全风险。2016年，被列入《国家危险废弃物名录》第HW48类。

铝灰堆积密度0.828~1.118g/cm³，表观密度2.396~2.528g/cm³，浸出液pH 为9.03~10.1。

针对目前铝灰资源化利用存在的不足，国内外科研技术人员已开展相关研究。当前，铝灰资源化利用技术可分为一次铝灰利用技术和二次铝灰利用技术：

1.一次铝灰资源化利用技术

目前一次铝灰利用方法有炒灰法、压榨法、球磨筛分法、离心分离法、电化学法等，主要针对提取一次铝灰中含量和价值较高的金属铝，其中应用较广的铝灰提铝方法为压榨法，但这类方法因环保不达标或设备应用受限以及金属铝回收率较低等因素影响，无法完全高效利用。

2.二次铝灰资源化利用技术

（1）重选提铝：如CN201911367926.3公开了一种从二次铝灰渣中提取氧化铝的方法，将二次铝灰渣研磨、水洗、干燥后加入熔融态碳酸钠反应，再加盐酸除杂、碱洗除杂制取氢氧化铝沉淀，高温煅烧得氧化铝。这类方法工艺流程较复杂，由于铝灰含杂质成分较多，提选效率不高。

（2）作转炉和铁水脱硫剂：二次铝灰中含有大量的Al₂O₃，可添加一定量的石灰石用作工业锅炉新型脱硫剂，但因二次铝灰中有害物质偏多，使用量受到局限。

（3）用作炼钢精炼剂：利用铝灰制备铝酸钙精炼剂，用于脱除高质量钢中的有害元素硫，但工艺较复杂，能耗高，尚未实现规模化应用。

（4）制备硫酸铝：铝灰与硫酸反应制取硫酸铝，缺点是产生的硫酸铝的附加值较低，且制备过程中会产生有害气体，对环境造成二次污染。

（5）制备聚合硫酸铝：先制备硫酸铝，再添加多种聚合剂进行聚合反应制备聚合硫酸铝，作为絮凝剂，但工艺过程较为繁琐。