一种利用铝灰或富铝废渣提取活性Al(OH)3产品工艺的制作方法

本发明属于铝灰或富铝废渣综合利用技术领域，特别涉及湿法加碱煅烧活化铝灰等工业废渣提取氢氧化铝产品工艺。

背景技术：

铝灰是工业废渣之一，铝灰有电解铝灰和熔炼铝灰两种。电解铝灰是铝厂电解al2o3生产单质al过程中产生的，在铝冶炼、成型过程中会产生多种副产品。作为铝工业主要的副产品，铝灰产生于所有铝发生熔融的工序，其中的铝含量约占铝生产使用过程中总损失量的1~12%。熔炼铝灰是铝熔炼时产生的,一些不纯混合金属结渣,但是还有一定的铝,可通过分离精炼出部分单质al。近几年我国铝生产能力及产量大幅增加.，产量已经占世界原铝产量的1/4以上。铝冶炼过程中会产生1%-3%的铝灰，因此，我国每年产生大量的铝灰。

以往，人们把铝渣看做废渣而堆弃，此举不仅造成铝资源浪费还会带来环境问题。因此，寻找经济有效的方法加以利用和治理铝渣，不仅将提高铝行业的经济效益，在实现资源的有效循环利用的同时，还将对实现经济、社会的可持续发展产生重要的影响。铝渣中含有一定数量的明铝（铝单质），许多厂家就把铝渣拉去提炼明铝，而剩下的铝灰则不能有效处理。由于铝灰中含有较高的al2o3，有人利用铝灰生产铝酸钙粉，结果证明在煅烧时会出现环保设施堵塞的情况，在生产聚合铝时又会出现压滤机过滤不下的情况；有人用铝灰直接加酸生产聚合氯化铝，同样会造成压滤机堵塞等问题。因此，铝灰被大量废弃，至今尚无有效的利用途径，不仅造成了资源的浪费，还造成了许多环境问题。

因此针对这一现状，迫切需要一种全新的铝灰及含铝废渣的资源综合回收利用工艺，以满足实际使用的需要。

技术实现要素：

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种利用铝灰或富铝废渣提取活性al(oh)3产品工艺。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种利用铝灰或富铝废渣提取活性al(oh)3产品工艺，包括以下步骤：

s1，废渣碱性处理，将含铝废渣与浓度为50%—90%的碳酸钠碱水在常温常压状态下混合并允许搅拌均匀，且搅拌混合时间不低于10分钟，得到碱性含铝废渣混合物，然后将含铝废渣混合物在90℃—150℃恒温环境下烘干至含水量不大于3%，然后在5—10分钟内匀速升温至700℃—1200℃，并在700℃—1200℃恒温环境下煅烧20—120分钟，其中煅烧过程中产生的co2尾气进行净化回收备用，煅烧后的固体混合物在自然冷却至不大于200℃时通过粉碎设备粉碎并得到粒径不大于100目的碱性粉状混合物；

s2，一次水洗，将s1步骤得到的碱性粉状混合物以1：2-6的比例与去离子水一同添加到溶解池中进行混合，得到naalo2悬浊液，然后将悬浊液通过固液分离设备进行固液分离，对分离后的液体物料收集，得到naalo2溶液，对分离后的固态物质作为制备混凝土速凝剂原料进行集中存放；

s3，活性al(oh)3析出，将s1步骤中煅烧产生的并经过净化的co2尾气通入到s2步骤制备的naalo2溶液中，使naalo2溶液与co2间反应得到固态的活性al(oh)3和液态的碳酸钠碱溶液，并直至混合液的ph值达到5-9时再次进行固液分离，即可得到固态活性al(oh)3半成品和碳酸钠碱溶液；

s4，尾料处理，一方面将s3步骤得到的固态活性al(oh)3半成品又通过去离子水进行洗涤，即可得到成品固态活性al(oh)3，洗涤后的废水则返回至s2步骤并直接添加至溶解池中与碱性粉状混合物混合，另一方面对s3步骤的碳酸钠碱溶液进行加热浓缩，并直至碳酸钠碱溶液浓度达到50%—90%后，将浓缩后的碳酸钠碱溶液返回至s1步骤中并直接参与铝废渣混合作业。

进一步的，所述s1步骤中，含铝废渣为粒径不大于80目的铝灰及富铝废渣中的任意一种或两种共有的混合物。

进一步的，所述s1中含铝废渣与碳酸钠碱水中碳酸钠的质量混合比为1：0.5—1.0。

进一步的，所述s2，碱性粉状混合物与去离子在溶解池中混合温度为10～100℃，并在匀速搅拌状态下持续搅拌混合10—60分钟。

进一步的，所述的s1步骤、s2步骤在对物料混合时，对混合物均通过机械搅拌、超声波搅拌中的任意一种方式或两种搅拌方式共同使用对混合物进行搅拌混合作业。

与现有技术相比，本发明生产的特点是：

(1)废渣中的al2o3活化充分，如条件控制得当，基本可达到近85-95%；

(2)对原料的适应性强，可针对不同废渣中al2o3的含量灵活调整配方。

(3)煅烧温度要求较低，如烧制铝酸钙粉的物料煅烧温度在1300℃以上，而新工艺的煅烧温度只要在700-1200℃范围即可，从而大幅度地减少了能量消耗；

(4)由于是湿法生产，所以粉尘的排放量较少，环境状况较好；

(5)熟料易煅烧，煅烧时间较短，从而大幅度地提高了窑炉的产量；

(6)煅烧出来的熟料呈松散的颗粒状态，甚至不需要粉磨就可作为原料生产，可节省熟料磨机，大大降低粉磨成本；

(7)溶解池中搅拌的时间可缩短至60分钟内，并且可以不使用热源，可大大降低生产成本；

(8)生产的al(oh)3色泽洁白，纯度较高，可直接出售也可继续生产高品质白色聚合铝、阻燃剂等，产品附加值较高；

(9)在生产的过程中产生的水，可以循环利用，节约大量的水资源；生产中的co2可作为生产原料，重新合成出碱，循环使用；生产中产生的碱渣是很好的速凝材料，可买到水泥厂，生产早强水泥，还可生产保温砌块和砖瓦等行业。

本发明的积极效果是采用大量堆放而无法有效利用的工业废渣，通过独创的湿法加碱煅烧活化工艺，改善原料的活性，大幅度提高al2o3的溶出率。废渣中的fe2o3在煅烧的还原性气氛中会生成亚铁产物，减少对碱的消耗，其余在强碱中生成一种非常稳定的羟基合铁配合物，能从沉淀中分离出来，保证了al(oh)3产品及合成聚合氯化铝的白度，极大地缩短了聚合铝的生产周期，改变了传统白色聚合铝的生产方式，降低了生产成本，提高了产品的售价。本发明生产中产生的“三废”可做到完全或大部分循环再利用，改变了现有工艺的环境污染状况，并且该工艺流程简单，在采用较少投资的情况下，能极大提高经济和环境效益。

附图说明

图1为本发明方法流程示意图；

图2为铝灰等富铝废渣碱法提取活性al(oh)3产品工艺流程。

具体实施方式

实施例1

如图1和2所示，一种利用铝灰或富铝废渣提取活性al(oh)3产品工艺，包括以下步骤：

s1，废渣碱性处理，将粒径不大于80目的铝灰与浓度为50%的碳酸钠碱水在常温常压状态下混合并允许搅拌均匀，且搅拌混合时间为10分钟，得到碱性铝灰混合物，然后将碱性铝灰混合物在90℃恒温环境下烘干至含水量为3%，然后在5分钟内匀速升温至700℃，并在700℃恒温环境下煅烧20分钟，其中煅烧过程中产生的co2尾气进行净化回收备用，煅烧后的固体混合物在自然冷却至200℃时通过粉碎设备粉碎并得到粒径不大于100目的碱性粉状混合物；

s2，一次水洗，将s1步骤得到的碱性粉状混合物以1：2的比例与去离子水一同添加到溶解池中进行混合，得到naalo2悬浊液，然后将悬浊液通过固液分离设备进行固液分离，对分离后的液体物料收集，得到naalo2溶液，对分离后的固态物质作为制备混凝土速凝剂原料进行集中存放；

s3，活性al(oh)3析出，将s1步骤中煅烧产生的并经过净化的co2尾气通入到s2步骤制备的naalo2溶液中，使naalo2溶液与co2间反应得到固态的活性al(oh)3和液态的碳酸钠碱溶液，并直至混合液的ph值达到5时再次进行固液分离，即可得到固态活性al(oh)3半成品和碳酸钠碱溶液；

s4，尾料处理，一方面将s3步骤得到的固态活性al(oh)3半成品又通过去离子水进行洗涤，即可得到成品固态活性al(oh)3，洗涤后的废水则返回至s2步骤并直接添加至溶解池中与碱性粉状混合物混合，另一方面对s3步骤的碳酸钠碱溶液进行加热浓缩，并直至碳酸钠碱溶液浓度达到50%后，将浓缩后的碳酸钠碱溶液返回至s1步骤中并直接参与铝废渣混合作业。

其中，所述s1中铝灰与碳酸钠碱水中碳酸钠的质量混合比为1：0.5。

同时，所述s2，碱性粉状混合物与去离子在溶解池中混合温度为10～100℃，并在匀速搅拌状态下持续搅拌混合10分钟。

此外，所述的s1步骤、s2步骤在对物料混合时，对混合物均通过机械搅拌方式对混合物进行搅拌混合作业。

实施例2

如图1和2所示，一种利用铝灰或富铝废渣提取活性al(oh)3产品工艺，包括以下步骤：

s1，废渣碱性处理，将粒径不大于80目的富铝废渣与浓度为90%的碳酸钠碱水在常温常压状态下混合并允许搅拌均匀，且搅拌混合时间为60分钟，得到碱性富铝废渣混合物，然后将碱性富铝废渣混合物150℃恒温环境下烘干至含水量为1%，然后在10分钟内匀速升温至1200℃，并在1200℃恒温环境下煅烧120分钟，其中煅烧过程中产生的co2尾气进行净化回收备用，煅烧后的固体混合物在自然冷却至100℃时通过粉碎设备粉碎并得到粒径不大于100目的碱性粉状混合物；

s2，一次水洗，将s1步骤得到的碱性粉状混合物以1：6的比例与去离子水一同添加到溶解池中进行混合，得到naalo2悬浊液，然后将悬浊液通过固液分离设备进行固液分离，对分离后的液体物料收集，得到naalo2溶液，对分离后的固态物质作为制备混凝土速凝剂原料进行集中存放；

s3，活性al(oh)3析出，将s1步骤中煅烧产生的并经过净化的co2尾气通入到s2步骤制备的naalo2溶液中，使naalo2溶液与co2间反应得到固态的活性al(oh)3和液态的碳酸钠碱溶液，并直至混合液的ph值达到9时再次进行固液分离，即可得到固态活性al(oh)3半成品和碳酸钠碱溶液；

s4，尾料处理，一方面将s3步骤得到的固态活性al(oh)3半成品又通过去离子水进行洗涤，即可得到成品固态活性al(oh)3，洗涤后的废水则返回至s2步骤并直接添加至溶解池中与碱性粉状混合物混合，另一方面对s3步骤的碳酸钠碱溶液进行加热浓缩，并直至碳酸钠碱溶液浓度达到90%后，将浓缩后的碳酸钠碱溶液返回至s1步骤中并直接参与铝废渣混合作业。

本实施例中，所述s1中富铝废渣与碳酸钠碱水中碳酸钠的质量混合比为1：1.0。

同时，所述s2，碱性粉状混合物与去离子在溶解池中混合温度为100℃，并在匀速搅拌状态下持续搅拌混合60分钟。

此外，所述的s1步骤、s2步骤在对物料混合时，对混合物均通过超声波搅拌方式对混合物进行搅拌混合作业。

实施例3

如图1和2所示，一种利用铝灰或富铝废渣提取活性al(oh)3产品工艺，包括以下步骤：

s1，废渣碱性处理，将粒径不大于80目，并以任意比例混合的铝灰及富铝废渣与浓度为80%的碳酸钠碱水在常温常压状态下混合并允许搅拌均匀，且搅拌混合时间为20分钟，得到碱性含铝废渣混合物，然后将含铝废渣混合物在120℃恒温环境下烘干至含水量为0，然后在5分钟内匀速升温至1000℃，并在1000℃恒温环境下煅烧60分钟，其中煅烧过程中产生的co2尾气进行净化回收备用，煅烧后的固体混合物在自然冷却至150℃时通过粉碎设备粉碎并得到粒径不大于100目的碱性粉状混合物；

s2，一次水洗，将s1步骤得到的碱性粉状混合物以1：3.5的比例与去离子水一同添加到溶解池中进行混合，得到naalo2悬浊液，然后将悬浊液通过固液分离设备进行固液分离，对分离后的液体物料收集，得到naalo2溶液，对分离后的固态物质作为制备混凝土速凝剂原料进行集中存放；

s3，活性al(oh)3析出，将s1步骤中煅烧产生的并经过净化的co2尾气通入到s2步骤制备的naalo2溶液中，使naalo2溶液与co2间反应得到固态的活性al(oh)3和液态的碳酸钠碱溶液，并直至混合液的ph值达到8时再次进行固液分离，即可得到固态活性al(oh)3半成品和碳酸钠碱溶液；

s4，尾料处理，一方面将s3步骤得到的固态活性al(oh)3半成品又通过去离子水进行洗涤，即可得到成品固态活性al(oh)3，洗涤后的废水则返回至s2步骤并直接添加至溶解池中与碱性粉状混合物混合，另一方面对s3步骤的碳酸钠碱溶液进行加热浓缩，并直至碳酸钠碱溶液浓度达到80%后，将浓缩后的碳酸钠碱溶液返回至s1步骤中并直接参与铝废渣混合作业。

本实施例中，所述s1中铝灰及富铝废渣与碳酸钠碱水中碳酸钠的质量混合比为1：0.8。

同时，所述s2，碱性粉状混合物与去离子在溶解池中混合温度为80℃，并在匀速搅拌状态下持续搅拌混合40分钟。

此外，所述的s1步骤、s2步骤在对物料混合时，对混合物均通过机械搅拌、超声波搅拌两种搅拌方式共同使用对混合物进行搅拌混合作业。

实施例4

如图1和2所示，将铝灰或富铝废渣粉磨到120-200目左右的细度后，与适量碱水和少量添加剂在搅拌机中混合均匀后，形成半干料，再经100～600℃烘干，在700～1200℃煅烧20～120min活化处理后，再把煅烧熟料制成120目以上的细粉，与适量的水一起加入溶解池中，在10～100℃的温度条件下，溶解20～60min，溶解出naalo2溶液和少量固体物质，经过滤分离，除去固体残渣，得到naalo2溶液。固体残渣中naalo2、casio3等，是良好的速凝产品，可作为水泥厂、生产砖和砌块等行业的原料。naalo2溶液中含有通入煅烧产生的的co2作为酸性氧化物，与碱性的naalo2中和反应，调节到ph值在3.0～10.5范围，使al(oh)3析出，经压滤、洗涤等工序，生产出活性al(oh)3产品。压滤出来的碱水经浓缩设备分离，分离后的浓缩碱水回到搅拌机处作为碱水原料重新使用，最大程度加以利用；分离出的纯净水则可用于洗涤al(oh)3和溶解池用水。

实施例5

如图1和2所示，铝灰或富铝废渣等首先要粉磨成细粉（如果本身是粉末则无需粉磨），然后与碱水一起搅拌混合，以提高它们的均化效果。在搅拌机中均匀混合成潮湿松散颗粒，经过窑炉的干燥和煅烧工序，使物料烧结成熟料，再经磨机粉磨，就成为细粉状物料。把这种粉状物料投入溶解池中，加入适量的水，进行搅拌，同时由于反应热会增加温度，待粉状物料中的naalo2充分溶解后，送入过滤装置中，分离溶解的naalo2和不溶残渣。不溶残渣属于碱性渣，可作为水泥速凝剂、水泥早强剂和生产砖等建筑材料原料使用。naalo2溶液的碱性较高，可通入煅烧产生的co2作为酸性氧化物降低ph值，直至完全生成白色沉淀为止。经过压滤和洗涤工序，成为活性al(oh)3。压滤和洗涤出的碱水，通过浓缩，分离出的碱液可直接加入铝灰或富铝废渣中作为原料碱使用，分离出的水可作为洗涤和溶解水，实现水资源的循环利用。

本发明工艺能很好地利用富铝废渣作为生产活性al(oh)3的原料，提取出的活性al(oh)3可带来聚合铝生产革命性进步，同时也可做阻燃剂等使用，应用前景广阔。实现铝灰等废渣的有效利用，解决了废渣堆放对环境的影响。生产过程中“三废”得到有效应用，是一种特别具有实用价值的工艺技术。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。