一种铝灰综合利用处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝工业废弃资源综合利用技术领域，特别是涉及一种铝灰综合利用处理方法。
【背景技术】
[0002]铝灰是铝工业的重要固体废弃物，产生量巨大。其主要来源于熔炼铝及铝合金生产过程中漂浮于铝熔体表面的不熔夹杂物、氧化物、添加剂以及与添加剂进行物理、化学反应产生的反应产物等，产生于铝发生熔融的所有生产工序。铝灰的含铝量在10%?80%不等，其中的铝约占铝生产使用过程中总损失量的1%?12%。
[0003]铝灰中含有大量具有经济价值的氧化铝、金属铝和氮化铝，是一种可再生的资源，但同时也含有一定量的有毒金属元素，且在存放过程中接触水会产生氨气、氢气和甲烷，已经列入《国家危险废弃物名录》。传统的铝灰加工仅以金属铝回收为目的，主要有炒灰回收法、回转窑处理法、压榨回收法、冷处理回收法等，回收金属铝后剩余的微细铝灰在早期通常被用来制备建筑材料或者净水剂等产品。传统铝灰利用存在的问题是，主要集中于金属铝的回收，氧化铝、盐等资源被大大浪费；对环境存在较大污染，一是粉尘污染严重，造成厂区大气的颗粒物(PM10、PM2.5)污染，二是提取金属铝后的废弃残渣堆放产生的污染，废弃残渣见水会缓慢释放氨气，造成大气的污染，三是废灰中具有未稳定的氟成分，仍然属于危险废弃物，遇水后造成地下水的污染。正是由于含有氟等有害元素，因此传统的铝灰处理方法已被停止生产。
[0004]目前，也出现了新的铝灰资源化利用方法的报道。其中CN 101973565A公开了一种低温碱性熔炼法回收铝灰中铝的方法，但是未考虑处理过程中氨气的释放对环境的影响。CN 1673084A公开了一种用废铝灰生产氧化铝的方法，这种方法烧结温度高，工艺流程长，设备复杂。CN 1927718A公开了一种用废铝灰制备铝酸钠的方法，这种方法氧化铝的溶出率较低，氧化铝损失量较大。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题是提供一种铝灰综合利用处理方法，可以最大限度的回收铝灰中的有用成分，同时避免铝灰加工对环境的污染，实现铝灰处理的无害化、资源化和效益化。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种铝灰综合利用处理方法，所述处理方法包括以下步骤:
[0007]催化脱氨步骤:在搅拌翻动条件下向铝灰中加入水和催化剂，形成膏体，进行催化分解脱氨，催化分解脱氨生成的逸出氨气进入氨气吸收塔，在氨气吸收塔内采用喷淋水或酸对所述逸出氨气进行收集，得到氨水或盐水；
[0008]成型步骤:向催化脱氨步骤处理后剩余的膏体中加入氢氧化钠或铝酸钠或碳酸钠，经混合均匀，用成型机械加工成型，得到分散颗粒；氢氧化钠或铝酸钠或碳酸钠可以直接固体加入，也可以配制成溶液后再加入；
[0009]烘干烧结步骤:将所述分散颗粒进行烘干、烧结，烧结温度为300?900 °C，烧结处理时间为lOmin?5h ；
[0010]溶出步骤:烧结处理后的分散颗粒加入水进行溶出，溶出时水的用量为:水的重量是分散颗粒重量的0.5?40倍，溶出温度为5°C?120°C，溶出反应结束后进行固液分离，得到铝酸钠溶液和固体渣。
[0011]可选的，所述的铝灰综合利用处理方法，还包括以下步骤:
[0012]铝灰分离金属铝步骤:将铝灰进行磨矿，筛分，筛上物为金属铝片，筛下物为低铝铝灰，将金属铝片进行直接收集或者用水清洗后再收集，低铝铝灰进入所述催化脱氨步骤。
[0013]处理的铝灰中金属铝含量大于2%，就先进行铝灰分离金属铝步骤，然后进行催化脱氨步骤。如果处理的铝灰中金属铝的含量小于2%，直接进行催化脱氨步骤即可。
[0014]优选的，所述催化脱氨步骤中，铝灰加水形成的膏体中水的重量百分含量为5%?50%。
[0015]所述催化脱氨步骤中，采用的催化剂为:有机酸钠、氨基酸钠、碳酸钠、硝酸钠、氢氧化钠、铝酸钠中的一种或几种的混合，催化剂用量为铝灰干重的0.1%?200%。
[0016]所述催化分解脱氨反应的温度为0°C?100°C，反应时间为lOmin?3h。
[0017]所述成型步骤中，向催化脱氨步骤处理后剩余的膏体中加入氢氧化钠或铝酸钠或碳酸钠，氢氧化钠或铝酸钠或碳酸钠的重量为铝灰干重的10%?130%。
[0018]所述成型步骤中，加工成型得到的分散颗粒的形状为:球状、椭圆状、圆柱状、正方体、长方体及其他不规则形状。
[0019]所述成型步骤中，加工成型采用的成型机械为:挤出成型机、压球机、捏合机、压砖机、圆盘制粒机、陶粒成型机中的任一种。
[0020]所述溶出步骤在球磨机或带搅拌的装置中进行。溶出反应采用球磨机边磨边溶或搅拌方式溶出。
[0021]本发明的有益效果是:本发明提供的铝灰综合利用处理方法，采用磨矿方式提取铝灰中的金属铝，对提铝后铝灰进行催化脱氨，将脱氨后铝灰配碱制粒成型，成型产品烧结后溶出，本发明方法可以最大限度的回收铝灰中的有用成分，将长期以来忽视的氨气得以有效回收，并使氧化铝、氟盐等成分都得到最大限度的回收和利用，同时避免了铝灰加工对环境的污染，避免大气粉尘污染，氨气回收也避免了大气污染，氟化盐的提取回收避免了铝灰堆放对地下水、土壤的污染，保证了加工处理过程的环境安全。本发明提供的铝灰综合利用处理方法，实现了铝灰处理的无害化、资源化和效益化，回收的氨气可直接用于电解铝或铝加工企业的烟气脱硫脱硝；铝灰中含氧化铝约75?85%以上，按照氧化铝回收率90%计算，则1吨铝灰可生产氧化铝675?760kg ;铝灰中回收的氟化盐可直接作为电解铝熔盐或产品销售。
[0022]处理1吨铝灰的收益大约为480元，按年处理铝灰5万吨计算，年收益可达2400万，不仅解决了铝灰堆放的难题，还创造出了巨大的经济效益，适合在铝工业领域推广应用。
[0023]本发明提供的铝灰综合利用处理方法，催化脱氨步骤可在lOmin?3h时间内达到氨气释放95%以上，有效的实现氨气的集中回收，避免了处理工艺及铝灰堆放过程氨气的缓慢逸出，通常条件下铝灰堆放过程中氨气的释放时间长达1?5年，同时脱氨后也为后续的成型、烘干、烧结工艺步骤提供了便利。催化脱氨时，将铝灰加水形成膏体，在膏体状条件下脱氨，可有效减少释放氨气被反应体系中的水吸收，促进了氨气的释放，同时也为后续的成型工艺提供便利，减少脱水成本。成型后再进行烘干、烧结，可以使烧结温度更为均匀，可避免烧结过程中的粘连和粘壁，提高烧结效率。通过溶出步骤，采用沉淀、固化技术将各种可能污染环境的化学物质如氟化物固化回收，并且含氟渣达到了氟盐销售的质量标准。
【具体实施方式】
[0024]下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0025]实施例1
[0026]一种铝灰综合利用处理方法，包括以下步骤:
[0027]催化脱氨步骤:取金属铝的重量百分比含量小于2%的铝灰，向铝灰中加水，在搅拌作用下形成膏体，保持该膏体中水的重量百分含量为5%，加入催化剂进行催化分解脱氨，采用的催化剂为有机酸钠，催化剂用量为铝灰干重的0.1%，催化分解脱氨反应的温度为30°C，反应时间为3h，催化分解脱氨生成的氨气进入氨气吸收塔，在氨气吸收塔内采用喷淋水进行收集，得到氨水；
[0028]成型步骤:向催化脱氨步骤处理后剩余的膏体中加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠的重量为铝灰干重的10%，混合均匀，用成型机械加工成型，得到分散颗粒，分散颗粒的形状可以为球状、椭圆状、圆柱状、正方体、长方体及其他不规则的形状，制成分散颗粒便于下一步的烘干烧结；
[0029]烘干烧结步骤:分散颗粒进行烘干、烧结，烧结温度为300 °C，烧结处理时间为5h ；
[0030]溶出步骤:烧结处理后的分散颗粒加入水进行溶出，溶出时水的用量为分散颗粒重量的40倍，溶出温度为120°C，溶出步骤在球磨机中进行，采用边球磨边溶出的方式，溶出反应结束后进行固液分离，得到铝酸钠溶液和含氟渣。溶出后固液分离所得到的铝酸钠溶液可以直接作为产品或用于其它生产工艺原料，含氟渣则可直接作为电解铝熔盐或产品销售。
[0031]实施例2
[0032