[发明专利]铝灰球团氯化-氧压转化制备氧化铝及全组分利用的方法

说明书

本发明的铝灰球团氯化‑氧压转化制备氧化铝及全组分利用的方法，步骤如下：将铝灰、焦煤按一定比例压制成球团后，加入到移动床反应器中，铝灰中的氮化铝、铝、氧化铝、氧化硅等分别与氯气反应生成氮气、氯化铝和氯化硅等，铝灰中的镁等与氯气反应生成氯化镁进入渣中；对氯化得到的气相产物进行冷凝处理，依次获得氯化铝和氯化硅，冷凝得到的尾气主要是氮气和未反应的氯气等，经压缩得到液氯返回氯化过程循环使用；将氯化铝引流至加压氧压转化炉，在相应氧气压力下，向熔融态氯化铝中通入氧气，使氯化铝转化为氧化铝和氯气，氯化返回氯化过程循环使用；综合实现铝灰中铝与硅的高度转化。

技术领域：

本发明属于技术领域，具体涉及一种铝灰球团氯化-氧压转化制备氧化铝及全组分利用的方法。

背景技术：

铝灰是铝冶炼过程的主要废弃物之一，每生产一吨原铝/铝材会产生180～290kg铝灰渣，年排放数百万吨。铝灰中含有氮化铝、金属铝、氧化铝以及铝镁尖晶石等，其中氮遇水会释放氨气，此外铝灰中还含有氟和氯盐等，因此被列入危险废弃物名录。

近年来，相关从业者针对铝灰的高效、高值化利用进行了大量的研究工作，如孙华等发明的“用废铝灰制备铝酸钠的方法，专利号：CN200610117078.7”将废铝灰先进行除氨、脱水处理后，加入NaOH碱化，然后加入适量去离子水，在65～100℃下浸出铝酸钠粗溶液；然后进行压滤，得到铝酸钠精制液；再用10％浓度的NaOH调节溶液分子比至1.2～1.6，再经脱水得到无水铝酸钠晶体。

李少鹏等发明的“一种铝灰制备聚合氯化铝联产耐火材料的方法，公开号：CN110040756A”以废弃物铝灰和盐酸为原料，先将铝灰进行筛分回收单质铝，再将筛下物进行预净化处理，然后将预净化处理后的铝灰与盐酸混合进行浸出反应，经固液分离和洗涤，得到滤液和滤饼；滤饼经干燥、混料、成型、干燥和烧结制备耐火材料，滤液经聚合调控制备聚合氯化铝净水剂。

上述方法虽然也可以实现铝灰的利用，但多需要水洗脱氨处理，会产生氨或氨氮废水，造成二次污染。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种铝灰球团氯化-氧压转化制备氧化铝及全组分利用的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

铝灰球团氯化-氧压转化制备氧化铝及全组分利用的方法，包括以下步骤：

(1)将铝灰、焦煤按比例混合均匀，压制成球团，所述的焦煤中包括C和氧化硅，所述的铝灰中包括氧化铝和氧化硅；按摩尔比，焦煤中的C：(铝灰中的氧化铝+铝灰中氧化硅+焦煤中氧化硅)＝(1.5～4):1；

(2)将球团加入到移动床反应器中，并向移动床反应器中通入氯气，进行氯化反应，获得固相产物和气相产物；其中，所述的氯气通入量为理论能使铝灰中铝完全转化为AlCl₃，铝灰中氧化硅+焦煤中氧化硅完全转化为SiCl₄的物质的量的1.1-2倍，所述的氯化反应温度为300～1100℃，反应时间为10～90min；所述的氯化反应过程中：

铝灰中的氮化铝、铝、氧化铝和氧化硅等成分分别与氯气反应生成氮气、氯化铝和氯化硅等；

铝灰中的镁等与氯气反应生成氯化镁进入渣中；

(3)所述的气相产物初步降温至180℃以下，冷凝获得氯化铝产品，进一步降温至56℃以下，获得四氯化硅产品，尾气经加压得到氮气和氯气，氯气压缩成液氯，返回氯化过程循环使用；

(4)将氯化铝引流至加压氧压转化炉中，并保持气相中氧气分压为0.2～5MPa，保持氯化铝为熔融态进行氧化反应，反应温度为200～1000℃，反应时间15～90min，向体系中熔融态氯化铝中通入氧气，使氯化铝转化为氧化铝和氯气，氯气返回氯化过程循环使用。