[发明专利]一种二次铝灰无害化及全元素资源化的系统及工艺

说明书

本发明提供一种二次铝灰无害化及资源化的工艺，用水洗的方式，将铝灰中的钠、氯、部分氟、硅酸根、偏铝酸根等离子溶解到水中；本发明还提供一种二次铝灰无害化及资源化的系统，包括二次铝灰预处理装置、水解反应装置、尾气处理装置、第一过滤装置、汽提脱氨装置、第一反应装置、第二过滤装置、第二反应装置、第三过滤装置、第三反应装置、第四过滤装置、第四反应装置、蒸发结晶装置、第五反应装置、第六反应装置、第五过滤装置、第七反应装置和第六过滤装置；本发明将铝灰中的氮化铝氮水解后转换为氨和氢氧化铝，回收氨制20％的氨水，最大效益的利用了铝灰中的氮资源。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种二次铝灰无害化及资源化处理的系统及工艺。

背景技术

铝灰是一种工业废弃物，一般产生于铝电解、铝冶炼等铝甲供生产过程中，铝灰中的铝及氧化物含量可达到80％，损失的这一部分铝约占生产过程中铝总损失的1-12％。我国目前对于铝灰等工业固废的无害化及资源化利用还处于刚刚起步一级初期探索的阶段，因此十分迫切的需要加快附加值资源化技术的研发，更近一步的提供以工业铝灰为例的工业固废的综合利用效率。

铝灰的成分比较复杂，一般都含有金属铝、氧化物及盐溶剂等。因此可以根据不同铝灰中铝含量的差异把铝灰分为以下两种：铝含量为15-70％的铝灰，称为一次铝灰或白铝灰，主要成分为铝及其氧化物，在电解及铸造等不添加盐熔剂的过程中生成。在铝灰渣回收时添加盐熔剂过程中产生，叫做二次铝灰或黑铝灰。在一般情况下，二次铝灰的成分为金属铝单质占比10-20％，氧化铝20-40％，氮化铝10-20％，硅、镁、铁的氧化物占比7-15％，钠、钙、氧化物占比15-30％，还含有部分的氯化物，少量的氟化物。除铝之外的其他成分也都是可以利用的物质，都可以采用先进的技术将其进行回收利用。

因此，需要对现有技术进行改进，实现二次铝灰的无害化及全元素资源化处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效的二次铝灰无害化及资源化的系统及工艺。

为解决上述技术问题，本发明提供一种二次铝灰无害化及资源化的工艺，包括以下步骤：

步骤一、将二次铝灰加入到二次铝灰预处理装置中进行预处理，得到筛分后的铝灰；

步骤二、将筛分后的铝灰加入到水解反应装置中，再加入水进行反应，筛分后的铝灰：水的质量比为1：1-15，得到水解反应后的废气和浆液，浆液主要成分为氧化铝、氢氧化铝、氨、氯化钠，还有少量的氟化钙、硫酸钙、偏铝酸钠、氟化钠、硫酸钠等杂质；

反应可用两级水解反应：

第一级常温常压下反应，大部分的盐被溶解到水中，少量的ALN分解为AL(OH)₃与氨，反应时间为0.1～3个小时，水解发生以下的反应：

Na₂O+H₂O——2NaOH

Al₂O₃+3H₂O——2Al(OH)₃

2NaOH+SiO₂——Na₂SiO₃+H₂O

2NaOH+Al₂O₃——2NaAlO₂+H₂O

第二级反应在80-100度、0.1-1.0MPa的条件下密封进行水解反应，反应时间为0.5-5小时，绝大部分的ALN进行了水解反应，反应式如下：

ALN+3H₂O——AL(OH)₃↓+NH₃↑