[发明专利]一种二次铝灰安全控制系统及资源化工艺

说明书

本发明提供了一种二次铝灰安全控制系统，可用于对二次铝灰进行安全高效的脱氨固氟处理，控制系统包括检测模块、给料模块、下料模块、真空模块，其中真空模块用于提供反应场所，并可以通过其控制软件中的参数设置单元、定时单元、空气量计算单元和真空处理单元，对反应设备中的空气量进行调节，从而使密闭容器内的空气量始终高于氢气、甲烷、氨气的低爆炸极限量，使得二次铝灰资源化处理过程更安全。还提供了一种二次铝灰资源化工艺，可以将二次铝灰烧制为陶粒及发泡陶瓷，将危废转变为具有更高价值的产品。

技术领域

本发明属于危险废物处理领域，涉及二次铝灰处理方法，具体涉及一种二次铝灰安全控制系统及资源化工艺。

技术背景

我国是全世界最大的金属铝生产国和消费国，每年生产能力为6000万吨，实际生产能力每年也达4000余万吨。铝灰产生于金属铝发生熔融的生产工序，含铝量10％~80％不等，其中的铝约占铝生产过程中总损失量的1％~12％。

铝灰渣中存在着大量的有毒元素，如果将铝灰填埋，对当地土壤及水资源会造成严重污染，造成周边牲畜、居民和植物重金属中毒；铝灰渣中还含有大量的可溶性盐，填埋会导致周边土壤盐碱化，农作物大量死亡。传统处置方式基本是填埋或露天堆放，这样的处置措施不仅占用了大量土地，而且其中所含的可溶性氟化物会通过风吹、日晒、雨淋的作用转移或挥发进入大气，或随雨水混入江河、渗入地下污染土壤和地下水，对动植物生长及人体产生很大损害，破坏生态环境，影响生态平衡。

2020年11月5日，生态环境部审议并原则通过制修订的《国家危险废物名录》，已明确铝灰渣为危险固体废弃物，铝灰渣尤其是二次铝灰（铝灰提铝后的剩余部分）的问题已经到了非处理不可的地步，其紧迫性可谓迫在眉睫。铝灰渣含有铝及多种有价元素，是一种可再生资源。如果不加以回收利用，不仅浪费资源，而且污染环境。从铝灰中回收铝及其他有价元素，充分合理利用，对提高企业的经济效益，保护生态环境具有重要的现实意义和实用价值。

中国专利CN113735611A公开了一种铝灰渣高温自发泡制备低收缩多孔陶瓷的方法，但该工艺烧结温度高，且需用到粘结剂，原料成本高，能耗高。专利CN113788623A中公开了一种二次铝灰渣无需预处理制备泡沫微晶玻璃的方法，同样该专利烧成温度较高，需使用粘结剂，都难以实现产业化。且该工艺以二次铝灰渣中的氮化铝作为发泡剂，氮化铝遇水会反应放出氨气，不仅造成环境污染，还存在爆炸风险。

二次铝灰中除了氮化铝，还有碳化铝和活性铝，其中氮化铝和氮化铝遇水极易反应生成氨气和甲烷，大量的氨气和甲烷对环境有很大的伤害，且氨气的爆炸极限为16～25%，甲烷的爆炸极限5～15%；活性铝遇水反应生成氢气，氢气无色无味，氢气的爆炸极限为4～75.6%，一旦引起燃烧和爆炸，在工业生产中将是极大的危害，因此在对二次铝灰资源化处理时，如何在脱氨固氟过程中避免爆炸以保证安全高效的工业化生产，同时降低生产能耗，并将二次铝灰转化为具有高经济价值的产品是亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种二次铝灰安全控制系统及资源化工艺，不仅可以安全高效地对二次铝灰进行脱氨固氟处理，降低生产能耗，还可以将其制备成高强度的轻集料或发泡陶瓷等产品。

本发明的技术方案是：先提供一种二次铝灰安全控制系统，用于对二次铝灰进行脱氨固氟处理，即对二次铝灰进行真空反应。

所述的二次铝灰安全控制系统包括检测模块、给料模块、下料模块、真空模块，其中各模块的具体功能如下，

检测模块：用于对待处理二次铝灰进行成分检测，并记录结果，或将已有样品检测结果进行整理，记录备用；至少得到物料中AlN的质量分数，Al的质量分数，Al₄C₃的质量分数的具体数值；

给料模块：用于对经过检测模块处理后的二次铝灰进行称重，并送入真空反应设备，记物料总重量为 ，给料模块还可以用于将水或助剂送入真空反应设备，以便进行反应，其中助剂包括固氟剂，固氟剂可采用生石灰。