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CN110028092B - 一种利用铝灰和电石渣制备铝酸钙的方法 - Google Patents

一种利用铝灰和电石渣制备铝酸钙的方法 Download PDF

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CN110028092B CN201910414886.7A CN201910414886A CN110028092B CN 110028092 B CN110028092 B CN 110028092B CN 201910414886 A CN201910414886 A CN 201910414886A CN 110028092 B CN110028092 B CN 110028092B
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Abstract

本发明公开了一种利用铝灰和电石渣制备铝酸钙的方法，该方法是铝灰经催化水解、酸解和洗涤后制得高纯铝灰粉料，然后高纯铝灰粉料与电石渣进行球磨混合，混合粉料经压制成型于烧结炉中烧结制得活性铝酸钙块状物料，再经破碎球磨制备高活性铝酸钙精炼剂。本发明制备的铝酸钙精炼剂性能优异，满足炼钢除渣剂用铝酸钙钙YB/T4265‑2011的指标要求。本发明所公开的方法不仅解决了铝灰、电石渣危/固废对环境的污染问题还实现了资源化利用，具有良好的环境、经济和社会效益。

Description

一种利用铝灰和电石渣制备铝酸钙的方法
技术领域
本发明涉及危废安全处置、大宗工业固废资源化利用及铝酸钙应 用领域，特别是一种利用铝灰和电石渣制备铝酸钙的方法。
背景技术
铝灰是电解铝、铝加工和铝再生行业产生的危险废弃物，年排放 量200多万吨，电解铝行业每生产1t铝约产生30～50kg铝灰。目前， 铝工业产生的铝灰经炒灰回收单质铝后，二次铝灰大量堆存，对大气 和土壤造成严重的污染。铝锭生产过程为保证产品性能，需添加很多 金属元素，因次，去除有害元素，合理利用其中的氧化铝资源，实现 铝灰资源化利用意义重大。
电石渣是电石与水反应制备乙炔过程中产生的固体废弃物，聚氯 乙烯(PVC)行业每年排放1800万吨电石渣。电石渣中含有丰富的 钙资源，具有很大潜在资源再利用价值，其利用途径主要包括建材生 产、环境治理、普通钙化工产品。电石渣中氢氧化钙质量含量高达 80％～90％，直接排放会造成严重的污染，合理利用其丰富的钙资源 是电石渣资源化利用的关键所在。
目前铝灰和电石渣安全处置与资源化利用研究较多，但都是针对 铝灰或电石渣的独立技术，并未将两种危/固废协同处置利用，且涉 及的研究均处于实验室研发阶段，缺乏系统性应用工程。 CN108863123A公开了利用铝灰替代部分高铝矾土制备铝酸盐水泥 的工艺，以石灰石、高铝矾土和铝灰为原料经球磨混料，再于烧结炉 中于1380～1440℃烧结制备铝酸盐水泥，焙烧后冷却即得到水泥熟料； CN101913634A公开了一种废铝灰资源化利用的处理方法，在废铝灰 中加入破碎的石灰石和催化剂，三种物料充分混合，置于焙烧反应炉 内进行焙烧，焙烧后得到的产物磨碎或冷却后磨碎，制备铝酸钙粉料； CN107555447A公开了一种二次铝灰无害化综合利用方法，将铝灰与 水混合调节浆料进行脱氨反应，洗涤后的固相料用于生产铝酸钙粉料； CN108585009A公开了一种利用白泥制备铝酸钙粉的生产线及其工 艺以上公开的方法，该方法是以白泥渣/电石渣、铝质原料和晶核素 为原料，按照一定比例混合均匀，再于烧结炉中烧结制备铝酸钙粉料。 以上公开的方法都是单独利用铝灰或电石渣制备铝酸钙粉料，并未实 现危废与固废的协同利用，且所使用铝灰并未提纯/纯度低，杂质元 素含量高。虽然制备了铝酸钙粉料，但因杂质元素的存在，导致产品 性能的降低，目前工艺无法实现稳定产业化运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用铝灰和电石渣制备铝酸钙的方 法，采用催化水解、酸解和洗涤实现氮化铝及氟的深度脱除，制备高 纯度铝灰粉料，再调配电石渣进行球磨混料、成型、烧结、破碎和球 磨制备铝酸钙粉料。该方法不仅解决了铝灰和电石渣的安全处置以及 资源化利用问题，还实现了铝灰和电石渣的协同利用。通过前期脱杂 处理更加充分利用铝灰和电石渣中的杂质元素和有价组分，实现了铝 灰、电石渣协同资源化利用，具有良好的环境和社会价值；同时所制 备的铝酸钙粉料产品性能优异，可应用于水处理、精炼剂和高钙水泥 三个方向，潜在经济价值巨大，实现了危/固废向化工、环保方向的 转化。
为达此目的，本发明采用了以下技术方案：
一种利用铝灰和电石渣制备铝酸钙的方法，其特征在于包括如下 步骤：
(1)将铝灰置于含有催化剂的水溶液中进行溶出反应，经液固 分离、水洗，得到第一固体、第一滤液和第一洗液，第一洗液和第一 滤液返回调配溶液，继续溶出铝灰，滤液多次循环制备含氟溶液；
(2)向(1)制备的含氟溶液中添加沉淀剂，通过沉降、液固分 离，制备氟化钙，得到滤液用于脱硝原料；
(3)将(1)制备的第一固体于盐酸溶液中进行酸解反应，经过 滤、洗涤得到第二固体、第二滤液和第二洗液，第二洗液返回调配盐 酸溶液，第二固体经干燥制得高纯铝灰粉料；
(4)向(3)产生的第二滤液中添加铝酸钙，于反应槽中加热溶 出进行聚合调控制备聚合氯化铝絮凝剂。
(5)将(3)产生的高纯铝灰粉料与电石渣按一定比例混合，经 球磨、成型、烧结、破碎和球磨制备高活性铝酸钙粉料。
优选的是，步骤(1)所述的反应条件为：液固比2～6ml/g反应 温度60～100℃，反应时间1～5h；
优选的是，步骤(1)所述的催化剂为氧化钙、氧化钠、过氧化 钠、氧化钾或氨水中的一种或几种；
优选的是，步骤(1)所述的第一滤液和第一洗液返回调配溶液， 其中循环次数为3～10次；
优选的是，步骤(2)所述的向步骤(1)所得含氟溶液中添加沉 淀剂，所述沉淀剂为氯化钙、石灰乳、电石渣或碳酸钙中的一种或几 种；
优选的是，步骤(3)所述将第一固体加入到盐酸溶液中进行溶 出反应，其中反应条件为：液固比为3～10ml/g，反应温度80～100℃， 反应时间1～4h，盐酸浓度100～300g/l；
优选的是，步骤(5)所述的利用步骤(3)产生的高纯铝灰粉料 与电石渣按一定比例进行球磨混料、成型、焙烧、破碎和球磨工艺制 备高活性铝酸钙，其中成型压力20～200MPa，焙烧温度1000～1600℃， 焙烧时间0.5～2h。
附图说明
图1为本发明一种利用铝灰和电石渣制备铝酸钙的方法的工艺 流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本领域技术人员应该明了，所述实施例仅是帮助理解本发明，不 应视为对本发明的具体限制。
图1出示了本发明一种利用铝灰和电石渣制备铝酸钙的方法的 工艺流程图。本发明所利用的铝灰原料(AD)、高纯铝灰粉料(PAD) 和电石渣(CS)的组成如表1所示。
表1铝灰原料、高纯铝灰粉料和电石渣XRF分析结果(mass％)
Figure BDA0002064019700000051
实施例1：
将铝灰按照催化水解-酸解-洗涤的工艺处理，催化水解工段：液 固比2ml/g，反应温度70℃，反应时间1h，水解液循环次数3次；酸 解工段：液固比为3ml/g，反应温度80℃，反应时间1h，盐酸浓度 100g/l；烧结工段：成型压力20MPa，焙烧温度1000℃，焙烧时间 0.5h。所制备铝酸钙可溶性氧化铝90％，氧化铝含量54％，氧化钙 34％。
实施例2：
将铝灰按照催化水解-酸解-洗涤的工艺处理，催化水解工段：液 固比3ml/g，反应温度85℃，反应时间2h，水解液循环次数5次；酸 解工段：液固比为4ml/g，反应温度80℃，反应时间1h，盐酸浓度 150g/l；烧结工段：成型压力100MPa，焙烧温度1100℃，焙烧时间 1h。所制备铝酸钙可溶性氧化铝92％，氧化铝含量56％，氧化钙22％。
实施例3：
将铝灰按照催化水解-酸解-洗涤的工艺处理，催化水解工段：液 固比3ml/g，反应温度95℃，反应时间3h，水解液循环次数6次；酸 解工段：液固比为5ml/g，反应温度95℃，反应时间2h，盐酸浓度 200g/l；烧结工段：成型压力120MPa，焙烧温度1200℃，焙烧时间 1h。所制备铝酸钙可溶性氧化铝96％，氧化铝含量60％，氧化钙28％。
实施例4：
将铝灰按照催化水解-酸解-洗涤的工艺处理，催化水解工段：液 固比5ml/g，反应温度70℃，反应时间4h，水解液循环次数8次；酸 解工段：液固比为7ml/g，反应温度95℃，反应时间3h，盐酸浓度 250g/l；烧结工段：成型压力160MPa，焙烧温度1400℃，焙烧时间1.5h。所制备铝酸钙可溶性氧化铝93％，氧化铝含量55％，氧化钙 23％。
实施例5：
将铝灰按照催化水解-酸解-洗涤的工艺处理，催化水解工段：液 固比6ml/g，反应温度90℃，反应时间5h，水解液循环次数10次； 酸解工段：液固比为10ml/g，反应温度100℃，反应时间4h，盐酸浓 度300g/l；烧结工段：成型压力200MPa，焙烧温度1600℃，焙烧时间2h。所制备铝酸钙可溶性氧化铝92％，氧化铝含量54％，氧化钙 24％。
最优方案为实施例3。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法， 但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述 工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的 任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体 方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (4)

1.一种利用铝灰和电石渣制备铝酸钙的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将铝灰置于含有催化剂的水溶液中进行溶出反应，经液固分离、水洗，得到第一固体、第一滤液和第一洗液，第一洗液和第一滤液返回调配溶液，继续溶出铝灰，滤液多次循环制备含氟溶液；
(2)向(1)制备的含氟溶液中添加沉淀剂，通过沉降、液固分离，制备氟化钙，得到滤液用于脱硝原料；
(3)将(1)制备的第一固体于盐酸溶液中进行酸解反应，经过滤、洗涤得到第二固体、第二滤液和第二洗液，第二洗液返回调配盐酸溶液，第二固体经干燥制得高纯铝灰粉料；
(4)向(3)产生的第二滤液中添加铝酸钙，于反应槽中加热溶出进行聚合调控制备聚合氯化铝絮凝剂；
(5)将(3)产生的高纯铝灰粉料与电石渣按一定比例混合，经球磨、成型、焙烧、破碎和球磨制备高活性铝酸钙粉料；
步骤(1)所述的反应条件为：液固比2～6mL/g，反应温度60～100℃，反应时间1～5h；
步骤(1)所述的催化剂为氧化钙、氧化钠、过氧化钠、氧化钾或氨水中的一种或几种；
步骤(3)所述将第一固体加入到盐酸溶液中进行酸解反应，其中反应条件为：液固比为3～10mL/g，反应温度80～100℃，反应时间1～4h，盐酸浓度100～300g/L。
2.根据权利要求1所述的一种利用铝灰和电石渣制备铝酸钙的方法，其特征在于，步骤(1)所述的第一滤液和第一洗液返回调配溶液，其中循环次数为3～10次。
3.根据权利要求1所述的一种利用铝灰和电石渣制备铝酸钙的方法，其特征在于，步骤(2)所述的向步骤(1)所得含氟溶液中添加沉淀剂，所述沉淀剂为氯化钙、石灰乳、电石渣或碳酸钙中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种利用铝灰和电石渣制备铝酸钙的方法，其特征在于，步骤(5)所述的利用步骤(3)产生的高纯铝灰粉料与电石渣按一定比例进行球磨混料、成型、焙烧、破碎和球磨工艺制备高活性铝酸钙，其中成型压力20～200MPa，焙烧温度1000～1600℃，焙烧时间0.5～2h。
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