CN111594856A - 一种铝灰无害化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝灰无害化处理方法，包括如下步骤：（1）在回转炉加入钙系列化合物并热炉渣作为初始热源，采取直接加热的方式热处理，温度控制在900‑1200℃；（2）启动回转炉使其开始按照设定的转速进行转动，同时逐步加入上述所收集的细铝灰，并以3‑5m³/小时通入压缩空气，辅助炉内充分燃烧；（3）当回转炉连续转动燃烧3‑6小时直到金属铝完全燃烧后，停止转动；（4）经完全燃烧后的铝灰送至冷灰系统进行降温；（5）待铝灰冷却到常温后用即为无害化的铝灰，该铝灰直接用吨袋包装，可作为混凝土路面砖、耐火材料的原料使用。本发明的处理方法处理量大，除氟效率高，不排含氟废水，无二次污染和设备腐蚀等问题，基建费用和运行费用都较低。

Description

一种铝灰无害化处理方法

技术领域

本发明涉及一种处理方法，尤其涉及一种铝业危险废物的无害化处理的方法。

背景技术

在铝冶炼、成型过程中会产生多种副产品。作为铝工业主要的副产品，铝灰产生于所有铝发生熔融的工序，其中的铝含量约占铝生产使用过程中总损失量的1~12%。以往，人们把铝灰看做废渣而堆弃，此举不仅造成铝资源浪费还会带来环境问题。

因此，寻找经济有效的方法加以利用和治理铝灰，不仅将提高铝行业的经济效益，在实现资源的有效循环利用的同时，还将对实现经济、社会的可持续发展产生重要的影响。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供一种铝灰无害化处理方法。

本发明的技术方案是：一种铝灰无害化处理方法，其特征在于：该方法主要包括如下步骤：

（1）在回转炉加入钙系列化合物并热炉渣作为初始热源，采取直接加热的方式热处理，温度控制在900-1200℃；

（2）启动回转炉使其开始按照设定的转速进行转动，同时逐步加入上述所收集的细铝灰，并以3-5m³/小时通入压缩空气，辅助炉内充分燃烧；

（3）当回转炉连续转动燃烧3-6小时直到金属铝完全燃烧后，停止转动；

（4）经完全燃烧后的铝灰送至冷灰系统进行降温；

（5）待铝灰冷却到常温后用即为无害化的铝灰，该铝灰直接用吨袋包装，可作为混凝土路面砖、耐火材料的原料使用。

优选地，所述步骤（1）中的温度为1000 ℃。

优选地，所述步骤（3）中的燃烧时间为3小时。

本发明的铝灰无害化处理方法处理量大，可处理电解铝铝灰、再生铝铝灰、收尘灰等，除氟效率高(一般大于99%)，不排含氟废水，无二次污染和设备腐蚀等问题，基建费用和运行费用都较低。

在对电解铝铝灰进行处理时，可采用钙系列化合物做净化剂最合适，其中钙系列化合物的表面积大、微孔多、吸附力强，含氟烟气经过净化剂，氟被吸附在净化剂表面，形成的氟化物可回收，净化后的气体再经除尘过滤器分离达标排出，固氟后的无害化细粉经包装后可作为混凝土路面砖、耐火材料的原料使用。

附图说明

图1 为本发明对电解铝铝灰进行无害化处理的流程图。

图2 为本发明对再生铝铝灰进行无害化处理的流程图。

图3 为本发明对收尘灰进行无害化处理的流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、技术特征、发明目的与技术效果易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明的一种铝灰无害化处理方法，其特征在于：该方法主要包括如下步骤：

（1）在回转炉加入钙系列化合物并热炉渣作为初始热源，采取直接加热的方式热处理，温度控制在900-1200℃；

（2）启动回转炉使其开始按照设定的转速进行转动，同时逐步加入上述所收集的细铝灰，并以3-5m³/小时通入压缩空气，辅助炉内充分燃烧；

（3）当回转炉连续转动燃烧3-6小时直到金属铝完全燃烧后，停止转动；

（4）经完全燃烧后的铝灰送至冷灰系统进行降温；

（5）待铝灰冷却到常温后用即为无害化的铝灰，该铝灰直接用吨袋包装，可作为混凝土路面砖、耐火材料的原料使用。

本发明中的铝灰处理方法，可适用于电解铝铝灰、再生铝铝灰、收尘灰等铝灰的处理，以下通过举例实施方式来详细说明本发明的处理方法。

实施例1

对电解铝铝灰进行无害化处理，主要包括如下步骤：

（1）将原料电解铝铝灰进行第一次破碎筛分，该步骤包括：

①将收集的电解铝铝灰输送至储料罐，然后对该电解铝铝灰进行真空抽料，将其送入至破碎筛分机的投料口；

②通过破碎筛分机对上述电解铝铝灰筛分，筛分出颗粒铝与细铝灰；

③把筛分出的细铝灰再次以真空抽料的方式将其送至回转炉储料桶内后续处理使用；

④将本次筛分的颗粒铝装入吨袋内，用行车吊装至加料斗，将其加入回转炉进行金属铝回收；

（2）将颗粒铝进行熔化铸锭，该步骤包括：

①将将步骤（1）中筛分产生的颗粒铝用行车运至回转炉顶部的加料斗；

②在回转炉内加入热炉渣作为初始热源，采取直接加热的方式进行热处理，加热温度控制在750℃，该回转炉的处理能力为：2.5t/小时；

③逐步加入颗粒铝渣在旋转炉体内被自燃加热，高温下金属铝融化成铝水；

④倾斜炉体使铝水流至模具，自然冷却定型得到铝锭；

⑤将余下的铝灰送至冷灰系统进行降温；

⑥冷却的铝灰再次以真空输送的方式送至储料桶，待二次破碎、筛分使用；

（3）将颗粒铝进行第二次破碎筛分，该步骤包括：

①将上述步骤（2）中冷却的铝灰输送至储料罐，然后将该铝灰真空抽料送至破碎筛分机投料口，

②通过破碎筛分机对上述电解铝铝灰筛分，筛分出颗粒铝与细铝灰；

③把筛分出的细铝灰再次以真空抽料的方式将其送至回转炉储料桶内后续处理使用；

④将本次筛分的颗粒铝装入吨袋内，用行车吊装至加料斗，将其加入回转炉进行金属铝回收；

以上步骤①至④如仍有颗粒铝可重复上述步骤，进行三次破碎筛分，以充分收集铝水及铝灰。

（4）对所收集的细铝灰进行干法除氟铝灰无害化处理，该步骤包括：

①在回转炉加入钙系列化合物并热炉渣作为初始热源，采取直接加热的方式热处理，温度控制在900-1200℃；

②启动回转炉使其开始按照一定的转速进行转动，同时逐步加入上述所收集的细铝灰，并以3-5m³/小时通入压缩空气，辅助炉内充分燃烧。

③当回转炉连续转动燃烧3小时直到金属铝完全燃烧后，停止转动；

④经完全燃烧后的铝灰送至冷灰系统进行降温；

⑤待铝灰冷却到常温后用即为无害化的铝灰，该铝灰直接用吨袋包装，可作为混凝土路面砖、耐火材料的原料使用。

本发明中的钙系列化合物为氧化钙、氢氧化钙、或碳酸钙；为吸收剂的干式处理氟气，可以减少毒性与腐蚀性气体泄漏、腐蚀 管线、酸性废水处理等问题。

钙系列化合物、细铝灰、除尘器收集的收尘灰一并进入铝灰无害化系统的回转炉，进行高温除铝、脱氮、固氟。在回转炉加入热炉渣作为初始热源，采取直接加热，温度控制在900-1200℃的方式进行热处理。

本步骤中的铝灰无害化处理的工作原理为：

热炉渣→加入钙系列化合物（氧化钙、氢氧化钙、或碳酸钙）、细铝灰、除尘器收集的收尘灰（金属铝会自行燃烧升温）→通入空气进行贫氧燃烧→连续转动燃烧3-6小时→倒出热铝灰进入冷灰系统（进行降温）。

本步骤中的冷灰系统工作原理：进料→冷却水间接降温→冷灰出料。

对本发明中无害化原理的说明如下：

①除铝

在回转炉的高温条件下，金属铝自燃，生成氧化铝。

②脱氮

控制回转炉的温度（控制在1000℃），进行贫氧燃烧，使铝灰中的氮化铝（AlN）在高温条件下发生氧化反应，得到>70%纯度的三氧化二铝。

在设定工艺、温度条件下使铝灰中氮化铝的氮元素90%以上转化成氮气，其余氮元素转化为NO_x。脱氨工序涉及的主要化学反应为：

AlN+O₂→Al₂O₃+N₂+NO_X

4AlN+3O₂→2Al₂O₃+2N₂

③干法固氟

投入回转炉中的钙系列化合物（氧化钙、氢氧化钙、或碳酸钙），在高温下与细铝灰中可析出的氟元素发生固氟反应，转化为不溶性的氟化钙CaF2）。

固氟工序涉及的主要化学反应为：

CaO + Na₂SiF₆ + H₂O → CaSiF₆↓+ 2NaOH

CaO + 2NaF + H₂O → CaF₂↓+ 2NaOH

固氟后的无害化细粉经包装后可作为混凝土路面砖、耐火材料的原料使用。

本实施例中的，铝灰无害化处理系统由2台5t回转炉（一用一备）和1台铝灰冷却设备（冷灰筒）组成。

本实施例中每条生产线配置2台5t回转炉（一用一备）用于进一步无害化处理该生产线废气处理系统的收尘灰和经破碎/筛分处理后的铝灰。

回转炉（5t）以铝灰自燃放出的热量为能源进行燃烧反应，燃烧温度能够达到1200℃左右，收尘灰和铝灰中的金属铝燃烧后转化为Al₂O₃，氮化铝（AlN）燃烧后转化为Al₂O₃和氮氧化物，收尘灰中的活性炭燃烧后转化为碳氧化合物，活性炭喷射的二噁英被高温分解进入废气，氟化物和氯化物燃烧后一部分进入废气，该过程实现了铝灰和收尘灰的无害化处理。

因此，经回转炉（5t）高温燃烧处理后最终残余的废灰（细灰）的主要成分为Al₂O₃。经回转炉（5t）燃烧处理后的细灰被送入冷灰筒进行冷却。经冷却后的细灰直接装入吨袋密封收集后在厂内暂存，并进行危废属性鉴别，根据鉴别结果合理处置。

本实施例中的回转炉、铝灰冷却、破碎/筛分及无害化处理系统成套设备均为密闭设计，可有效防止粉尘无组织排放，加料端和出料端设集气罩和抽风装置，废气并入熔炼生产线废气处理系统一并处理。

本发明的特点如下：

处理量大，除氟效率高(一般大于99%)，不排含氟废水，无二次污染和设备腐蚀等问题，基建费用和运行费用都较低。

采用钙系列化合物（氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙）做净化剂最合适，其中钙系列化合物的表面积大、微孔多、吸附力强，含氟烟气经过净化剂，氟被吸附在净化剂表面，形成的氟化物可回收，净化后的气体再经除尘过滤器分离达标排出。固氟后的无害化细粉经包装后可作为混凝土路面砖、耐火材料的原料使用。

实施例2

对原料再生铝铝灰进行无害化处理，主要包括如下步骤：

（1）将原料再生铝铝灰进行第一次破碎筛分，该步骤包括：

①将收集的原料再生铝铝灰输送至储料罐，然后对该原料再生铝铝灰进行真空抽料，将其送入至破碎筛分机的投料口；

②通过破碎筛分机对上述原料再生铝铝灰筛分，筛分出颗粒铝与细铝灰；

③把筛分出的细铝灰再次以真空抽料的方式将其送至回转炉储料桶内后续处理使用；

④将本次筛分的颗粒铝装入吨袋内，用行车吊装至加料斗，将其加入回转炉进行金属铝回收；

一次破碎筛分工作原理：皮带进料→立式破碎→风选筛分→颗粒铝及细铝灰。

（2）将颗粒铝进行熔化铸锭，该步骤包括：

①将将步骤（1）中筛分产生的颗粒铝用行车运至回转炉顶部的加料斗；

②在回转炉内加入热炉渣作为初始热源，采取直接加热的方式进行热处理，加热温度控制在750℃，该回转炉的处理能力为：2.5t/小时；

③逐步加入颗粒铝渣在旋转炉体内被自燃加热，高温下金属铝融化成铝水；

④倾斜炉体使铝水流至模具，自然冷却定型得到铝锭；

⑤将余下的铝灰送至冷灰系统进行降温；

⑥冷却的铝灰再次以真空输送的方式送至储料桶，待二次破碎、筛分使用；

（3）将颗粒铝进行第二次破碎筛分，该步骤包括：

①将上述步骤（2）中冷却的铝灰输送至储料罐，然后将该铝灰真空抽料送至破碎筛分机投料口，

②通过破碎筛分机对上述原料再生铝铝灰筛分，筛分出颗粒铝与细铝灰；

③把筛分出的细铝灰再次以真空抽料的方式将其送至回转炉储料桶内后续处理使用；

④将本次筛分的颗粒铝装入吨袋内，用行车吊装至加料斗，将其加入回转炉进行金属铝回收；

二次破碎筛分工作原理：皮带进料→立式破碎→风选筛分→颗粒铝及细铝灰。

以上步骤①至④如仍有颗粒铝可重复上述步骤，进行三次破碎筛分，以充分收集铝水及铝灰。

（4）对所收集的细铝灰进行干法除氟铝灰无害化处理，该步骤包括：

①细铝灰、除尘器收集的收尘灰一并进入铝灰无害化系统的回转炉，在回转炉加入热炉渣作为初始热源，采取直接加热的方式热处理，温度控制在900-1200℃；

②启动回转炉使其开始按照一定的转速进行转动，同时逐步加入上述所收集的细铝灰，并以3-5m³/小时通入压缩空气，辅助炉内充分燃烧。

③当回转炉连续转动燃烧3小时直到金属铝完全燃烧后，停止转动；

④经完全燃烧后的铝灰送至冷灰系统进行降温；

⑤待铝灰冷却到常温后用即为无害化的铝灰，该铝灰直接用吨袋包装，可作为混凝土路面砖、耐火材料的原料使用。

本步骤中的冷灰系统工作原理：进料→冷却水间接降温→冷灰出料。

对本发明中无害化原理的说明如下：

①除铝

在回转炉的高温条件下，金属铝自燃，生成氧化铝。

②脱氮

控制回转炉的温度（控制在1000℃），进行贫氧燃烧，使铝灰中的氮化铝（AlN）在高温条件下发生氧化反应，得到>70%纯度的三氧化二铝。

在设定工艺、温度条件下使铝灰中氮化铝的氮元素90%以上转化成氮气，其余氮元素转化为NO_x。脱氨工序涉及的主要化学反应为：

AlN+O₂→Al₂O₃+N₂+NO_X

4AlN+3O₂→2Al₂O₃+2N₂

无害化细粉经包装后可作为混凝土路面砖、耐火材料的原料使用。

本实施例中的，铝灰无害化处理系统由2台5t回转炉（一用一备）和1台铝灰冷却设备（冷灰筒）组成。

本实施例中每条生产线配置2台5t回转炉（一用一备）用于进一步无害化处理该生产线废气处理系统的收尘灰和经破碎/筛分处理后的铝灰。

回转炉（5t）以铝灰自燃放出的热量为能源进行燃烧反应，燃烧温度能够达到1200℃左右，收尘灰和铝灰中的金属铝燃烧后转化为Al₂O₃，氮化铝（AlN）燃烧后转化为Al₂O₃和氮氧化物，收尘灰中的活性炭燃烧后转化为碳氧化合物，活性炭喷射的二噁英被高温分解进入废气，氟化物和氯化物燃烧后一部分进入废气，该过程实现了铝灰和收尘灰的无害化处理。

因此，经回转炉（5t）高温燃烧处理后最终残余的废灰（细灰）的主要成分为Al₂O₃。经回转炉（5t）燃烧处理后的细灰被送入冷灰筒进行冷却。经冷却后的细灰直接装入吨袋密封收集后在厂内暂存，并进行危废属性鉴别，根据鉴别结果合理处置。

本实施例中的回转炉、铝灰冷却、破碎/筛分及无害化处理系统成套设备均为密闭设计，可有效防止粉尘无组织排放，加料端和出料端设集气罩和抽风装置，废气并入熔炼生产线废气处理系统一并处理。

本发明的特点如下：

本发明处理量大，除氟效率高(一般大于99%)，不排含氟废水，无二次污染和设备腐蚀等问题，基建费用和运行费用都较低。再生铝铝灰经过破碎筛分、回转炉回收金属铝，再经过高温回转炉热处理除铝、脱氮无害化处理后，与砂、水泥、粉煤灰、大理石碎料、花岗岩、收尘灰等原料及助剂混合，加工为混凝土路面砖，有效的利用了再生铝铝灰。

实施例3

对原料收尘灰进行无害化处理，主要包括如下步骤：

（1）将原料收尘灰进行第一次破碎筛分，该步骤包括：

①将收集的收尘灰输送至储料罐，然后对该收尘灰进行真空抽料，将其送入至破碎筛分机的投料口；

②通过破碎筛分机对上述收尘灰筛分，筛分出颗粒铝与细铝灰；

③把筛分出的细铝灰再次以真空抽料的方式将其送至回转炉储料桶内后续处理使用；

④将本次筛分的颗粒铝装入吨袋内，用行车吊装至加料斗，将其加入回转炉进行金属铝回收；

一次破碎筛分工作原理：皮带进料→立式破碎→风选筛分→颗粒铝及细铝灰。

（2）将颗粒铝进行熔化铸锭，该步骤包括：

①将将步骤（1）中筛分产生的颗粒铝用行车运至回转炉顶部的加料斗；

②在回转炉内加入热炉渣作为初始热源，采取直接加热的方式进行热处理，加热温度控制在750℃，该回转炉的处理能力为：2.5t/小时；

③逐步加入颗粒铝渣在旋转炉体内被自燃加热，高温下金属铝融化成铝水；

④倾斜炉体使铝水流至模具，自然冷却定型得到铝锭；

⑤将余下的铝灰送至冷灰系统进行降温；

⑥冷却的铝灰再次以真空输送的方式送至储料桶，待二次破碎、筛分使用；

（3）将颗粒铝进行第二次破碎筛分，该步骤包括：

①将上述步骤（2）中冷却的铝灰输送至储料罐，然后将该铝灰真空抽料送至破碎筛分机投料口，

②通过破碎筛分机对上述收尘灰筛分，筛分出颗粒铝与细铝灰；

③把筛分出的细铝灰再次以真空抽料的方式将其送至回转炉储料桶内后续处理使用；

④将本次筛分的颗粒铝装入吨袋内，用行车吊装至加料斗，将其加入回转炉进行金属铝回收；

二次破碎筛分工作原理：皮带进料→立式破碎→风选筛分→颗粒铝及细铝灰。

以上步骤①至④如仍有颗粒铝可重复上述步骤，进行三次破碎筛分，以充分收集铝水及铝灰。

（4）对所收集的细铝灰进行干法除氟脱氮铝灰无害化处理，该步骤包括：

①除尘器收集的收尘灰进入铝灰无害化系统的回转炉，在回转炉加入热炉渣作为初始热源，采取直接加热的方式热处理，温度控制在900-1200℃；

②启动回转炉使其开始按照一定的转速进行转动，同时逐步加入上述所收集的细铝灰，并以3-5m³/小时通入压缩空气，辅助炉内充分燃烧。

③当回转炉连续转动燃烧3小时直到金属铝完全燃烧后，停止转动；

④经完全燃烧后的铝灰送至冷灰系统进行降温；

⑤待铝灰冷却到常温后用即为无害化的铝灰，该铝灰直接用吨袋包装，可作为混凝土路面砖、耐火材料的原料使用。

本步骤中的冷灰系统工作原理：进料→冷却水间接降温→冷灰出料。

对本发明中无害化原理的说明如下：

①除铝

在回转炉的高温条件下，金属铝自燃，生成氧化铝。

②脱氮

控制回转炉的温度（控制在1000℃），进行贫氧燃烧，使铝灰中的氮化铝（AlN）在高温条件下发生氧化反应，得到>70%纯度的三氧化二铝。

在设定工艺、温度条件下使铝灰中氮化铝的氮元素90%以上转化成氮气，其余氮元素转化为NO_x。脱氨工序涉及的主要化学反应为：

AlN+O₂→Al₂O₃+N₂+NO_X

4AlN+3O₂→2Al₂O₃+2N₂

无害化细粉经包装后可作为混凝土路面砖、耐火材料的原料使用。

本实施例中的，铝灰无害化处理系统由2台5t回转炉（一用一备）和1台铝灰冷却设备（冷灰筒）组成。

本实施例中每条生产线配置2台5t回转炉（一用一备）用于进一步无害化处理该生产线废气处理系统的收尘灰和经破碎/筛分处理后的铝灰。

回转炉（5t）以铝灰自燃放出的热量为能源进行燃烧反应，燃烧温度能够达到1200℃左右，收尘灰和铝灰中的金属铝燃烧后转化为Al₂O₃，氮化铝（AlN）燃烧后转化为Al₂O₃和氮氧化物，收尘灰中的活性炭燃烧后转化为碳氧化合物，活性炭喷射的二噁英被高温分解进入废气，氟化物和氯化物燃烧后一部分进入废气，该过程实现了铝灰和收尘灰的无害化处理。

因此，经回转炉（5t）高温燃烧处理后最终残余的废灰（细灰）的主要成分为Al₂O₃。经回转炉（5t）燃烧处理后的细灰被送入冷灰筒进行冷却。经冷却后的细灰直接装入吨袋密封收集后在厂内暂存，并进行危废属性鉴别，根据鉴别结果合理处置。

本实施例中的回转炉、铝灰冷却、破碎/筛分及无害化处理系统成套设备均为密闭设计，可有效防止粉尘无组织排放，加料端和出料端设集气罩和抽风装置，废气并入熔炼生产线废气处理系统一并处理。

本发明的特点如下：

本发明处理量大，除氟效率高(一般大于99%)，不排含氟废水，无二次污染和设备腐蚀等问题，基建费用和运行费用都较低。收尘的铝灰经过破碎筛分、回转炉回收金属铝，再经过高温回转炉热处理除铝、脱氮无害化处理后，与砂、水泥、粉煤灰、大理石碎料、花岗岩、等原料及助剂混合，加工为混凝土路面砖，有效的利用了收尘灰。

综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。

Claims (3)

1.一种铝灰无害化处理方法，其特征在于：该方法主要包括如下步骤：

（1）在回转炉加入钙系列化合物并热炉渣作为初始热源，采取直接加热的方式热处理，温度控制在900-1200℃；

（2）启动回转炉使其开始按照设定的转速进行转动，同时逐步加入上述所收集的细铝灰，并以3-5m³/小时通入压缩空气，辅助炉内充分燃烧；

（3）当回转炉连续转动燃烧3-6小时直到金属铝完全燃烧后，停止转动；

（4）经完全燃烧后的铝灰送至冷灰系统进行降温；

（5）待铝灰冷却到常温后用即为无害化的铝灰，该铝灰直接用吨袋包装，可作为混凝土路面砖、耐火材料的原料使用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的温度为1000 ℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）中的燃烧时间为3小时。

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