1.本發(fā)明涉及冶金環(huán)保技術(shù)領域，具體涉及一種二次鋁灰的處理方法及裝置。

背景技術(shù)：

2.隨著金屬鋁應用范圍的日益擴大，鋁灰的產(chǎn)生量也將成比例增長，據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)1000kg鋁，就會產(chǎn)生25-50kg的鋁灰，全世界每年產(chǎn)生約500萬噸的鋁灰。鋁灰的產(chǎn)生可以概括為兩個環(huán)節(jié)：

①

在鋁電解生產(chǎn)過程中，操作夾帶、陽極更換、出鋁、鑄錠及電解槽大修時，都會產(chǎn)生一定量的鋁灰，統(tǒng)計認為，一噸原鋁產(chǎn)生15kg-50kg鋁灰；

②

鋁在消費應用過程中及再生過程中均會產(chǎn)生鋁灰。由鋁錠重熔、配制合金、澆鑄到鍛造、擠壓、切削加工，都將產(chǎn)生鋁渣鋁灰，每噸鋁加工應用全過程將產(chǎn)生30-40kg鋁渣鋁灰。另外，廢鋁再生回收過程中也會產(chǎn)生鋁渣鋁灰，再生1噸廢鋁將產(chǎn)生150-250kg鋁灰。

3.根據(jù)鋁含量不同，鋁灰可以分為一次鋁灰和二次鋁灰：

①

一次鋁灰：主要為金屬鋁和鋁氧化物的混合物，鋁含量可達15％～70％，在電解原鋁及鑄造等不添加鹽熔劑過程中產(chǎn)生，呈灰白色，又稱白鋁灰；

②

二次鋁灰：為經(jīng)鹽浴處理回收一次鋁灰或鋁合金精煉之后產(chǎn)生的混合物，因其固結(jié)成塊狀又被稱為鹽餅。主要成分包括金屬鋁、氧化鋁和一定量的nacl、kcl、氟化物等鹽類。其金屬鋁含量較一次鋁灰低。

4.目前，一次鋁灰回收金屬鋁工藝成熟，金屬鋁回收率一般在70％以上?；厥战饘黉X后的剩下的細灰稱為二次鋁灰，也稱廢鋁灰。由于二次鋁灰鋁含量低，雜質(zhì)成分復雜，處理成本高，綜合利用困難。二次鋁灰的環(huán)境危害性主要體現(xiàn)在以下三點：

①

鋁灰中的氟化物浸出毒性氟化物含量≤100mg/l(小于、等于100毫克每升)超出《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》標準(100mg/l)，腐蝕性ph較高，部分會超過《危險廢物鑒別標準腐蝕性鑒別》的標準(12.5)，直接堆存會導致周邊地下水和土壤ph升高，并引起氟污染；

②

鋁灰中含氮化鋁、金屬鋁、碳化鋁等，遇水會釋放大量氨氣，并產(chǎn)生氫氣、甲烷、硫化氫等易燃易爆氣體，污染大氣環(huán)境，存在安全隱患；

③

鋁灰中含有大量的可溶性鹽(氯化鹽和氟化鹽)，溶解滲出積聚會導致土壤鹽堿化和水體污染。

5.目前國內(nèi)鋁生產(chǎn)和加工產(chǎn)生的一次鋁灰由于其中的金屬鋁含量較高，具有經(jīng)濟價值，為企業(yè)重視和回收處理，而二次鋁灰作為一次鋁灰提鋁后的剩余物，且由于缺乏技術(shù)上先進、成熟，經(jīng)濟上投資少、效益高的處置項目和工藝，多數(shù)二次鋁灰被直接棄掉，既造成了資源的浪費，又污染了環(huán)境。若能將二次鋁灰中的其它成分浸出，最大限度的進行利用，并將其制備成高附加值的新材料，即能實現(xiàn)鋁灰的循環(huán)利用。然而，當前國內(nèi)的鋁灰處理基本上都是小作坊，回收方法簡單，都是敞開式作業(yè)，產(chǎn)生大量的灰塵，氟化鹽產(chǎn)生大量的煙霧，污染嚴重，雖然鋁被回收利用，但是氧化鋁和氟化鹽等其它成分都被當做廢料拋掉，不能循環(huán)利用。

6.將鋁灰看作廢渣而堆棄，此舉不僅造成鋁資源浪費，還會帶來環(huán)境問題。因此，尋找經(jīng)濟有效的方法加以治理和利用鋁灰，在實現(xiàn)資源的有效循環(huán)利用的同時，不僅會提高鋁行業(yè)的經(jīng)濟效益，還將對實現(xiàn)經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重要的影響。

7.國內(nèi)外學者們研究了多種處理方法，目前國內(nèi)外處理方法分為兩大類：火法和濕法。與濕法處理技術(shù)相比，火法處理技術(shù)具有其獨特的優(yōu)勢。通過火法燒結(jié)可以實現(xiàn)二次鋁灰的無害化，同時回收和利用其中的鋁碳等資源，是電解鋁綜合利用研究的方向，然而現(xiàn)有火法燒結(jié)技術(shù)存在回收利用率低、資源化程度不高、并且成本高等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

8.針對上述已有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種二次鋁灰的處理方法及裝置。

9.本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

10.一種二次鋁灰的處理方法，其特征在于，所述方法包括：

11.(1)將二次鋁灰與生料漿混合，得到鋁灰料，其中，二次鋁灰占生料漿重量的1-10％；

12.(2)將鋁灰料、純堿和石灰石粉按重量比為(25-50):(15-30):(10-20)混合并攪拌均勻，得到混合料；

13.(3)將混合料壓制成球料；

14.(4)將球料經(jīng)烘干、預熱、分解、燒成工藝制成熟料。

15.進一步地，所述步驟(1)生料漿為鋁土礦、拜耳法赤泥、石灰和煤按比例(3-3.45)：(70-74.5)：(5-5.5):(16.5-17.9)組成的混合物。

16.進一步地，所述步驟(3)球料抗壓強度2000-2500n，球料為直徑25-50mm橢圓球。

17.進一步地，所述步驟(4)烘干溫度為200-240℃，烘干時間3-5分鐘；預熱溫度600-700℃，預熱時間7-10分鐘；分解溫度800-900℃，分解時間20-30分鐘；燒成溫度900-1100℃，燒成時間6-10分鐘。

18.進一步地，將熟料經(jīng)溶出、分離后，得到的粗液制成氧化鋁，底流經(jīng)洗滌得到赤泥堆存。

19.一種上述的二次鋁灰處理采用的裝置，其特征在于，所述裝置包括：分別與混料機連接的鋁灰料倉、純堿倉、石灰石粉倉，與混料機連接的混合倉，與混合倉連接的壓球機，與壓球機連接的密封倉，以及與密封倉連接的燒成窯。

20.進一步地，所述鋁灰料倉、純堿倉、石灰石粉倉的出料口分別依次通過皮帶秤、管鏈輸送機與混料機的進料口連接，所述混料機的出料口與混合倉的進料口連接，所述混合倉的出料口通過管鏈輸送機與壓球機的進料口連接，所述壓球機的出料口通過密閉輸送裝置與密封倉的進料口連接，所述密封倉的出料口依次通過螺旋輸送機、斗提機與燒成窯的窯頭連接。

21.本發(fā)明的有益技術(shù)效果，本發(fā)明提供一種回收利用率高、資源化程度高、環(huán)保效益高且節(jié)能省時的二次鋁灰資源化利用的方法及裝置，以現(xiàn)有的燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁設備為基礎，增加部分輔助處理設施，能夠經(jīng)濟高效地處理電解鋁產(chǎn)生的電解廢棄物，有效利用其中含有的炭、鋁和鈉等成分，實現(xiàn)無害化、無殘渣處理。

附圖說明

22.圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

23.圖2為本發(fā)明采用的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

24.下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

25.如圖1所示，一種二次鋁灰的處理方法，包括：

26.(1)將二次鋁灰與生料漿混合，得到鋁灰料，其中，二次鋁灰占生料漿重量的1-10％；生料漿為鋁土礦、拜耳法赤泥、石灰和煤按重量比例(3-3.45)：(70-74.5)：(5-5.5):(16.5-17.9)組成的混合物；

27.(2)將鋁灰料、純堿和石灰石粉按重量比為(25-50):(15-30):(10-20)混合并攪拌均勻，得到混合料；

28.(3)將混合料壓制成球料，其中，球料抗壓強度2000-2500n，球料為直徑25-50mm橢圓球；

29.(4)將球料經(jīng)烘干、預熱、分解、燒成工藝制成熟料；其中，烘干溫度為200-240℃，烘干時間3-5分鐘；預熱溫度600-700℃，預熱時間7-10分鐘；分解溫度800-900℃，分解時間20-30分鐘；燒成溫度900-1100℃，燒成時間6-10分鐘。

30.將得到的熟料經(jīng)溶出、分離后，得到的粗液制成氧化鋁，底流經(jīng)洗滌得到赤泥放赤泥庫堆存。

31.如圖2所示，一種二次鋁灰處理采用的裝置，包括：鋁灰料倉1、純堿倉2、石灰石粉倉3、混合倉4，密封倉5、燒成窯6(即回轉(zhuǎn)窯)；鋁灰料倉1、純堿倉2、石灰石粉倉3的進料口通過管鏈輸送機與拆包機7連接，鋁灰料倉1、純堿倉2、石灰石粉倉3的出料口分別依次通過皮帶秤、管鏈輸送機與混料機8進料口連接，混料機8出料口與混合倉4的進料口連接，混合倉4的頂部設有收塵器9，混合倉4內(nèi)設有螺旋出風管，向螺旋出風管內(nèi)通風實現(xiàn)風力攪拌，混合倉4的出料口依次通過皮帶秤、管鏈輸送機與壓球機10的進料口連接，壓球機10的出料口通過密閉輸送裝置(具體為具有密閉車廂的運輸車)與密封倉5的進料口連接，密封倉5的出料口依次通過螺旋輸送機、斗提機11與燒成窯6的窯頭連接。

32.實施例1

33.如圖1所示，一種二次鋁灰的處理方法，包括以下步驟：

34.將二次鋁灰與生料漿混合，得到鋁灰料，其中，二次鋁灰占生料漿重量的1.5％，運用管鏈輸送機輸送到鋁灰料倉，將純堿通過管鏈輸送機輸送到純堿倉，將石灰石粉通過管鏈輸送機輸送到石灰石粉倉；其中，生料漿為鋁土礦、拜耳法赤泥、石灰和煤按比例3：70：5.5:16.5組成的混合物；

35.鋁灰料、純堿和石灰石粉末按重量比30:20:10分別從倉底的出料口通過皮帶秤后再經(jīng)管鏈機輸送到混料機后再輸送至混合倉，用風力攪拌均勻。

36.將混勻的混合料經(jīng)管鏈輸送機輸送至壓球機進料口再次攪拌后進入壓球機中，壓成直徑25-50mm橢圓球，橢圓球抗壓強度2200-2300n。

37.將壓成的球料用具有密閉車廂的運輸車輸送至燒成窯下的密封倉，然后通過螺旋輸送機輸送到斗提機，用斗提機將球料送到燒成窯的窯尾和窯灰一起進入燒成窯中。

38.球料從窯尾到窯頭通過四個階段的工藝處理進行化學反應，處理過程包括烘干、預熱、分解、燒成，其中，烘干溫度為200℃，烘干時間3分鐘；預熱溫度600℃，預熱時間10分鐘；分解溫度800℃，分解時間30分鐘；燒成溫度900℃，燒成時間6分鐘。

39.燒成的熟料經(jīng)溶出、分離后，粗液經(jīng)溶出、精制、分解、焙燒后制成氧化鋁，氟化物

可用作“礦化劑”，最終生成無害的氟化鈣進入赤泥，有毒物cn-則在高溫中裂解，從煙氣中排出。其中，熟料在75-80℃進行溶出，制成溶出液成份al2o3≥110g/l的鋁酸鈉溶液，再對鋁酸鈉溶液進行分離，工藝要求分離沉降槽底流l/s：3.5-4.5，一粗液浮游物≤3g/l粗液；得到的粗液經(jīng)溶出、精制、分解、焙燒制成氧化鋁，具體工藝條件及參數(shù)：具體工藝條件及參數(shù)：溶出溫度：262

±

3℃，溶出時間：50～60分鐘，溶出液αk：1.38-1.44；精液αk≤1.5，精液浮游物≤4mg/l；分解母液αk≥2.9，分解時間≥45小時；氧化鋁灼減≤1.0％，排出廢氣溫度145～160℃，煙囪出口含塵量≤50mg/nm3。

40.實施例2

41.如圖1所示，一種二次鋁灰的處理方法，包括以下步驟：

42.將二次鋁灰與生料漿混合，得到鋁灰料，其中，二次鋁灰占生料漿重量的2％，運用管鏈輸送機輸送到鋁灰料倉，將純堿通過管鏈輸送機輸送到純堿倉，將石灰石粉通過管鏈輸送機輸送到石灰石粉倉；其中，生料漿為鋁土礦、拜耳法赤泥、石灰和煤按比例3.45：74.5：5:17.9組成的混合物。

43.鋁灰料、純堿和石灰石粉末按重量比35:25:15分別從倉底的出料口通過皮帶秤后再經(jīng)管鏈機輸送到混料機后再輸送至混合倉，用風力攪拌均勻。

44.將混勻的混合料經(jīng)管鏈輸送機輸送至壓球機中，壓成直徑25-50mm橢圓球，橢圓球抗壓強度2000-2200n。

45.將壓成的球料用具有密閉車廂的運輸車輸送至燒成窯下的密封倉，然后通過螺旋輸送機輸送到斗提機，用斗提機將球料送到燒成窯的窯尾和窯灰一起進入燒成窯中。

46.球料從窯尾到窯頭通過四個階段的工藝處理進行化學反應，處理過程包括烘干、預熱、分解、燒成，其中，烘干溫度為240℃烘干時間5分鐘；預熱溫度650℃預熱時間7分鐘；分解溫度850℃分解時間25分鐘；燒成溫度1000℃，燒成時間10分鐘。

47.燒成的熟料在75-80℃進行熟料溶出，制成溶出液成份al2o3≥110g/l的鋁酸鈉溶液，再對鋁酸鈉溶液進行分離，工藝要求分離沉降槽底流l/s：3.5-4.5，一粗液浮游物≤3g/l粗液，粗液經(jīng)溶出、精制、分解、焙燒后制成氧化鋁，具體工藝條件及參數(shù)：溶出溫度：262

±

3℃，溶出時間：50～60分鐘，溶出液αk：1.38-1.44；精液αk≤1.5，精液浮游物≤4mg/l；分解母液αk≥2.9，分解時間≥45小時；氧化鋁灼減≤1.0％，排出廢氣溫度145～160℃，煙囪出口含塵量≤50mg/nm3。氟化物可用作“礦化劑”，最終生成無害的氟化鈣進入赤泥，有毒物cn-則在高溫中裂解，從煙氣中排出。

48.實施例3

49.如圖1所示，一種二次鋁灰的處理方法，包括以下步驟：

50.將二次鋁灰與生料漿混合，得到鋁灰料，其中，二次鋁灰占生料漿重量的9％，運用管鏈輸送機輸送到鋁灰料倉，將純堿通過管鏈輸送機輸送到純堿倉，將將石灰石粉通過管鏈輸送機輸送到石灰石粉倉；其中，生料漿為鋁土礦、拜耳法赤泥、石灰和煤按比例3.25：73：5.2:17組成的混合物。

51.鋁灰料、純堿和石灰石粉末按重量比40:30:18分別從倉底的出料口通過皮帶秤后再經(jīng)管鏈機輸送到混料機后再輸送至混合倉，用風力攪拌均勻。

52.將混勻的混合料經(jīng)管鏈輸送機輸送至壓球機中，壓成直徑25-50mm橢圓球，橢圓球抗壓強度2300-2500n。

53.將壓成的球料用具有密閉車廂的運輸車輸送至燒成窯下的密封倉，然后通過螺旋輸送機輸送到斗提機，用斗提機將球料送到燒成窯的窯尾和窯灰一起進入燒成窯中。

54.球料從窯尾到窯頭通過四個階段的工藝處理進行化學反應，處理過程包括烘干、預熱、分解、燒成，其中，烘干溫度為220℃烘干時間4分鐘；預熱溫度680℃預熱時間8分鐘；分解溫度880℃分解時間22分鐘；燒成溫度1050℃，燒成時間8分鐘.

55.燒成的熟料經(jīng)溶出、分離洗滌后，粗液經(jīng)溶出、精制、分解、焙燒后制成氧化鋁，氟化物可用作“礦化劑”，最終生成無害的氟化鈣進入赤泥，有毒物cn-則在高溫中裂解，從煙氣中排出。其中，熟料在75-80℃進行溶出，制成溶出液成份al2o3≥110g/l的鋁酸鈉溶液，再對鋁酸鈉溶液進行分離，工藝要求分離沉降槽底流l/s：3.5-4.5，一粗液浮游物≤3g/l粗液；得到的粗液經(jīng)溶出、精制、分解、焙燒，具體工藝條件及參數(shù)：溶出溫度：262

±

3℃，溶出時間：50～60分鐘，溶出液αk：1.38-1.44；精液αk≤1.5，精液浮游物≤4mg/l；分解母液αk≥2.9，分解時間≥45小時；氧化鋁灼減≤1.0％，排出廢氣溫度145～160℃，煙囪出口含塵量≤50mg/nm3。

56.以上所述的僅是本發(fā)明的較佳實施例，并不局限發(fā)明。應當指出對于本領域的普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明所提供的技術(shù)啟示下，還可以做出其它等同改進，均可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的，都應視為本發(fā)明的保護范圍。技術(shù)特征：

1.一種二次鋁灰的處理方法，其特征在于，所述方法包括：(1)將二次鋁灰與生料漿混合，得到鋁灰料，其中，二次鋁灰占生料漿重量的1-10％；(2)將鋁灰料、純堿和石灰石粉按重量比為(25-50):(15-30):(10-20)混合并攪拌均勻，得到混合料；(3)將混合料壓制成球料；(4)將球料經(jīng)烘干、預熱、分解、燒成工藝制成熟料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁灰的處理方法，其特征在于，所述步驟(1)生料漿為鋁土礦、拜耳法赤泥、石灰和煤按比例(3-3.45)：(70-74.5)：(5-5.5):(16.5-17.9)組成的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁灰的處理方法，其特征在于，所述步驟(3)球料抗壓強度2000-2500n，球料為直徑25-50mm橢圓球。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁灰的處理方法，其特征在于，所述步驟(4)烘干溫度為200-240℃，烘干時間3-5分鐘；預熱溫度600-700℃，預熱時間7-10分鐘；分解溫度800-900℃，分解時間20-30分鐘；燒成溫度900-1100℃，燒成時間6-10分鐘。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁灰的處理方法，其特征在于，將熟料經(jīng)溶出、分離后，得到的粗液制成氧化鋁，底流經(jīng)洗滌得到赤泥堆存。6.一種如權(quán)利要求1-5任一所述的二次鋁灰處理方法采用的裝置，其特征在于，所述裝置包括：分別與混料機連接的鋁灰料倉、純堿倉、石灰石粉倉，與混料機連接的混合倉，與混合倉連接的壓球機，與壓球機連接的密封倉，以及與密封倉連接的燒成窯。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述鋁灰料倉、純堿倉、石灰石粉倉的出料口分別依次通過皮帶秤、管鏈輸送機與混料機的進料口連接，所述混料機的出料口與混合倉的進料口連接，所述混合倉的出料口通過管鏈輸送機與壓球機的進料口連接，所述壓球機的出料口通過密閉輸送裝置與密封倉的進料口連接，所述密封倉的出料口依次通過螺旋輸送機、斗提機與燒成窯的窯頭連接。

技術(shù)總結(jié)

一種二次鋁灰的處理方法及裝置，所述方法包括：將二次鋁灰與生料漿混合，得到鋁灰料，其中，二次鋁灰占生料漿重量的1-10％；將二次鋁灰、純堿和石灰石粉混合并攪拌均勻，得到混合料；將混合料壓制成球料；將球料經(jīng)烘干、預熱、分解、燒成工藝制成熟料。裝置包括：分別與混料機連接的鋁灰料倉、純堿倉、石灰石粉倉，與混料機連接的混合倉，與混合倉連接的壓球機，與壓球機連接的密封倉，以及與密封倉連接的燒成窯。本發(fā)明提供一種回收利用率高、資源化程度高、環(huán)保效益高且節(jié)能省時的二次鋁灰資源化利用的方法能夠經(jīng)濟高效地處理電解鋁產(chǎn)生的電解廢棄物，有效利用其中含有的炭、鋁和鈉等成分，實現(xiàn)無害化、無殘渣處理。無殘渣處理。無殘渣處理。

技術(shù)研發(fā)人員：薛峰平 王朝紅 賈傳寶 胡宗喜 任巨金 蒲天武 董鑫秀 張民澤 薛更生 呂英哲 侯甫良 楊建武 龐磊 趙俊杰 李國政

受保護的技術(shù)使用者：中鋁山西新材料有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.05.17

技術(shù)公布日：2022/8/12