二次铝灰的资源化利用技术与设备

　　​​为开发高效益的二次铝灰的资源化利用技术与设备，我公司对相关研究工作进行梳理，详细了解目前国内外对铝灰的来源、危害、处理及利用，并进行深入地探讨和展望，还参考大量国内外相关文献;最后结合国内相关铝生产单位的现场调研，重点对国内外的一次铝灰处理技术与二次铝灰资源化技术分别进行技术分析和对比和研究;在公司各个高级工程师的无数个不眠不休的日夜实践中研究出针对二次铝灰的资源化利用技术及整套二次铝灰的资源化利用设备。

　　一次铝灰熔出铝后形成的二次铝灰(废铝灰)，可通过二次铝灰的资源化利用技术与设备将其高温烧结成铝酸钙，其过程中可有效的去除脱除了铝灰中的氮化铝、氟化物等有害物质并收得了相应的副产物(铝酸钙)，使铝灰由危险固废转化为一般工业废物。以此为基础对其中的铝资源进行综合利用，生产所述铝化合物产品，实现了对铝灰的高值化利用。

　　二次铝灰的资源化利用技术与设备生产工艺过程为：

　　1.铝灰的初选和破碎，废铝灰给入条形筛，筛出大块的铝块，筛下物给入鄂式破碎机破碎，破碎后物料进入集料斗;

　　2.球磨和筛分，破碎物料给入球磨机，球磨后物料经给料机给入滚筒筛，筛分出不能磨碎的铝片和二次铝灰;

　　3.铝块重熔，将筛分的金属铝块给入铝灰旋转炉中进行熔炼并铸成铝锭;

　　4.回转窑精炼铝酸钙，将二次铝灰与其配料投入回转窑中进行煅烧，烧结出铝酸钙。铝酸钙可用于钢厂，净水剂厂，高速路基填充，灭火剂等。

　　5.氨气回收，由于二次铝灰中含有氮化铝，煅烧过程会产生氨气，隧道窑产生的废气经吸氨塔吸收。

　　二次铝灰的资源化利用技术与设备处置技术路线分类：

　　1、火法

　　制陶瓷：反应炉

　　制砖：隧道窑

　　制水泥：水泥窑

　　质耐火材料：回转窑

　　制铝酸钙：回转窑

　　2、湿法

　　催化水解：反应罐+吸收塔

　　制净水剂：反应槽

　　二次铝灰的资源化利用技术与设备处置工艺及案例介绍分析：

　　1、二次铝灰无害化处理设备脱氨-固氟-绿色循环利用技术--湿法工艺

　　1)工艺介绍

　　铝灰经过前道球磨分离筛分，灰渣进入一次反应釜，通过脱氨剂与催化剂，将铝灰中的可溶氨快速转化为气态氨(氨气)，经过滤后再循环反应过滤一次，产生的滤泥压制制砖(铝灰添加量20%，辅以水泥、黄沙等)，前面两次反应产生的氨气经硫酸(浓度95%)中和形成硫酸铵，过程中产生的滤液收集后回用不外排，各道工序的衍生产物为原始铝灰、硫酸铵副产品、高铝建材替代料、铝灰制水泥砖、粗铝颗粒五大类。

　　2)工艺分析

　　a、生产成本约1200元/吨，投资成本约1000元/吨;

　　b、水解反应过程时间较长，约2小时/釜，温度约80℃;

　　c、反应后产物：铝灰反应后产物重金属、硫酸铵纯度、氨气中氢气含量和安全、饱和浓度污水循环结晶等问题待进一步解决。

　　3)案例介绍

　　浙江美臣新材料科技有限公司(以下简称美臣公司)，地处浙江省金华市东阳市南马镇华西村双桐。

　　2、二次铝灰的资源化利用技术与设备湿法全量化技术---“多段连续强化水解浸出+高值定向转化”工艺

　　1)工艺介绍

　　二次铝灰通过添加调节剂、催化剂在高效连续多段反应器内进行水解浸出反应，并通过精准调控反应温度和反应时间等工艺条件，实现活性组分催化强化分解以及可溶盐类的快速浸出，达到活性组分和可溶盐组分高效分离的目的。其中，二次铝灰分解释放的氨气经氨吸收系统制备成 20%浓度的氨水产品;活性组分分解释放的氢气、甲烷等可燃气经集气系统收集作为二次燃料使用;可溶性盐类经过提纯及蒸发结晶制备成铝用精炼剂产品;二次铝灰处理后的惰性渣则经分离烘干制备成高铝料，氧化铝含量>75%，可作为高品质铝土矿的替代产品制备成耐火材料、水处理剂用铝酸钙、冶金精炼剂等产品，实现铝灰的增值利用。

　　2)工艺分析

　　① 采用多段连续催化强化水解浸出工艺，促进铝灰中活性组分的深度解离和盐组分浸出，处置更彻底、更高效。

　　② 经处理得到的高铝料，氧化铝含量高、杂质含量较少，达到高品位铝矾土的使用要求，可作为中间产品用于制备耐火材料、净水剂、建材和冶金助剂等，实现了铝灰全量化资源利用。

　　③ 工艺简单，系统安全可靠，无二次污染，梯级全量化利用二次铝灰处理过程气、液、固组分，实现产品清洁增值和废物零排放。

　　④ 工艺流程长，投资成本较高，占地面积较大。产品纯度问题。

　　3、二次铝灰的资源化利用技术与设备火法结合湿法资源化综合利用工艺

　　1)工艺介绍

　　火法高效稳定化处理，实现二次铝灰中活性组分清洁转化成氧化铝;稳定化铝灰通过快速洗脱，实现盐组分高效分离，蒸发结晶制取结晶精炼盐，脱水滤饼烘干得到稳定化高铝料，其氧化铝含量>75%，达到高品位铝矾土。

　　2)工艺分析

　　① 处理过程清洁高效、无可燃性及污染性其他排放、工艺流程简单可靠，得到的高铝料氧化铝含量>75%，可溶性盐<0.5%，氮化铝<1%，浸出 pH 值<9.0，可溶性氟化物<10mg/L，满足《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》标准要求;二次铝灰精炼盐回收率>95%。

　　② 高铝料制备的铝酸钙粉达到《水处理剂用铝酸钙》(GB/T 29341-2012)标准要求，铝酸钙精炼剂产品达到《炼钢用预熔型铝酸钙》(YB/T4265-2011)标准要求，高铝砖和镁铝尖晶石产品分别达到《高铝砖》(GBT 2988-2012)及《镁铝尖晶石》(GBT 26564-2011)标准要求。

　　③工艺流程长，投资成本较高，占地面积较大，生产成本较高。

　　3)案例介绍

　　明泰铝业20万吨铝灰处置项目。

　　4、二次铝灰的资源化利用技术与设备火法结合湿法工艺

　　1)工艺介绍

　　采用热解协同无害化处置技术(环保炒灰)，目的是为铝灰通过全自动铝灰预处理系统后，分为铝和灰的分离，其中金属铝经熔铸生产成品铝锭(块)可以出售;分离出来的灰经过氧化铝预处理系统(配比、均化、培烧、900℃、10%氧化钙、)处理，生成氧化铝，后续净水剂生产线，生产出成品聚合氯化铝。

　　2)工艺分析

　　① 投资省，技术成熟。

　　② 工艺流程较长，环保要求较高区域准入难度需考虑。

　　5、二次铝灰的资源化利用技术与设备湿法联合火法铝灰处置工艺

　　1)工艺介绍

　　二次铝灰通过添加调节剂、催化剂在高效连续多段反应器内进行水解浸出反应，并通过精准调控反应温度和反应时间等工艺条件，实现活性组分催化强化分解以及可溶盐类的快速浸出，达到活性组分和可溶盐组分高效分离的目的。其中，二次铝灰分解释放的氨气经氨吸收系统制备成20%浓度的氨水产品;活性组分分解释放的氢气、甲烷等可燃气经集气系统收集作为二次燃料使用;可溶性盐类经过提纯及蒸发结晶制备成铝用精炼剂产品;二次铝灰处理后的惰性渣则经分离烘干制备成高铝料，高铝料与碳酸钙在回转窑高温反应，生产铝酸钙。

　　2)工艺分析

　　① 处置更彻底、更高效，最终产品市场空间大。

　　② 工艺简单，系统安全可靠，无二次污染，梯级全量化利用二次铝灰处理过程气、液、固组分，实现产品清洁增值和废物零排放。

　　③ 工艺流程长，投资和占地面积较大。

　　3)案例介绍

　　浙江湖州欧汇再生资源有限公司。

　　6、二次铝灰的资源化利用技术与设备火法处置铝灰工艺

　　1)工艺介绍

　　铝灰、铝渣进入分选车间，经过三筛两磨工艺分选后，分选出的铝进入冶炼车间熔炼成铝锭入库。分选剩余物与石灰石粉按一定比例混合后预热进入回转窑煅烧成为精炼剂，精炼剂冷却破碎进入仓库保存。

　　2)工艺分析

　　① 工艺成熟，设备简单，生产成本低国内上世纪60年代前苏联基础上改进。

　　② 投资省，占地面积小，无二次污染，产品方案多样化。

　　③ 能耗指标要求高，对能耗准入要求高区域不利

　　3)案例介绍

　　河南金多、辽阳盛达

　　五二次铝灰的资源化利用技术与设备生产炼钢用预熔型铝酸钙介绍

　　1、工艺流程介绍

　　①工艺流程二次铝灰铝的综合利用流程图 5-1。

　　图 5-1 二次铝灰铝的综合利用工艺流程图

　　外购的铝灰、铝渣(属于危废)以吨袋包装的形式运送至厂区，卸料进入原料库储存。铝灰、铝渣进入分选车间，经过三筛两磨工艺分选后，分选出的铝进入冶炼车间熔炼成铝锭入库。分选剩余物与石灰石粉按一定比例混合后预热进入回转窑煅烧成为精炼剂，精炼剂冷却破碎进入仓库保存。

　　该工艺处理的铝灰、炉渣经分选车间分选处理后的铝灰与石灰石粉进入均化库，混合后的物料中主要成分为Al2O3、Al、CaCO3等，混合物料进入回转窑，经高温煅烧后产生铝酸钙CaO·Al2O3(Ca(AlO2)2)。

　　反应原理：

　　① Al与氧气在高温下发生氧化反应：

　　4Al(s)+3O2(g)→2Al2O3(s)

　　② CaCO3 在高温下发生分解反应：

　　CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)

　　③ CaO 和 Al2O3高温煅烧情况下发生化合反应：

　　CaO(s)+Al2O3(s)→Ca(AlO2)2

　　④ A1N(氮化铝)在高温煅烧的情况下向 A1203 转化，化学反应：

　　4AlN + 302 = A1203 + 2N2

　　2、二次铝灰的资源化利用技术与设备生产炼钢用预熔型铝酸钙工艺优点

　　1)采用铝灰生产精炼剂废物利用，变废为宝，利国利民，节省能源，用废铝灰和石灰石在回转窑里面煅烧而成，没有污染，没有残渣，生产精炼剂是炼钢用产品，在国内领先技术。

　　2)精炼剂在炼钢炉的使用起到脱氧脱硫，造渣，提高钢的品质的作用，目前该产品已出口到，欧洲，日本，韩国，印度等国家，受到国外用户的好评。

　　3)用废铝灰生产精炼剂减少了铝矾土的使用，节省了国家的矿产资源，解决了废铝灰污染的问题。

　　4)回收部分高纯度的铝产品，产生较好的经济效益和社会环境效益。

　　5)铝提炼工艺不涉及任何化学过程，过程安全可控，精炼渣生产装置采用回转窑设备，生产过程安全环保，符合国家相关产业指导政策。

　　6)不产生二次废渣/废灰污染，将废铝灰100%全部回收利用。

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