[发明专利]一种高镁铝灰渣与粉煤灰协同处理制备铝酸钙的方法

说明书

本发明公开了一种高镁铝灰渣与粉煤灰协同处理制备铝酸钙的方法，该方法是将高镁铝灰渣、粉煤灰及生石灰进行湿式球磨，球磨物料依次经过洗涤、固液分离及焙烧处理，即得铝酸钙系产品；该方法以铝冶炼加工过程中产生的铝灰渣为原料，获得可以用于钢铁冶炼脱硫的铝酸钙系产品，不仅实现了危险废弃物的综合利用，而且可以获得较高的经济价值，并且该方法操作简单、环境友好，满足工业化生产要求。

技术领域

本发明涉及一种铝酸钙的制备方法，特别涉及一种利用高镁铝灰渣与粉煤灰两种固体废弃物协同处理制备铝酸钙的方法，属于再生金属领域和固体废弃物综合利用领域。

背景技术

铝灰是一种产生于铝电解、铝合金生产和废铝再生等高温过程的危废，铝灰中含有氟化物、氮化铝、可溶盐、重金属等对环境和人体有毒有害的物质。据不完全统计，每年产生的铝灰渣高达500万吨以上。目前中国处理铝灰的方式主要是将其堆积或填埋在垃圾掩埋场中，这将会导致严重的环境和生态问题。由于铝灰有毒、易燃以及可浸出的特性，2019将其纳入《国家危险废物名录(修订稿)》，属于有色金属冶炼废物(HW48)。

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，属于固体废物。其主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。随着电力工业的发展，粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。粉煤灰会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。

现阶段，针对铝灰以及粉煤灰的安全化处置以及资源化利用的技术有很多，但是大多聚焦在铝灰或粉煤灰的独立技术，并未将作为危废的铝灰与作为固废的粉煤灰有机的结合在一起进行协同处理而进行高质化利用。传统的铝灰处理主要是提取铝灰中的金属铝或是制备氧化铝，或是铝灰经过惰化处理后作为水泥、陶瓷、耐火材料、净水剂等的原料。粉煤灰的传统处理工艺是作为制备混凝土的原料，可以减少水泥和细骨料的使用，显著提高混凝土的各种性能。

在钢水的脱硫过程中，起主要作用的是CaO，高活性的CaO与铁水有更大的接触面积，脱硫效果会更好。而近年来开发出来的铝酸钙系脱硫剂有着较好的脱硫效果。现有的铝酸钙系炼钢脱硫剂有两种，一种是高铝矾土(Al₂O₃)进行合成，而高铝矾土的价格高不适合进行大规模的推广利用；另一种是采用石灰石(CaO)配加萤石(CaF₂)，高含量的有害元素氟会腐蚀内衬。因此有必要开发出一种含氟量低或无氟、原料易获取且价格低廉的铝酸钙产品。

发明内容

针对现有技术中制备铝酸钙采用的原料成本高，对设备腐蚀等技术问题，本发明的目的是在于提供一种高镁铝灰渣与粉煤灰协同处理制备铝酸钙的方法，该方法以两种工业固体废弃物作为原料，通过湿法球磨进行活化有效成分和浸出可溶性杂质，再结合高温固相反应来实现镁铝尖晶石的转化和促进铝酸钙的形成，最终获得铝酸钙含量较高的可用于炼钢脱硫的铝酸钙产品，该方法操作简单，合成温度低，转化率高，生产成本低，环境友好，满足工业化生产要求。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种高镁铝灰渣与粉煤灰协同处理制备铝酸钙的方法，该方法是将高镁铝灰渣、粉煤灰及生石灰进行湿式球磨，球磨物料依次经过洗涤、固液分离及焙烧处理，即得铝酸钙系产品。

本发明技术方案以高镁铝灰渣为原料，为实现其中有害组分的无害化处理和有价组分铝的综合利用增值加工，采用湿式球磨惰化和除杂、原料组分调控以及高温固相反应强化转化的协同处理过程，湿式球磨过程实现其中氮、碳、可溶盐的脱除和有用铝成分的转化和活化，配料添加的粉煤灰等活性物质利用其中的低熔点硅铝酸盐物相，在较低温度条件下强化镁铝尖晶石的分解和转化，降低了合成温度，提高镁铝尖晶石的分解率及铝酸钙的生成率。高温固相反应过程中铝硅酸盐与镁铝尖晶石等的固相反应开始温度较低，选择的焙烧温度略高于镁铝黄长石系列物质的熔点，其作用是借助低熔点物质生产的液相润湿、扩散作用，强化尖晶石的转化和铝酸钙的形成。