[发明专利]一种低镁铝灰同步活化惰化除杂熔制铝酸钙的方法

说明书

本发明公开了一种低镁铝灰同步活化惰化除杂熔制铝酸钙的方法，该方法是将低镁铝灰与含钙添加剂混合原料进行湿式球磨，球磨物料依次经过固液分离、干燥及焙烧处理，即得铝酸钙系产品；该方法以铝冶炼加工过程中产生的低镁铝灰渣为原料制备出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，且该方法操作简单，成本低，对环境友好，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，特别涉及一种利用低镁铝灰作为原料，通过同步活化惰化除杂熔制铝酸钙的方法，属于再生金属领域和固体废弃物综合利用领域。

背景技术

铝灰渣是金属铝及铝合金生产加工以及回收利用过程中形成的含铝废渣，分为白渣与黑渣两种。白渣是电解铝与再生铝的熔铸过程会熔液上层产生的铝渣，白渣中的金属铝含量可达80％，可作为二次铝工业原料；黑渣是一次铝灰用炒灰、回转窑等方法回收金属铝后细磨筛分得到的细灰，其主要成分是氧化铝、AlN、Al₄C₃、金属铝和氟化物、氰化物、NaCl、KCl和SiO₂。电解铝工艺中，阳极更换、电解槽大修、铸锭以及出铝产生30～50kg铝灰渣/吨铝；金属铝在重熔、铸锭、配置合金、零部件浇铸等过程产生30～40kg铝灰渣/吨铝；废铝再生产生150～250kg铝灰渣/吨铝。

相比较于原生铝的生产过程，再生铝的回收生产过程只需要5％的能量消耗，只排放5％的温室气体。随着再生铝行业的蓬勃发展，再生铝的回收生产成为未来铝工业的发展趋势，2019年我国的再生铝产量达到715万吨，同比增长2.88％。再生铝行业中，原料来源广(铝加工边角料、饮料罐、箔、商业废料、车削和轧制或铸造金属等等)、成分复杂，每生产一吨者再生铝，会形成15～25％的铝灰渣。据不完全统计，仅再生铝工业中，每年产生的铝灰渣高达100万吨以上。

白渣中因含有大量的金属铝，其回收主要以金属铝为主。黑渣可采用水浸分离可溶盐的方法，将部分氮化物、碳化物水解惰化转化为氧化铝，最终生产转化出来的高铝惰化渣可作为水泥、陶瓷、耐火材料、净水剂等的原料。在采用惰化铝灰生产铝酸钙作为炼钢的脱硫剂时，需要考虑铝灰中MgO的含量，因为在高温下，氧化镁会与氧化铝反应生成镁铝尖晶石这种高熔点物相，在铝灰的惰化过程中，镁铝尖晶石的性质会更稳定，更加难以转化。给后续铝酸钙的合成以及纯化带来较大的困难，大量的高熔点镁铝尖晶石掺杂在铝酸钙体系中会显著降低铝酸钙的脱硫性能。

发明内容

针对现有技术中利用铝灰渣制备用于炼钢脱硫的铝酸钙脱硫剂过程中存在的技术问题，本发明的目的是在于提供一种以低镁铝灰为原料通过湿法球磨结合高温固相反应制备铝酸钙系产品的方法，该方法通过湿法球磨实现铝灰渣中有害物质分解脱除和可溶盐的分离，并将有用铝成分惰化生成高活性、大比表面积的氢氧化铝，再结合高温焙烧过程生成铝酸钙，且将少量镁铝尖晶石协同转化为钙镁铝复合氧化物，强化铝酸钙系物质生成，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，本发明提供了一种低镁铝灰同步活化惰化除杂熔制铝酸钙的方法，该方法是将低镁铝灰与含钙添加剂混合原料进行湿式球磨，球磨物料依次经过固液分离、干燥及焙烧处理，即得铝酸钙系产品。

本发明技术方案以低镁铝灰渣为原料，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，配料添加的石灰石和消石灰等活性物质可促进合成铝酸钙过程固相反应顺利进行，最终降低了合成温度，提高镁铝尖晶石的分解率及铝酸钙的生成率。高温固相反应中生成的活性氧化钙能够置换尖晶石中的氧化镁形成铝酸钙，游离出的氧化镁可以固熔进入铝酸钙形成复合氧化物。