[发明专利]一种二次铝灰高效除氮及制备预熔型铝酸钙精炼剂的方法

说明书

本发明涉及固废资源化领域，提供了一种二次铝灰高效除氮及制备预熔型铝酸钙精炼剂的方法。将二次铝灰与生石灰、纯碱混合，经高温处理将氮化铝氧化为氧化铝和氮气，混合料熔融得到铝酸钙熔体，熔体浇注经冷却得到预熔型铝酸钙精炼剂。本发明利用纯碱促进二次铝灰氮化铝高效氧化，避免了氮化铝水解产生氨气污染；二次铝灰制备预熔型铝酸钙精炼剂。本发明实现了二次铝灰无害化处置并高值化利用于预熔型铝酸钙精炼剂，具有流程短、无污染、易于产业化的优点。

技术领域

本发明涉及固废资源化领域，特别涉及一种二次铝灰高效除氮及制备预熔型铝酸钙精炼剂的方法。

背景技术

随着铝工业的发展，二次铝灰量增长迅速。二次铝灰含有大量氧化铝(40-60wt.％)、氮化铝(20-40wt.％)、盐类精炼剂(钠盐、钾盐和氟盐合计10-20wt.％)及少量的金属铝，填埋处置致氮化铝易水解产生氨气污染和盐类精炼剂污染。因此，二次铝灰处置的问题亟待解决。

目前，处理二次铝灰的方法有湿法和火法两种。湿法处理主要包含以下几个步骤，首先水洗-蒸发除盐、吸收氮化铝水解产生的氨气，然后酸溶或碱溶，将二次铝灰中的铝浸出、过滤得到浸出液，最后经过沉淀、焙烧等工艺制备出产品。火法处理主要将二次铝灰用于建筑材料和耐火材料，其包含以下几个步骤，首先水洗-蒸发除盐、吸收氮化铝水解产生的氨气，将除盐脱氮的二次铝灰和其他原料均匀混合，经烧结或熔融等热处理工艺制备建筑材料和耐火材料。

中国发明专利(CN106830030B)公开了一种利用铝灰安全高效生产砂状氧化铝的方法，通过调整拜耳法工艺，利用铝灰中的铝元素生产砂状氧化铝，同时对生产中氨气、氢气进来了二次利用，但所回收氨气杂质含量较高，利用难度较高。

中国发明专利(CN108516688A)公开了一种利用铝灰为主要原料生产尖晶石微晶玻璃的方法，产品抗压强度400-500MPa，抗弯强度70-90MPa，但微晶玻璃生产流程长、能耗大，且所需配套设备较多，工业化应用困难。

中国发明专利(CN110182837A)公开了一种利用铝灰生产铝酸钙的方法，经混料、电弧炉熔炼、破碎和筛分工序后得到铝酸钙产品，但所述专利中未涉及除氮工序，而二次铝灰中氮化铝含量较高，难以保证所得铝酸钙产品质量。

中国发明专利(CN111977677A)公开了一种利用铝灰制备铝酸钙的方法，经低温焙烧、混合水除氮、干燥、混合碳酸钙、高温焙烧等工序后得到高品质铝酸钙产品，但所述专利流程较长，且利用湿法除氮，易产生二次污染，因此难以实现工业化应用。

中国发明专利(CN112723400A)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，中国发明专利(CN112607758A)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，中国发明专利(CN112680564A)公开了一种高镁铝灰渣熔制铝酸钙炼钢脱硫剂的方法，此三项专利均利用湿法除氮、火法焙烧的方式生产铝酸钙系产品。具体生产流程包括湿式球磨、固液分离、干燥及焙烧处理等四个步骤，生产流程较长。由于二次铝灰中存在大量氮化铝，直接混料烧结会使氮化铝隔绝氧气，难以去除；且焙烧后的氮化铝活性较高，所得铝酸钙系产品极易吸潮发生粉化。此三项专利采用湿法球磨除氮，利用除氮后的二次铝灰生产铝酸钙系产品，解决氮化铝所致的粉化问题。然而湿法球磨除氮产生大量氨气，造成大气污染。因此，所述三项专利公布的技术存在生产流程长、易产生二次污染的问题，工业化应用困难。

中国发明专利(CN109928413B)公开了一种铝灰苏打烧结脱氮同步制备铝酸钠的方法，该方法将铝灰与混合钠盐混匀，压制成团块；所得团块经过干燥后，依次置于空气气氛中焙烧进行一段低温焙烧、置于强氧化性气氛中进行二段高温焙烧，焙烧产物经过冷却，破碎后，采用碱性溶液浸出，得到铝酸钠溶液。但所述专利由于除氮焙烧温度较低(700-875℃)，需大量过氧化钠、氧气等氧化剂除氮，成本较高，且存在安全隐患；同时，所述专利流程较长，且涉及碱溶，难以工业化应用。