1.本發(fā)明涉及二次鋁灰處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一用于綜合利用二次鋁灰的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2.目前，二次鋁灰是利用含鋁高的一次鋁灰回收金屬鋁的冶煉過程產(chǎn)生的，其成分中大部分都是含鋁的化合物。二次鋁灰作為一次鋁灰提鋁后的剩余物，由于國內(nèi)至今缺乏經(jīng)濟(jì)成熟的技術(shù)。目前，對二次鋁灰的綜合利用率較低，大多是直接使用填埋或堆積的方式處理鋁灰，其中大量氮化鋁、碳化鋁具有反應(yīng)性，可溶性氟化物具有毒性，導(dǎo)致空氣、土壤、地下水等環(huán)境污染問題。

3.二次鋁灰的處置方法主要分火法工藝、濕法工藝，火法+濕法工藝。火法處理工藝在高溫下使金屬鋁粉氧化，氮化鋁分解，氟化物和鹽類高溫氣化分離?；鸱ㄖ饕巧a(chǎn)耐火材料、陶瓷材料、建筑材料等。以火法制備鋁酸鈣為例，投資和能耗較高，應(yīng)用場景少，附加值低。濕法工藝在水體中使金屬鋁粉，氮化鋁水解，氟化物固化和鹽類溶解分離。濕法主要是生產(chǎn)氧化鋁、凈水劑等。以制備凈水劑為例，由于鋁加工行業(yè)二次鋁灰中鋁以α-al2o3為主，性質(zhì)穩(wěn)定，酸浸效率低?；鸱?濕法工藝主要是生產(chǎn)棕剛玉、人造沸石等。此法投資和能耗較高。

4.綜上，現(xiàn)有技術(shù)中對二次鋁灰的處理過程中，存在著能耗高，附加值低，綜合利用度低的問題，亟待研發(fā)一種新的綜合利用二次鋁灰的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

5.為此，本發(fā)明提供一種用于綜合利用二次鋁灰的方法及系統(tǒng)。

6.為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

7.本發(fā)明實施例提供一種用于綜合利用二次鋁灰的方法，所述方法包括以下步驟：

8.將二次鋁灰進(jìn)行多次水洗、壓濾，獲得水洗濾液、二次鋁灰濾渣和回收氣體；

9.利用水泥窯余熱鍋爐前的高溫?zé)煔夂娓伤龆武X灰濾渣，得到干灰；

10.將所述回收氣體經(jīng)多級逆流水洗脫氨塔，獲得氨水和可燃?xì)怏w；

11.將所述干灰輸送至水泥窯分解爐或煙室進(jìn)行分解，所述氨水用于水泥窯sncr脫硝系統(tǒng)或scr脫硝系統(tǒng)，所述可燃?xì)怏w供水泥窯分解爐燃燒；

12.所述水洗濾液蒸發(fā)結(jié)晶、離心分離，獲得結(jié)晶鹽，所述結(jié)晶鹽作為熔煉劑。

13.本發(fā)明的一個實施例中，所述二次鋁灰水洗過程中，二次鋁灰經(jīng)多級水洗，每級水洗過程中，水和二次鋁灰的液固比為2.5-5，水洗時間為1-2h。

14.本發(fā)明的一個實施例中，所述烘干的溫度為300-400℃。

15.本發(fā)明的一個實施例中，所述干灰在水泥窯內(nèi)的處理的溫度為1300-1500℃，停留時間大于30min。

16.本發(fā)明實施例還提供一種用于綜合利用二次鋁灰的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括水洗壓濾

裝置、脫氨塔、烘干裝置、蒸發(fā)結(jié)晶裝置以及水泥窯；其中，所述水洗壓濾裝置分別與所述蒸發(fā)結(jié)晶裝置、烘干裝置以及脫氨塔連接；

17.所述水泥窯分別與所述蒸發(fā)結(jié)晶裝置、烘干裝置和脫氨塔連接。

18.本發(fā)明的一個實施例中，所述水洗壓濾裝置包括多個水洗罐和多個壓濾機(jī)，所述水洗罐與壓濾機(jī)連接。

19.本發(fā)明的一個實施例中，所述水洗壓濾裝置與所述蒸發(fā)結(jié)晶裝置之間還設(shè)有混凝沉淀池及纖維過濾器。

20.本發(fā)明的一個實施例中，所述蒸發(fā)結(jié)晶裝置還包括蒸發(fā)器和離心機(jī)，所述蒸發(fā)器與離心機(jī)連接。

21.本發(fā)明的一個實施例中，所述蒸發(fā)器采用單效蒸發(fā)器、多效蒸發(fā)器或mvr。

22.本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

23.本次發(fā)明的二次鋁灰的綜合利用方法利，其通過水泥窯系統(tǒng)協(xié)同處置二次鋁灰的方法。該工藝先對二次鋁灰進(jìn)行處理，主要是水洗脫鹽，滿足進(jìn)入水泥窯要求后，作為水泥原料，替代鋁質(zhì)原料。水洗產(chǎn)生的氨氣、氫氣、甲烷經(jīng)脫氨后作為水泥窯的燃料，脫下來的氨氣制成氨水，可以作為水泥窯脫硝系統(tǒng)的脫硝劑。水洗產(chǎn)生的濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶后形成的結(jié)晶鹽可以作為鹽熔劑回到二次鋁灰的產(chǎn)生單位。二次鋁灰的處置過程，實現(xiàn)了二次鋁灰的資源化。

24.另外，水洗只在常溫條件下進(jìn)行鹽的高效脫除，不需要很高的脫氨率，未完全反應(yīng)的氮化鋁和炭化鋁、單質(zhì)鋁，在水泥窯高溫下，會自動生成氧化鋁、氮氣等無害成分。本發(fā)明的方法，其路線合理，實現(xiàn)了二次鋁灰的資源化，價值較高。

25.本發(fā)明的方法中水洗產(chǎn)生的氨氣與甲烷、氫氣分離后分別用于脫硝和燃料，可防止混合氣直接進(jìn)入水泥窯燃燒產(chǎn)生氮氧化物。

附圖說明

26.為了更清楚地說明本發(fā)明的實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是示例性的，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖引伸獲得其它的實施附圖。

27.本說明書所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。

28.圖1為本發(fā)明實施例提供的本發(fā)明提供的一種用于綜合利用二次鋁灰的系統(tǒng)組成示意圖。

具體實施方式

29.以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做

出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

30.實施例1

31.本實施例提供一種用于綜合利用二次鋁灰的方法，該方法包括以下步驟：

32.步驟一、二次鋁灰的水洗壓濾

33.將二次鋁灰由灰倉經(jīng)定量給料閥導(dǎo)入帶有攪拌裝置的多級封閉水洗罐，每個水洗罐后連接一個壓濾機(jī)，形成具有多個水洗罐和多個壓濾機(jī)的多級逆流水洗壓濾系統(tǒng)；其中，第一級壓濾機(jī)排出的濾液去蒸發(fā)結(jié)晶裝置，第二壓濾機(jī)的產(chǎn)生的濾液返回第一級水洗罐，第三壓濾機(jī)產(chǎn)生的濾液返回第二級水洗罐，依次類推，由通過最后一級水洗罐進(jìn)行補水。經(jīng)過多級逆流水洗壓濾獲得二次鋁灰濾渣和濾液。

34.二次鋁灰水洗壓濾過程中，水與二次鋁灰的液固比控制在2.5-5，每級水洗罐的水洗停留時間控制在1-2h，無需加溫加壓。通過水洗會將二次鋁灰中的一部分金屬鋁、氮化鋁、碳化鋁分解掉，同時產(chǎn)生氨氣、氫氣、甲烷等回收氣體，由風(fēng)機(jī)從水洗罐產(chǎn)氣口收集可燃?xì)怏w。經(jīng)過水洗后，可溶性氯、氟、鉀、鈉進(jìn)入濾液中，即實現(xiàn)可溶性鹽脫除，可溶性鹽的脫除率在98％及以上。

35.步驟二、二次鋁灰濾渣烘干

36.將步驟一中獲得水洗產(chǎn)生的濾渣輸送至烘干機(jī)，烘干采用滾筒烘干機(jī)，其中，滾筒入口設(shè)置旋切裝置，對濾渣進(jìn)行破碎，同時，在滾筒內(nèi)設(shè)置抄板。

37.其中，烘干機(jī)的加熱介質(zhì)采用水泥窯余熱鍋爐前的高溫?zé)煔?，高溫?zé)煔鉁囟葹?00-400℃，高溫?zé)煔庵苯优c濾渣充分接觸換熱，換熱后，排出的低溫廢氣溫度在150-200℃，低溫廢氣再進(jìn)入水泥窯的布袋除塵器中，經(jīng)布袋除塵器進(jìn)一步處理。經(jīng)過烘干后，二次鋁灰的濾渣含水率由30～50％烘干至濾渣的含水量為1％-3％，得到二次鋁灰干灰。二次鋁灰干灰經(jīng)氣力輸送至進(jìn)入水泥窯窯尾煙室或分解室。

38.步驟三、回收氣體脫氨處理

39.將步驟一收集的回收氣體進(jìn)行脫氨處理，水洗產(chǎn)生的氨氣、甲烷和氫氣等回收氣體進(jìn)入多級逆流水洗脫氨塔，制成20％濃度氨水，并將脫氨后的可燃?xì)怏w進(jìn)行回收。

40.脫氨后回收的可燃?xì)怏w作為燃料送入水泥窯的窯尾分解爐進(jìn)行燃燒。氨水輸送至水泥窯sncr脫硝系統(tǒng)中，噴入窯尾分解爐，或者將氨水送入水泥窯scr脫硝系統(tǒng)中，經(jīng)氨水蒸發(fā)器，通過空氣稀釋后再進(jìn)入scr脫硝噴氨格柵。

41.步驟四、水泥窯協(xié)同

42.將步驟二獲得的二次鋁灰干灰，通過氣力定量輸送至水泥窯的分解爐或煙室，作為水泥窯的原料，二次鋁灰加入水泥窯量，可根據(jù)水泥窯需鋁量進(jìn)行投加。水泥窯中物料溫度保持在1300-1500℃，停留時間大于30min。將二次鋁灰中的金屬鋁、氮化鋁、碳化鋁分解成氧化鋁、氮氣、二氧化碳、水等，

43.步驟五、水洗濾液蒸發(fā)結(jié)晶

44.將步驟一中第一級壓濾機(jī)排出的水洗濾液先后進(jìn)入混凝沉淀池及纖維過濾器進(jìn)行處理，處理后的濾液，其硬度小于200mg/l，懸浮物小于20mg/l后，將處理后的濾液進(jìn)一步引入蒸發(fā)結(jié)晶裝置進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，蒸發(fā)結(jié)晶裝置采用的蒸汽來自水泥窯系統(tǒng)余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽。其中，蒸發(fā)結(jié)晶可采用單效蒸發(fā)器、多效蒸發(fā)器、mvr等。

45.經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶后，獲得濃縮液，濃縮濾液再經(jīng)過離心機(jī)離心，離心分離后，獲得結(jié)晶

鹽的含水率小于5％，該結(jié)晶鹽可作為熔煉劑，返回鋁灰產(chǎn)生單位，循環(huán)使用。蒸發(fā)結(jié)晶裝置產(chǎn)生的冷凝液返回到水洗最后一級水洗罐用作補水。

46.如圖1所示，本發(fā)明提供的一種用于綜合利用二次鋁灰的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括水洗壓濾裝置、脫氨塔、烘干裝置、蒸發(fā)結(jié)晶裝置以及水泥窯；其中，水洗壓濾裝置分別與蒸發(fā)結(jié)晶裝置、烘干裝置以及脫氨塔連接；水泥窯分別與蒸發(fā)結(jié)晶裝置、烘干裝置和脫氨塔連接。烘干裝置采用滾筒烘干機(jī)，其中，在烘干機(jī)的滾筒入口設(shè)置旋切裝置，在滾筒內(nèi)設(shè)置抄板，抄板的作用是促進(jìn)鋁灰運動防止板結(jié)，旋切裝置可對二次鋁灰濾渣進(jìn)行破碎。

47.其中，水洗壓濾裝置包括多個水洗罐和多個壓濾機(jī)，水洗罐與壓濾機(jī)連接，例如第一級水洗罐連接第一級壓濾機(jī)，第二級水洗罐連接第二級壓濾機(jī)，第三級水洗罐和第三級壓濾機(jī)連接，依次類推，第二壓濾機(jī)的濾液返回至第一水洗罐，第三壓濾機(jī)的濾液返回至第二水洗罐，最后一級水洗罐進(jìn)行補水。

48.本發(fā)明的烘干裝置取自水泥窯余熱鍋爐入口的300-400℃高溫廢氣，換熱后排出的低溫廢氣溫度在150-200℃，再利用布袋除塵器處理，避免了含濕煙氣對水泥窯煙氣布袋除塵產(chǎn)生的影響。

49.其中，水洗壓濾裝置與蒸發(fā)結(jié)晶裝置之間還設(shè)有混凝沉淀池及纖維過濾器，水洗壓濾裝置處理后的濾液先進(jìn)入到混凝沉淀池及纖維過濾器進(jìn)行處理，處理后的濾液再進(jìn)入到蒸發(fā)結(jié)晶裝置中進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶。具體的，蒸發(fā)結(jié)晶裝置還包括蒸發(fā)器和離心機(jī)，蒸發(fā)器采用單效蒸發(fā)器、多效蒸發(fā)器或mvr，蒸發(fā)器與離心機(jī)連接，經(jīng)過蒸發(fā)器處理后獲得濃縮液，濃縮液再進(jìn)一步經(jīng)過離心機(jī)離心，獲得結(jié)晶鹽，結(jié)晶鹽可以作為熔煉劑，進(jìn)一步返回鋁灰產(chǎn)生單位再次循環(huán)利用。經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶裝置處理后的冷凝水可進(jìn)一步輸送到水洗壓濾裝置中循環(huán)使用。

50.本發(fā)明中，水泥窯為現(xiàn)有水泥窯，其包括預(yù)熱器、分解爐、煙室、回轉(zhuǎn)窯、篦冷機(jī)、余熱鍋爐和除塵器；制備水泥的過程中，正常水泥物料走向：水泥生料→預(yù)熱器、分解爐→煙室→回轉(zhuǎn)窯→篦冷機(jī)→熟料；正常水泥煙氣的走向：回轉(zhuǎn)窯→分解爐→預(yù)熱器→余熱鍋爐→除塵器；正常熟料冷卻煙氣的走向：篦冷機(jī)→余熱鍋爐→除塵器。

51.本發(fā)明的用于綜合利用二次鋁灰的系統(tǒng)，通過與水泥窯協(xié)同，與單獨處置二次鋁灰比較，成本低、附加值高，節(jié)約投資和能耗。

52.雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。技術(shù)特征：

1.一種用于綜合利用二次鋁灰的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：將二次鋁灰進(jìn)行多次水洗、壓濾，獲得水洗濾液、二次鋁灰濾渣和回收氣體；利用水泥窯余熱鍋爐前的高溫?zé)煔夂娓伤龆武X灰濾渣，得到干灰；將所述回收氣體經(jīng)多級逆流水洗脫氨塔，獲得氨水和可燃?xì)怏w；將所述干灰輸送至水泥窯分解爐或煙室進(jìn)行分解，所述氨水用于水泥窯sncr脫硝系統(tǒng)或scr脫硝系統(tǒng)，所述可燃?xì)怏w供水泥窯分解爐燃燒；所述水洗濾液蒸發(fā)結(jié)晶、離心分離，獲得結(jié)晶鹽，所述結(jié)晶鹽作為熔煉劑。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次鋁灰水洗過程中，二次鋁灰經(jīng)多級水洗，每級水洗過程中，水和二次鋁灰的液固比為2.5-5，水洗時間為1-2h。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述烘干的溫度為300-400℃。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述干灰在水泥窯內(nèi)的處理的溫度為1300-1500℃，停留時間大于30min。5.一種用于綜合利用二次鋁灰的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括水洗壓濾裝置、脫氨塔、烘干裝置、蒸發(fā)結(jié)晶裝置以及水泥窯；其中，所述水洗壓濾裝置分別與所述蒸發(fā)結(jié)晶裝置、烘干裝置以及脫氨塔連接；所述水泥窯分別與所述蒸發(fā)結(jié)晶裝置、烘干裝置和脫氨塔連接。6.如權(quán)利要求5所述的用于綜合利用二次鋁灰的系統(tǒng)，其特征在于，所述水洗壓濾裝置包括多個水洗罐和多個壓濾機(jī)，所述水洗罐與壓濾機(jī)連接。7.如權(quán)利要求5所述的用于綜合利用二次鋁灰的系統(tǒng)，其特征在于，所述水洗壓濾裝置與所述蒸發(fā)結(jié)晶裝置之間還設(shè)有混凝沉淀池及纖維過濾器。8.如權(quán)利要求5所述的用于綜合利用二次鋁灰的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)結(jié)晶裝置還包括蒸發(fā)器和離心機(jī)，所述蒸發(fā)器與離心機(jī)連接。9.如權(quán)利要求8所述的用于綜合利用二次鋁灰的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器采用單效蒸發(fā)器、多效蒸發(fā)器或mvr。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種用于綜合利用二次鋁灰的方法及系統(tǒng)。所述方法包括以下步驟：將二次鋁灰進(jìn)行多級逆流水洗、壓濾，獲得水洗濾液、二次鋁灰濾渣和回收氣體；利用水泥窯余熱鍋爐前的廢氣烘干所述二次鋁灰濾渣，得到干灰；將所述回收氣體經(jīng)多級逆流水洗脫氨塔，獲得氨水和可燃?xì)怏w；將所述干灰輸送至水泥窯進(jìn)行分解，所述氨水用于水泥窯SNCR脫硝系統(tǒng)或SCR脫硝系統(tǒng)，所述可燃?xì)怏w輸送水泥窯分解爐燃燒。本發(fā)明的方法先對鋁灰水洗脫除可溶性鹽，鹽產(chǎn)品返回鋁廠用于熔煉劑。脫鹽后的鋁灰作為水泥的原料，替代鋁質(zhì)原料。脫鹽后的鋁灰直接用于水泥原料，利用水泥窯本身的高溫環(huán)境，消除氮化鋁等有害物質(zhì)。等有害物質(zhì)。等有害物質(zhì)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉海倫

受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航天環(huán)境工程有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.02.22

技術(shù)公布日：2022/7/12