铝灰残灰的用途

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   铝灰残灰的主要成分是氧化铝、氮化铝以及研磨过程残留的3-5%的金属铝粉,由于氧化铝是一种大宗原料,广泛用于电解铝、陶瓷、耐火材料、精细化工等行业,因此决定了下游利用途径的多样性,同时铝灰中的杂质元素又对下游产品带来质量不合格,利用过程产生二次污染等问题。残灰主要利用途径以及存在的问题如表1

1 铝灰残灰的各类利用尝试

序号

产品

利用方式

存在的问题

1

净水剂(PAC

代替铝矾土与盐酸混合加热反应生成聚合氯化铝,精炼剂盐类可不需要分离

氨氮超标,重金属超标,氟超标,不能用于市政污水处理

2

脱氧剂

与粘结剂混合后造团,利用残留少量铝粉还原铁水中的氧

用量少,钢铁氮含量超标杂质元素影响质量

3

碳素保护环

与粘结剂混合后,液压成型

只能用少量电解铝灰

4

电解槽覆盖料

与氧化铝,残极破碎料混合

只能用少量电解铝灰,并且会二次燃烧影响热平衡

5

速凝剂

代替铝矾土与强碱溶解生产铝酸钠

使用时释放氨气,产生二次污染

6

免烧砖

与粉煤灰,水泥混合后压制成型

使用时释放氨气,降低强度,产生二次污染

7

人造石

与不同大小填料,高铝水泥或不饱和树脂混合后真空压制成型

使用时释放氨气,降低强度,产生二次污染

8

钢厂用铝酸钙

与石灰混合后1300-1500高温烧结

纯度低,不能烧透,不能用于净水剂行业调整盐基度,气体二次污染

9

水泥

与石灰、石膏等混合后高温烧结

普通水泥不能多配,高铝水泥用量少,产生氟化物,氮氧化物二次污染

10

陶瓷

与高岭土等混合后高温烧结

添加比例不能超过5%,否则会产生疏松多孔需严格控制杂质元素铁、镁、钛含量

11

耐火材料(棕刚玉、发泡保温砖等)

高温下烧结

产生氟化物,氮氧化物二次污染,钙、氟、碱金属会降低耐火性

 

   从表1的分析可知,残灰直接利用会产生各种问题,归根结底是因为铝灰中的有害成分如氮化铝,氟化物,盐类未进行转化或分离,资源化的前提必须是先无害化或同时进行。

目前残灰的无害化路线主要有火法和湿法两种工艺,考虑到铝灰中含10-20%的氮化铝,无论转化为氨气(NH3)还是氮氧化物(NOx),气体污染物排放量巨大,两种工艺均有不同的优缺点,需要长期的生产实践检验。

   火法工艺

   原理:在高温下使金属铝粉氧化,氮化铝分解,氟化物和盐类高温气化分离,在辅料的作用下氧化铝得到活化,具备可溶性和反应活性,用于生产氧化铝,铝酸钙粉,炼钢厂预熔渣等。

   4Al+3O22Al2O3

   2AlN+2O2Al2O3+N2O

   4AlN+5O22Al2O3+4NO2

   存在的问题:高温能耗高,盐类粘结和氟化物腐蚀炉窑内衬,氟化物和氮氧化物气体采用SCNR或其他工艺的净化系统成本高,净化效果有待验证。

湿法工艺

   原理:在水体中使金属铝粉,氮化铝水解,氟化物固化和盐类溶解分离,分解产生的氢氧化铝具备易溶性,可继续用于生产氧化铝,氢氧化铝,陶瓷、建材等。

   2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2

   AlN+3 H2OAl(OH)3+NH3

   Ca(OH)2+2NaF2NaOH+CaF2

   存在的问题:氮化铝水解时间长(形成Al(OH)3相包裹铝灰颗粒,阻止水往其内部渗透),氨水的生产为化工性质,生产20%的浓氨水安评、环评手续繁琐,浓缩成本高,产品附加价值低,氨气和氢气具有易燃易爆性,盐类对设备的腐蚀,残留的氟化钙不适合生产耐火材料等。

   湖南绿脉公司采用专利设备和药剂对残灰首先进行了无害化处理,彻底分解氮化铝,氨气得到全部吸收,用于生产硫酸铵或氨水,结晶分离氯盐和氟盐,因此有效解决了残灰的利用问题,处理得到的无害化铝灰可达到优质铝土矿粉的标准,为铝灰残灰资源化利用创造了基础条件。

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2019年12月16日
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