一种低能耗铝灰碱洗脱氮工艺的制作方法

本发明涉及固废处理，尤其是一种低能耗铝灰碱洗脱氮工艺。

背景技术：

1、铝灰是电解铝及铝熔炼过程中产生的主要固体废弃物，其主要成分包括金属铝、氧化铝、氮化铝、氟化盐、氯化盐等，其中氮化铝是铝灰中主要的有害成分之一。氮化铝性质活泼，遇水易发生水解反应生成氨气，氨气具有刺激性气味，不仅会污染大气环境，还会对人体呼吸道、眼睛等造成伤害，同时水解生成的氢氧化铝和羟基氧化铝会包裹在氮化铝颗粒表面，抑制水解反应的进一步进行，导致铝灰中氮化铝难以彻底脱除，给铝灰的无害化处理带来巨大挑战。

2、中国专利cn119176712a：公开了一种二次铝灰湿法水洗-高温焙烧联合处置的方法，首先对二次铝灰进行湿法水洗处理，然后对水洗后二次铝灰进行高温焙烧后，可作为耐火材料的骨料直接使用。

3、中国专利cn109127654b：公开了一种低污染的二次铝灰处理方法，属于铝灰处理技术领域，所述方法包括：二次铝灰水洗脱盐、液固分离滤液脱氟、滤液蒸发结晶回收复合盐、液固分离滤饼焙烧脱氮。

4、现有技术存在明显缺陷：氮化铝水解过程中会生成氢氧化铝，该物质会在氮化铝颗粒表面形成致密的钝化膜，阻碍水解反应持续进行，导致脱氮不彻底，需要添加大量碱液或延长反应时间，进一步增加了能耗和处理成本。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种低能耗铝灰碱洗脱氮工艺，其操作步骤如下，按照质量份数计：

2、s1：将铝灰破碎，筛分，去除金属铝杂质，得到预处理铝灰；

3、s2：将5-10份预处理铝灰、50-80份氢氧化钠溶液混合，加入0.05-0.35份复合脱氮助剂，搅拌混合，完成脱氮反应，产生的氨气用稀硫酸溶液吸收，得到硫酸铵副产物；

4、s3：将脱氮反应后的料浆进行过滤，得到脱氮铝灰滤饼和含碱母液；

5、s4：将含碱母液返回至s2中重复使用。

6、在一些实施例中，所述的s2中氢氧化钠溶液的质量百分比为5-10%。

7、在一些实施例中，所述的s2中脱氮反应温度为40-60℃，时间为60-120min，搅拌速率100-200r/min。

8、在一些实施例中，所述的s2中稀硫酸溶液的质量百分比为5-10wt%。

9、在一些实施例中，所述的s3中过滤采用板框过滤机，过滤压力为0.3-0.5mpa，过滤时间为15-30min。

10、在一些实施例中，所述的s3中脱氮铝灰滤饼经洗涤、干燥后，可作为建筑材料原料。

11、在一些实施例中，所述的s4中当含碱母液中氢氧化钠浓度低于5wt%时，补充10-20份氢氧化钠溶液、0.05-0.1份复合脱氮助剂。

12、在一些实施例中，所述的s2中复合脱氮助剂的制备方法为：

13、a1预分散处理：将8-16份高岭土、450-550份去离子水加入至反应釜中，低速搅拌5-25min；

14、a2柔性分子插层改性：向反应釜内加入5-12份羧甲基壳聚糖，升温至65-85℃，搅拌反应10-30min；

15、a3原位杂化键合反应：继续加入1-5份200目有机硅高沸裂解废渣，继续反应3-5h；

16、a4后处理制粉：待反应结束后，自然冷却至室温，采用乙醇-水混合溶液对反应产物进行洗涤、过滤；将过滤所得滤饼烘干，研磨并过120-180目筛，得到复合脱氮助剂。

17、在一些实施例中，所述的a4中乙醇-水混合溶液中乙醇与水的体积比为7:3。

18、在一些实施例中，所述的a4中烘干温度为65-85℃。

19、反应机理：

20、本工艺依托柔性杂化插层脱氮助剂与氢氧化钠溶液协同作用，定向破坏氮化铝水解生成的氢氧化铝致密钝化膜，解除反应传质阻滞。脱氮助剂中，有机硅高沸裂解废渣所含硅氧烷环状结构与羧甲基壳聚糖的羟基、羧基发生原位开环加成键合，生成柔性si-o-c杂化链状结构并稳定锚定于高岭土层间，形成兼具分散、渗透与活化功能的复合作用体系，持续疏松钝化层、强化界面传质，使碱液与氮化铝充分接触并彻底水解反应；反应释放的氨气经吸收转化为副产物，含碱母液循环回用，在温和条件下实现氮化铝高效脱除与碱液高效利用。

21、技术效果：

22、本发明的一种低能耗铝灰碱洗脱氮工艺，本发明与现有技术相比，具有以下显著效果：

23、1、脱氮助剂可高效破除氮化铝表面钝化膜，显著提升脱氮反应彻底性。

24、2、碱液循环利用率高，助剂添加量低且可部分循环，大幅降低处理成本。

25、3、反应条件温和，无需高温高压与长时间反应，有效降低工艺整体能耗。

1.一种低能耗铝灰碱洗脱氮工艺，其操作步骤如下，按照质量份数计：

2.根据权利要求1所述的一种低能耗铝灰碱洗脱氮工艺，其特征在于：所述的s2中氢氧化钠溶液的质量百分比为5-10%。

3.根据权利要求1所述的一种低能耗铝灰碱洗脱氮工艺，其特征在于：所述的s2中脱氮反应温度为40-60℃，时间为60-120min，搅拌速率100-200r/min。

4.根据权利要求1所述的一种低能耗铝灰碱洗脱氮工艺，其特征在于：所述的s2中稀硫酸溶液的质量百分比为5-10wt%。

5.根据权利要求1所述的一种低能耗铝灰碱洗脱氮工艺，其特征在于：所述的s3中过滤采用板框过滤机，过滤压力为0.3-0.5mpa，过滤时间为15-30min。

6.根据权利要求1所述的一种低能耗铝灰碱洗脱氮工艺，其特征在于：所述的s3中脱氮铝灰滤饼经洗涤、干燥后，可作为建筑材料原料。

7.根据权利要求1所述的一种低能耗铝灰碱洗脱氮工艺，其特征在于：所述的s4中当含碱母液中氢氧化钠浓度低于5wt%时，补充10-20份氢氧化钠溶液、0.05-0.1份复合脱氮助剂。

8.根据权利要求1所述的一种低能耗铝灰碱洗脱氮工艺，其特征在于：所述的s2中复合脱氮助剂的制备方法为：

9.根据权利要求8所述的一种低能耗铝灰碱洗脱氮工艺，其特征在于：所述的a4中乙醇-水混合溶液中乙醇与水的体积比为7:3。

10.根据权利要求8所述的一种低能耗铝灰碱洗脱氮工艺，其特征在于：所述的a4中烘干温度为65-85℃。