一种用于综合利用二次铝灰的方法及系统与流程

1.本发明涉及二次铝灰处理技术领域，具体涉及一用于综合利用二次铝灰的方法及系统。


背景技术：

2.目前，二次铝灰是利用含铝高的一次铝灰回收金属铝的冶炼过程产生的，其成分中大部分都是含铝的化合物。二次铝灰作为一次铝灰提铝后的剩余物，由于国内至今缺乏经济成熟的技术。目前，对二次铝灰的综合利用率较低，大多是直接使用填埋或堆积的方式处理铝灰，其中大量氮化铝、碳化铝具有反应性，可溶性氟化物具有毒性，导致空气、土壤、地下水等环境污染问题。
3.二次铝灰的处置方法主要分火法工艺、湿法工艺，火法 湿法工艺。火法处理工艺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。火法主要是生产耐火材料、陶瓷材料、建筑材料等。以火法制备铝酸钙为例，投资和能耗较高，应用场景少，附加值低。湿法工艺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。湿法主要是生产氧化铝、净水剂等。以制备净水剂为例，由于铝加工行业二次铝灰中铝以α-al2o3为主，性质稳定，酸浸效率低。火法 湿法工艺主要是生产棕刚玉、人造沸石等。此法投资和能耗较高。
4.综上，现有技术中对二次铝灰的处理过程中，存在着能耗高，附加值低，综合利用度低的问题，亟待研发一种新的综合利用二次铝灰的方法。


技术实现要素：

5.为此，本发明提供一种用于综合利用二次铝灰的方法及系统。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.本发明实施例提供一种用于综合利用二次铝灰的方法，所述方法包括以下步骤：
8.将二次铝灰进行多次水洗、压滤，获得水洗滤液、二次铝灰滤渣和回收气体；
9.利用水泥窑余热锅炉前的高温烟气烘干所述二次铝灰滤渣，得到干灰；
10.将所述回收气体经多级逆流水洗脱氨塔，获得氨水和可燃气体；
11.将所述干灰输送至水泥窑分解炉或烟室进行分解，所述氨水用于水泥窑sncr脱硝系统或scr脱硝系统，所述可燃气体供水泥窑分解炉燃烧；
12.所述水洗滤液蒸发结晶、离心分离，获得结晶盐，所述结晶盐作为熔炼剂。
13.本发明的一个实施例中，所述二次铝灰水洗过程中，二次铝灰经多级水洗，每级水洗过程中，水和二次铝灰的液固比为2.5-5，水洗时间为1-2h。
14.本发明的一个实施例中，所述烘干的温度为300-400℃。
15.本发明的一个实施例中，所述干灰在水泥窑内的处理的温度为1300-1500℃，停留时间大于30min。
16.本发明实施例还提供一种用于综合利用二次铝灰的系统，所述系统包括水洗压滤
装置、脱氨塔、烘干装置、蒸发结晶装置以及水泥窑；其中，所述水洗压滤装置分别与所述蒸发结晶装置、烘干装置以及脱氨塔连接；
17.所述水泥窑分别与所述蒸发结晶装置、烘干装置和脱氨塔连接。
18.本发明的一个实施例中，所述水洗压滤装置包括多个水洗罐和多个压滤机，所述水洗罐与压滤机连接。
19.本发明的一个实施例中，所述水洗压滤装置与所述蒸发结晶装置之间还设有混凝沉淀池及纤维过滤器。
20.本发明的一个实施例中，所述蒸发结晶装置还包括蒸发器和离心机，所述蒸发器与离心机连接。
21.本发明的一个实施例中，所述蒸发器采用单效蒸发器、多效蒸发器或mvr。
22.本发明具有如下优点：
23.本次发明的二次铝灰的综合利用方法利，其通过水泥窑系统协同处置二次铝灰的方法。该工艺先对二次铝灰进行处理，主要是水洗脱盐，满足进入水泥窑要求后，作为水泥原料，替代铝质原料。水洗产生的氨气、氢气、甲烷经脱氨后作为水泥窑的燃料，脱下来的氨气制成氨水，可以作为水泥窑脱硝系统的脱硝剂。水洗产生的滤液经蒸发结晶后形成的结晶盐可以作为盐熔剂回到二次铝灰的产生单位。二次铝灰的处置过程，实现了二次铝灰的资源化。
24.另外，水洗只在常温条件下进行盐的高效脱除，不需要很高的脱氨率，未完全反应的氮化铝和炭化铝、单质铝，在水泥窑高温下，会自动生成氧化铝、氮气等无害成分。本发明的方法，其路线合理，实现了二次铝灰的资源化，价值较高。
25.本发明的方法中水洗产生的氨气与甲烷、氢气分离后分别用于脱硝和燃料，可防止混合气直接进入水泥窑燃烧产生氮氧化物。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
27.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
28.图1为本发明实施例提供的本发明提供的一种用于综合利用二次铝灰的系统组成示意图。
具体实施方式
29.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做
出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.实施例1
31.本实施例提供一种用于综合利用二次铝灰的方法，该方法包括以下步骤：
32.步骤一、二次铝灰的水洗压滤
33.将二次铝灰由灰仓经定量给料阀导入带有搅拌装置的多级封闭水洗罐，每个水洗罐后连接一个压滤机，形成具有多个水洗罐和多个压滤机的多级逆流水洗压滤系统；其中，第一级压滤机排出的滤液去蒸发结晶装置，第二压滤机的产生的滤液返回第一级水洗罐，第三压滤机产生的滤液返回第二级水洗罐，依次类推，由通过最后一级水洗罐进行补水。经过多级逆流水洗压滤获得二次铝灰滤渣和滤液。
34.二次铝灰水洗压滤过程中，水与二次铝灰的液固比控制在2.5-5，每级水洗罐的水洗停留时间控制在1-2h，无需加温加压。通过水洗会将二次铝灰中的一部分金属铝、氮化铝、碳化铝分解掉，同时产生氨气、氢气、甲烷等回收气体，由风机从水洗罐产气口收集可燃气体。经过水洗后，可溶性氯、氟、钾、钠进入滤液中，即实现可溶性盐脱除，可溶性盐的脱除率在98％及以上。
35.步骤二、二次铝灰滤渣烘干
36.将步骤一中获得水洗产生的滤渣输送至烘干机，烘干采用滚筒烘干机，其中，滚筒入口设置旋切装置，对滤渣进行破碎，同时，在滚筒内设置抄板。
37.其中，烘干机的加热介质采用水泥窑余热锅炉前的高温烟气，高温烟气温度为300-400℃，高温烟气直接与滤渣充分接触换热，换热后，排出的低温废气温度在150-200℃，低温废气再进入水泥窑的布袋除尘器中，经布袋除尘器进一步处理。经过烘干后，二次铝灰的滤渣含水率由30～50％烘干至滤渣的含水量为1％-3％，得到二次铝灰干灰。二次铝灰干灰经气力输送至进入水泥窑窑尾烟室或分解室。
38.步骤三、回收气体脱氨处理
39.将步骤一收集的回收气体进行脱氨处理，水洗产生的氨气、甲烷和氢气等回收气体进入多级逆流水洗脱氨塔，制成20％浓度氨水，并将脱氨后的可燃气体进行回收。
40.脱氨后回收的可燃气体作为燃料送入水泥窑的窑尾分解炉进行燃烧。氨水输送至水泥窑sncr脱硝系统中，喷入窑尾分解炉，或者将氨水送入水泥窑scr脱硝系统中，经氨水蒸发器，通过空气稀释后再进入scr脱硝喷氨格栅。
41.步骤四、水泥窑协同
42.将步骤二获得的二次铝灰干灰，通过气力定量输送至水泥窑的分解炉或烟室，作为水泥窑的原料，二次铝灰加入水泥窑量，可根据水泥窑需铝量进行投加。水泥窑中物料温度保持在1300-1500℃，停留时间大于30min。将二次铝灰中的金属铝、氮化铝、碳化铝分解成氧化铝、氮气、二氧化碳、水等，
43.步骤五、水洗滤液蒸发结晶
44.将步骤一中第一级压滤机排出的水洗滤液先后进入混凝沉淀池及纤维过滤器进行处理，处理后的滤液，其硬度小于200mg/l，悬浮物小于20mg/l后，将处理后的滤液进一步引入蒸发结晶装置进行蒸发结晶，蒸发结晶装置采用的蒸汽来自水泥窑系统余热锅炉产生的蒸汽。其中，蒸发结晶可采用单效蒸发器、多效蒸发器、mvr等。
45.经蒸发结晶后，获得浓缩液，浓缩滤液再经过离心机离心，离心分离后，获得结晶
盐的含水率小于5％，该结晶盐可作为熔炼剂，返回铝灰产生单位，循环使用。蒸发结晶装置产生的冷凝液返回到水洗最后一级水洗罐用作补水。
46.如图1所示，本发明提供的一种用于综合利用二次铝灰的系统，该系统包括水洗压滤装置、脱氨塔、烘干装置、蒸发结晶装置以及水泥窑；其中，水洗压滤装置分别与蒸发结晶装置、烘干装置以及脱氨塔连接；水泥窑分别与蒸发结晶装置、烘干装置和脱氨塔连接。烘干装置采用滚筒烘干机，其中，在烘干机的滚筒入口设置旋切装置，在滚筒内设置抄板，抄板的作用是促进铝灰运动防止板结，旋切装置可对二次铝灰滤渣进行破碎。
47.其中，水洗压滤装置包括多个水洗罐和多个压滤机，水洗罐与压滤机连接，例如第一级水洗罐连接第一级压滤机，第二级水洗罐连接第二级压滤机，第三级水洗罐和第三级压滤机连接，依次类推，第二压滤机的滤液返回至第一水洗罐，第三压滤机的滤液返回至第二水洗罐，最后一级水洗罐进行补水。
48.本发明的烘干装置取自水泥窑余热锅炉入口的300-400℃高温废气，换热后排出的低温废气温度在150-200℃，再利用布袋除尘器处理，避免了含湿烟气对水泥窑烟气布袋除尘产生的影响。
49.其中，水洗压滤装置与蒸发结晶装置之间还设有混凝沉淀池及纤维过滤器，水洗压滤装置处理后的滤液先进入到混凝沉淀池及纤维过滤器进行处理，处理后的滤液再进入到蒸发结晶装置中进行蒸发结晶。具体的，蒸发结晶装置还包括蒸发器和离心机，蒸发器采用单效蒸发器、多效蒸发器或mvr，蒸发器与离心机连接，经过蒸发器处理后获得浓缩液，浓缩液再进一步经过离心机离心，获得结晶盐，结晶盐可以作为熔炼剂，进一步返回铝灰产生单位再次循环利用。经蒸发结晶装置处理后的冷凝水可进一步输送到水洗压滤装置中循环使用。
50.本发明中，水泥窑为现有水泥窑，其包括预热器、分解炉、烟室、回转窑、篦冷机、余热锅炉和除尘器；制备水泥的过程中，正常水泥物料走向：水泥生料
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预热器、分解炉
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烟室
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回转窑
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篦冷机
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熟料；正常水泥烟气的走向：回转窑
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分解炉
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预热器
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余热锅炉
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除尘器；正常熟料冷却烟气的走向：篦冷机
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余热锅炉
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除尘器。
51.本发明的用于综合利用二次铝灰的系统，通过与水泥窑协同，与单独处置二次铝灰比较，成本低、附加值高，节约投资和能耗。
52.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。