二次鋁灰無害化資源化處理成套裝置
概述
根據(jù)《國家危險(xiǎn)廢物名錄》規(guī)定：鋁電解過程中電解槽維修及廢棄產(chǎn)生的廢渣、鋁火法冶煉過程中產(chǎn)生的初煉爐渣、鋁電解過程中產(chǎn)生的鹽渣和浮渣、鋁火法冶煉過程中產(chǎn)生的易燃性撇渣四種廢渣屬于HW48有色金屬冶煉廢物。因此鋁灰的回收及利用對(duì)環(huán)境保護(hù)、資源的有效利用和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義，然而對(duì)于目前處理二次鋁灰的工藝，缺乏對(duì)鋁灰中鹽溶劑的回收及氮化鋁的處理及利用，二次鋁灰中氮化鋁在潮濕環(huán)境中會(huì)分解釋放氨氣，污染環(huán)境，但氮化鋁是二次鋁灰中具有較高利用價(jià)值的物質(zhì)。氮化鋁在水中的分解存在一段時(shí)間的誘導(dǎo)期，短時(shí)間或低溫度洗滌鋁灰并不能使氮化鋁有效的分解。由于目前采用酸直接處理二次鋁灰或?qū)⒍武X灰用水短時(shí)間洗滌后再采用酸處理，這兩種方法氮化鋁的分解量都很低，對(duì)氮化鋁的利用困難。二次鋁灰中的鹽和氮化鋁均是一種可用的資源，若不加以回收利用，不僅造成資源浪費(fèi)，而且會(huì)污染環(huán)境。二次鋁灰無害化處理利用，一方面能回收二次鋁灰中鹽溶劑和氮元素，降低浸出渣對(duì)環(huán)境的危害，另一方面能盡量利用二次鋁灰中鋁元素。
一、濕法二次鋁灰無害化資源化處理成套裝置
----水解+固氟+除鹽+氨處理
1.1 工藝流程簡圖
注：
- 業(yè)主可根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈需要配置。
- 高鋁料用途：耐火材料、精密鑄造、水泥、磨料、免燒磚陶瓷、建筑材料、凈水劑、鋁酸鈣原料等。
- 鋁酸鈣用途：凈水劑、鋁酸鹽水泥、煉鋼除渣劑精煉劑、阻燃劑、填充劑等。
1.2工藝流程簡述
- 原料準(zhǔn)備
二次鋁灰進(jìn)入暫存?zhèn)}待用；催化劑為液體成品，廠外運(yùn)輸直接放入催化劑調(diào)配槽待用；將固氟劑通過加料斗加入調(diào)配槽，同時(shí)泵入定量的新鮮水，調(diào)配成固氟劑液待用。
- .洗鹽固氟除鹽
二次鋁灰與水打漿后進(jìn)入水洗機(jī)進(jìn)行洗鹽，清洗液經(jīng)過濾機(jī)固液分離后，清液進(jìn)入固氟槽與加入的固氟劑反應(yīng)生成氟化鈣。鋁灰中的可溶性氟離子與CaCl2生成CaF2 沉淀，從而使鋁灰中的氟離子得以去除，成為無氟溶液，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率99.9%以上。經(jīng)脫氟過濾機(jī)過濾后排出氟化鈣濾餅，含鹽濾液再進(jìn)行濃縮蒸發(fā)結(jié)晶、離心機(jī)固液分離、干燥機(jī)干燥后，得到固體干燥鹽，經(jīng)過干燥過程的鹽可以至冶煉廠進(jìn)行利用。
- 催化水解及蒸氨
鋁灰中的氮元素主要以氮化鋁形式存在，因此需要對(duì)鋁灰進(jìn)行催化反應(yīng)脫氮，脫氮工序反應(yīng)主要是AlN與H2O接觸反應(yīng)形成氨氣。所生成的氨氣被水溶液吸收形成氨水，少量氨氣從水溶液中逸出而揮發(fā)。反應(yīng)方程式如下：
氮化鋁反應(yīng)：AlN+3H2O=NH3↑+Al(OH)3↓ AlN反應(yīng)率99.2%
氨蒸發(fā)：NH3·H2O=NH3↑+H2O 反應(yīng)率99.99%
影響氮化鋁水解的主要因素為溫度，隨著溫度逐漸升高，催化反應(yīng)越快。在催化反應(yīng)的末期，通過蒸汽加熱，使其反應(yīng)充分，反應(yīng)結(jié)束后，氮化鋁含量低于0.1%。
鋁灰經(jīng)鋁灰打漿槽打漿后，泵送至水解反應(yīng)釜進(jìn)行催化水解反應(yīng)，水解過程采用蒸汽夾套加熱，水解反應(yīng)釜中鋁灰中的氮化鋁和水反應(yīng)生成氨氣和氫氧化鋁。待反應(yīng)結(jié)束后，氮化鋁含量低于1%后，水解液自流進(jìn)水解液暫存槽，由水解液壓濾泵泵送至水解液壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，壓濾后的水解濾液進(jìn)入到蒸氨系統(tǒng)蒸氨。壓濾過程完成后濕高鋁料用新鮮水進(jìn)行反洗清洗，清洗后的清洗液暫存至水解渣清洗液暫存槽，由泵送入水解反應(yīng)釜再次利用。
- 氨氣回收
- 氨吸收制硫酸銨
水解反應(yīng)釜蒸發(fā)的含氨廢氣經(jīng)過冷凝水產(chǎn)生的冷凝液，與脫氟后的水解液一并通入二級(jí)蒸氨塔，通過蒸汽加熱將溶液中的氨蒸發(fā)。蒸發(fā)后的氨氣進(jìn)入硫酸銨生成裝置通過循環(huán)噴淋硫酸吸收制備硫酸銨。少量未吸收的氨氣進(jìn)入到氨氣吸收塔利用酸性溶液進(jìn)行噴淋脫氨，經(jīng)氨氣吸收塔脫氨后的氣體進(jìn)入脫酸塔噴淋吸收尾氣達(dá)標(biāo)排放。也可以根據(jù)情況進(jìn)入到干燥裝置或煅燒裝置進(jìn)行利用
2NH3+H2SO4 =（NH4）2SO4
- 氨吸收制氨水
水解反應(yīng)釜蒸發(fā)的含氨廢氣進(jìn)入到蒸氨塔，脫氟后的水解液也進(jìn)入蒸氨塔，通過蒸汽加熱將溶液中的氨蒸發(fā)，蒸發(fā)后的氨氣進(jìn)入氨水生成裝置制備氨水，脫氨凈化后的尾氣達(dá)標(biāo)排放。也可以根據(jù)情況進(jìn)入到干燥裝置或煅燒裝置進(jìn)行利用
氨吸收：NH3↑+H2O=NH3·H2O 反應(yīng)率99.99%
- 高鋁料
- 壓濾清洗后的高鋁料可濕態(tài)外賣或烘干后外賣，根據(jù)下游客戶用途需求定。
- 高鋁料焙燒制鋁酸鈣
水解壓濾后高鋁料與生石灰/石灰石按照預(yù)定比例混合均勻，再將混合料粉末預(yù)處理后進(jìn)入到煅燒窯中進(jìn)行煅燒，最后將煅燒后的物料熱冷卻后磨粉篩選得到成品鋁酸鈣粉。煅燒后的物料冷卻過程中進(jìn)行熱回收以便進(jìn)行節(jié)能。
1.3、系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)
- 濕法水解能夠?qū)X灰中的氟離子及可溶性鹽分分離出來，相比于火法處理可獲得合格的鋁灰渣
- 加熱水解滿足水解條件，避免常規(guī)不加熱水解可能出現(xiàn)的現(xiàn)象
- 液體余熱得到回用，能耗較低
- 系統(tǒng)設(shè)備均為常規(guī)設(shè)備，操作簡單，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)運(yùn)行
- 系統(tǒng)采用密封結(jié)構(gòu)以及全負(fù)壓運(yùn)行，保證了現(xiàn)場(chǎng)無粉塵外泄且保證了現(xiàn)場(chǎng)無異味。
- 水解過程釋放的氣體全負(fù)壓密閉結(jié)構(gòu)內(nèi)輸送，減少了系統(tǒng)氣體處理量
- 氨吸收裝置采用逆流多級(jí)吸收結(jié)構(gòu)，吸收效率高，動(dòng)力消耗低。
- 水解后的鋁灰渣根據(jù)需要可進(jìn)行干燥或可深加工成為鋁酸鈣產(chǎn)品
- 采用多級(jí)除塵，多級(jí)洗滌吸收排放達(dá)到環(huán)保要求。
- 設(shè)備占地面積小，投資少。
- 公司所提供產(chǎn)品，能夠滿足CE認(rèn)證、UL、CSA認(rèn)證。
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二、火法二次鋁灰無害化資源化處理成套裝置
---煅燒+固氟+除鹽
2.1 工藝流程示意
2.2工藝流程簡述
物料流程：二次鋁灰經(jīng)球磨機(jī)球磨、篩分機(jī)篩分后在氣力風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入鋁灰暫存?zhèn)}暫存，然后經(jīng)定量輸送機(jī)定量輸出、密封卸料器進(jìn)入鋁灰打漿槽與水、氨抑制劑攪拌成漿（氨抑制劑防止氮化鋁水解），再進(jìn)入連續(xù)洗鹽機(jī)多級(jí)逆流清洗成為濃鹽水，濃鹽水再加入固氟劑將水中氟化鈉氟化鉀反應(yīng)制成氟化鈣并由除氟過濾機(jī)濾出氟化鈣，無氟鹽水進(jìn)入鹽水暫存槽后，由輸送泵輸送至冷卻機(jī)結(jié)片出鹽；由連續(xù)洗鹽機(jī)過濾出的無氟無鹽濾渣進(jìn)入配料機(jī)配料后，經(jīng)進(jìn)料提升機(jī)進(jìn)入煅燒干燥回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行高溫煅燒（濾渣不含鹽，窯內(nèi)不粘壁不損壞窯內(nèi)襯），高溫物料經(jīng)冷卻機(jī)冷卻后由出料提升機(jī)送入球磨機(jī)磨至粉狀，最后在氣力輸送機(jī)的作用下進(jìn)入成品暫存?zhèn)}暫存待包裝。
氣體流程：系統(tǒng)中高溫?zé)煔庥商烊粴馊紵纬?，高溫?zé)煔膺M(jìn)入煅燒干燥回轉(zhuǎn)窯與物料完成煅燒干燥過程，尾氣夾帶的細(xì)小粉末由旋風(fēng)和袋式除塵器進(jìn)行兩級(jí)除塵后，在系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入洗滌塔洗滌凈化達(dá)標(biāo)排空。
2.3系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)
- 本裝置符合國家關(guān)于危險(xiǎn)廢棄物的處理標(biāo)準(zhǔn)，在具體設(shè)備上進(jìn)行了優(yōu)化。
- 鋁灰打漿槽采用氨抑制劑阻止鋁灰中氮化鋁在打漿過程中水解釋放氨氣，無需單獨(dú)處理氨氣，氨水解抑制劑為常規(guī)化工產(chǎn)品，容易購買。打漿過程中采用負(fù)壓抽吸結(jié)構(gòu)，排氣作為煅燒窯的助燃空氣
- 采用自動(dòng)連續(xù)多級(jí)逆流洗滌，將鋁灰渣與鹽分分離，鹽水濃度大大提高，減少了濃縮蒸發(fā)過程的能量消耗
- 氟離子形成氟化鈣后可以單獨(dú)排出，作為一種產(chǎn)品單獨(dú)售賣，不影響后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量以及鹽水質(zhì)量。
- 預(yù)先洗鹽，保證濾渣含鹽不超標(biāo)，確保煅燒干燥回轉(zhuǎn)煅燒窯不會(huì)因?yàn)辂}分高而粘壁導(dǎo)致結(jié)疤結(jié)壁從而堵塞通道，確保煅燒窯連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
- 煅燒前濾渣已除鹽脫氟凈化處理，煅燒尾氣無需龐大復(fù)雜的尾氣處理設(shè)備，大大降低設(shè)備投資及尾氣處理成本，僅需脫硝除塵即可達(dá)標(biāo)。
- 專業(yè)設(shè)計(jì)的冷卻機(jī)，可利用鹽水給冷卻機(jī)冷卻降溫，利用煅燒出來的物料的余熱將水分蒸發(fā)，從而將鹽分單獨(dú)排出，省去復(fù)雜的濃縮蒸發(fā)結(jié)晶除鹽設(shè)備。
- 本系統(tǒng)全密封結(jié)構(gòu)，無揚(yáng)塵無異味逸出，生產(chǎn)環(huán)境良好。
- 設(shè)備占地面積小，投資少，自動(dòng)化程度高。
- 公司所提供產(chǎn)品，能夠滿足CE認(rèn)證、UL、CSA認(rèn)證。
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