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，然而對于目前處理二次鋁灰的工藝，缺乏對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值的物質(zhì)。氮化鋁在水中的分解存在一段時間的誘導(dǎo)期，短時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，而且會污染環(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，降低浸出渣對環(huán)境的危害，另一方面能盡量利用二次鋁灰中鋁元素。
一、水解法二次鋁灰無害化資源化處理成套裝置
----水解+固氟或脫氟+氨處理+除鹽
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。脫氟或固氟根據(jù)產(chǎn)品需要增添。洗鹽與否可據(jù)產(chǎn)品含鹽要求選擇。
- 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、鋁酸鈣原料等對鹽分要求高
- 鋁酸鈣用途：凈水劑、鋁酸鹽水泥、煉鋼除渣劑、精煉劑、阻燃劑、填充劑等對鹽分要求不高。
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，同時泵入定量的新鮮水，調(diào)配成固氟劑液待用。根據(jù)需要，將脫氟劑通過加料斗加入調(diào)配槽，同時泵入定量的新鮮水，調(diào)配成脫氟劑液備用。
- 打漿槽
球磨篩分后的二次鋁灰進(jìn)入打漿槽，利用蒸氨后返回的液體進(jìn)行打漿，打漿的目的是將鋁灰提前進(jìn)行潤濕，并避免粉塵飛揚，便于輸送至水解槽。
- 固氟
根據(jù)客戶的需要可以進(jìn)行固氟過程，以便使氟離子生成氟化鈣沉淀，至于選擇固氟還是脫氟，需要客戶根據(jù)產(chǎn)品最終用戶的需求情況進(jìn)行確定。二次鋁灰與液體打漿時加入固氟劑液體，進(jìn)行打漿固氟過程。
- 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↓
氨蒸發(fā)：NH3·H2O=NH3↑+H2O
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)過冷卻水產(chǎn)生的冷凝液，與水解液一并進(jìn)入雙級蒸氨塔，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，由于廢氣中含有少量的氫氣，也可以根據(jù)情況進(jìn)入到干燥裝置或煅燒裝置進(jìn)行燃燒利用熱量
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，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。由于廢氣中含有少量的氫氣，也可以根據(jù)情況進(jìn)入到干燥裝置或煅燒裝置進(jìn)行燃燒利用熱量
氨吸收：NH3↑+H2O=NH3·H2O
- 反沖洗過濾除氨洗鹽裝置
將水解后的料漿輸送至過濾裝置，并利用蒸氨液或清水反沖洗，目的是將水解液與鋁灰濾渣分離出來，并通過反沖洗使濾渣中不含有氨和鹽。此裝置可以根據(jù)客戶產(chǎn)品要求選擇除氨反沖洗，洗鹽反沖洗。若只進(jìn)行除氨反沖洗，則利用蒸氨液進(jìn)行反沖洗即可；若進(jìn)行洗鹽反沖洗，利用清水進(jìn)行反沖洗就可以。二者選其一就能實現(xiàn)目的
- 脫氟
產(chǎn)品對鹽分要求較高的，且需要脫氟的，需要進(jìn)行洗鹽處理，此過程不需要固氟處理。將反沖洗過濾裝置洗鹽后的過濾液進(jìn)入脫氟裝置與加入的脫氟劑反應(yīng)生成氟化鈣。鋁灰漿中的可溶性氟離子與CaCl2生成CaF2 沉淀，從而使液體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。若采用固氟裝置的，不需要采用脫氟裝置。
- 高鋁料
過濾洗鹽后的鋁灰濾渣就是高鋁料，可濕態(tài)外賣或烘干后外賣，根據(jù)下游客戶用途需求定。一般情況下需要高鋁料的對含鹽量要求較高，需要進(jìn)行過濾洗鹽。如客戶對含鹽量要求不高，可不洗鹽。
1.3、系統(tǒng)優(yōu)勢特點
- 建議客戶選擇高鋁料+除鹽工藝路線，以便根據(jù)最終用戶需求產(chǎn)出不同的產(chǎn)品。
- 濕法水解能夠?qū)X灰中的氮化鋁全部水解，經(jīng)過添加洗鹽過程可獲得無鹽產(chǎn)品，滿足最終客戶的使用要求。
- 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)的不全部水解的現(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，實現(xiàn)了自動運行。
- 系統(tǒng)采用密封結(jié)構(gòu)以及全負(fù)壓運行，保證了現(xiàn)場無粉塵外泄且保證了現(xiàn)場無異味。
- 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吸收結(jié)構(gòu)，吸收效率高，動力消耗低。
- 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。
- 采用多級除塵，多級洗滌吸收排放達(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，能夠滿足歐盟CE認(rèn)證、北美UL、CSA認(rèn)證。
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二、煅燒法二次鋁灰無害化資源化處理成套裝置
--本裝置適用于對鹽含量要求不高的用戶
2.1 工藝流程示意
注：高鋁料用途：耐火材料、精密鑄造、水泥、磨料、免燒磚、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。
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)入配料機(jī)與煅燒后的粉狀物料配料后，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，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，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。在此過程中采用爐內(nèi)脫硝SNCR和爐外脫硝SCR裝置使排氣達(dá)標(biāo) 。
2.3系統(tǒng)優(yōu)勢特點
- 本裝置符合國家關(guān)于危險廢棄物的處理標(biāo)準(zhǔn)，在具體設(shè)備上進(jìn)行了優(yōu)化。
- 本裝置利用高溫煅燒使氮化鋁分解為氮氣排出。采用固氟劑將氟離子固氟。利用氧化鈣或石灰石將剛玉轉(zhuǎn)換成活性氧化鋁，從而使產(chǎn)品成為鋁酸鈣
- 本裝置可以根據(jù)客戶需要在煅燒前增加洗鹽裝置，提高產(chǎn)品品質(zhì)。
- 本系統(tǒng)采用負(fù)壓操作，無揚塵無異味逸出，生產(chǎn)環(huán)境良好。
- 設(shè)備占地面積小，投資少，自動化程度高。
- 公司所提供產(chǎn)品，能夠滿足歐盟CE認(rèn)證、北美UL、CSA認(rèn)證。
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