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、資源的有效利用和經(jīng)濟可持續(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
- 原料準備
二次鋁灰進入暫存?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入打漿槽，利用蒸氨后返回的液體進行打漿，打漿的目的是將鋁灰提前進行潤濕，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行確定。二次鋁灰與液體打漿時加入固氟劑液體，進行打漿固氟過程。
- 催化水解及蒸氨
鋁灰中的氮元素主要以氮化鋁形式存在，因此需要對鋁灰進行催化反應脫氮，脫氮工序反應主要是AlN與H2O接觸反應形成氨氣。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)。反應方程式如下：
氮化鋁反應：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，催化反應越快。在催化反應的末期，通過蒸汽加熱，使其反應充分，反應結(jié)束后，氮化鋁含量低于0.1%。
鋁灰經(jīng)鋁灰打漿槽打漿后，泵送至水解反應釜進行催化水解反應，水解過程采用蒸汽夾套加熱，水解反應釜中鋁灰中的氮化鋁和水反應生成氨氣和氫氧化鋁。待反應結(jié)束后，氮化鋁含量低于1%后，水解液自流進水解液暫存槽，由水解液壓濾泵泵送至水解液壓濾機進行壓濾，壓濾后的水解濾液進入到蒸氨系統(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，由泵送入水解反應釜再次利用。
- 氨氣回收
- 氨吸收制硫酸銨
水解反應釜蒸發(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入到氨氣吸收塔利用酸性溶液進行噴淋脫氨，經(jīng)氨氣吸收塔脫氨后的氣體進入脫酸塔噴淋吸收尾氣達標排放，由于廢氣中含有少量的氫氣，也可以根據(jù)情況進入到干燥裝置或煅燒裝置進行燃燒利用熱量
2NH3+H2SO4 =（NH4）2SO4
- 氨吸收制氨水
水解反應釜蒸發(fā)的含氨廢氣進入到蒸氨塔，水解液也進入蒸氨塔，通過蒸汽加熱將溶液中的氨蒸發(fā)，蒸發(fā)后的氨氣進入氨水生成裝置制備氨水，脫氨凈化后的尾氣達標排放。由于廢氣中含有少量的氫氣，也可以根據(jù)情況進入到干燥裝置或煅燒裝置進行燃燒利用熱量
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。若只進行除氨反沖洗，則利用蒸氨液進行反沖洗即可；若進行洗鹽反沖洗，利用清水進行反沖洗就可以。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入脫氟裝置與加入的脫氟劑反應生成氟化鈣。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，反應轉(zhuǎn)化率99.9%以上。經(jīng)脫氟過濾機過濾后排出氟化鈣濾餅，含鹽濾液再進行濃縮蒸發(fā)結(jié)晶、離心機固液分離、干燥機干燥后，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認證、北美UL、CSA認證。
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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)球磨機球磨、篩分機篩分后在氣力風機作用下進入鋁灰暫存?zhèn)}暫存，然后經(jīng)定量輸送機定量輸出、密封卸料器進入配料機與煅燒后的粉狀物料配料后，經(jīng)進料提升機進入煅燒干燥回轉(zhuǎn)窯進行高溫煅燒，高溫物料經(jīng)冷卻機冷卻后由出料提升機送入球磨機磨至粉狀，在氣力輸送機的作用下進入成品暫存?zhèn)}暫存待包裝。
氣體流程：系統(tǒng)中高溫煙氣由天然氣燃燒形成，高溫煙氣進入煅燒干燥回轉(zhuǎn)窯與物料完成煅燒干燥過程，尾氣夾帶的細小粉末由旋風和袋式除塵器進行兩級除塵后，在系統(tǒng)引風機的作用下進入洗滌塔洗滌凈化達標排空。在此過程中采用爐內(nèi)脫硝SNCR和爐外脫硝SCR裝置使排氣達標 。
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準，在具體設(shè)備上進行了優(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認證、北美UL、CSA認證。
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