一种二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝灰处理工艺技术领域，具体涉及一种二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂及其制备方法。

背景技术

二次铝灰是一次铝灰回收金属铝后的残渣，通常呈松散的小颗粒或尘粒状，主要由金属铝及其氧化物、氮化铝、碳化铝、其它金属氧化物、无机盐和电解质等组成。由于缺乏低成本、规模化、相对成熟的处理技术，就地填埋和堆积仍是目前二次铝灰的主要处理方法。二次铝灰中AIN在潮湿的环境下易产生具有刺激性气味的氨气，以及溶解在水中易导致氨氮团聚现象是铝灰被列为危险固体废弃物的主要原因之一。

二次铝灰中AIN主要以单独针状或大颗粒块状形式存在。一般而言，二次铝灰粒径越小AIN含量越高。AIN有较高的反应活性，除了可与水反应释放出氨气之外，在高温下AIN可以氧化生成Al

煅烧法在二次铝灰处理中已经成为较为成熟的工艺，但是扔存在以下问题：首先，在高温煅烧过程中，大气中O

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术中二次铝灰脱氮固氟处理时ALN反应不完全以及F离子容易返溶的问题，提供一种二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂，按重量百分比由过氧化钙5-25％、高岭土55-75％和纯碱5-20％组成，其中，纯碱由10-30％的超细粉和70-90％的粗粉组成。

作为本发明一种二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂的进一步优化：所述纯碱由20-30％的超细粉和70-80％的粗粉组成。

作为本发明一种二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂的进一步优化：脱氮固氟剂由分开包装的脱氮固氟剂A料和脱氮固氟剂B料组成，脱氮固氟剂A料为纯碱超细粉，脱氮固氟剂B料为过氧化钙、高岭土和纯碱粗粉的混合物。

作为本发明一种二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂的进一步优化：所述纯碱超细粉的粒径为1-5μm。

作为本发明一种二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂的进一步优化：所述纯碱粗粉的粒径为0.15-0.25mm。

作为本发明一种二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂的进一步优化：所述高岭土的粒径为0.05-0.1mm。

作为本发明一种二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂的进一步优化：所述过氧化钙的粒径为0.1-0.5mm。

一种二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂的制备方法，按以下重量百分比取过氧化钙5-25％、高岭土55-75％和纯碱5-20％，取纯碱原料中的10-30％经超细粉碎成粒径为1-5μm的超细粉，作为脱氮固氟剂A料；取过氧化钙、高岭土以及剩余纯碱混合后，粉碎至50-100目，作为脱氮固氟剂B料。

一种二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂的制备方法，按以下重量百分比取过氧化钙5-25％、高岭土55-75％和纯碱5-20％，取纯碱原料中的10-30％经超细粉碎成粒径为1-5μm的超细粉，作为脱氮固氟剂A料；取过氧化钙粉碎至粒径为0.1-0.5mm的粉体，取高岭土粉碎至粒径为0.05-0.1mm的粉体，剩余纯碱粉碎至粒径为0.15-0.25mm的粉体，将上述三种粉体混合均匀后，作为脱氮固氟剂B料。

作为上述二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂的制备方法的进一步优化：高岭土粉体通过以下方法制备得到：先将高岭土粉碎至粒径≤2mm，粉碎后的高岭土转移至回转式烘干炉内进行烘干，烘干温度控制在60～110℃，烘干后的高岭土含水量≤5％，最后将烘干后的高岭土输入磨粉机中加工成粒径为0.05-0.1mm的高岭土粉。

本发明具有以下有益效果：

一、本发明的脱氮固氟剂中含有过氧化钙，过氧化钙高温下分解产生氧化钙和氧气，其中，氧化钙能与铝灰中的氧化铝结合成为铝酸钙，铝酸钙中的氧化铝可通过碱液溶出。同时，通过氧化钙的产生，能够调节煅烧体系的钙比，使氧化钙、氟化钠以及二氧化硅反应生成钠氟结合物NaF-2CaO-SiO

二、本发明的脱氮固氟剂中含有不同粒度的碳酸钠，其中，碳酸钠粗粉与铝灰混搅后，高温下碳酸钠分解为氧化钠，氧化钠能够调节煅烧体系的碱比，由于煅烧过程中氧化铝的含量会动态变化，碳酸钠逐步分解出来的氧化钠能够满足煅烧体系的碱比动态调节，更利于促使钠氟结合物NaF-2CaO-SiO

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容并不局限于下面的实施例。

<脱氮固氟剂>

按重量百分比由过氧化钙5-25％、高岭土55-75％和纯碱5-20％组成。

其中，纯碱由10-30％的超细粉和70-90％的粗粉组成。更进一步地，纯碱由20-30％的超细粉和70-80％的粗粉组成。

本发明的脱氮固氟剂在使用时，并非完全混合在一起，具体地，脱氮固氟剂由分开包装的脱氮固氟剂A料和脱氮固氟剂B料组成，脱氮固氟剂A料为纯碱超细粉，脱氮固氟剂B料为过氧化钙、高岭土和纯碱粗粉的混合物。

各原料的粒径要求如下：纯碱超细粉的粒径为1-5μm。纯碱粗粉的粒径为0.15-0.25mm。高岭土的粒径为0.05-0.1mm。过氧化钙的粒径为0.1-0.5mm。

需要说明的是，纯碱粗粉、高岭土以及过氧化钙粉体的粒径只是较为合适的粒径，在实际使用过程中，可以进行调整。但是纯碱超细粉的粒径是重要要，需要在上述规定的粒径内使用。

<脱氮固氟剂的制备方法>

以下为本发明脱氮固氟剂的两种具体制备方法，技术细节上有所不同：

第一种方法：

一种二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂的制备方法，按以下重量百分比取过氧化钙5-25％、高岭土55-75％和纯碱5-20％，取纯碱原料中的10-30％经超细粉碎成粒径为1-5μm的超细粉，作为脱氮固氟剂A料；取过氧化钙、高岭土以及剩余纯碱混合后，粉碎至50-100目，作为脱氮固氟剂B料。

第二种方法：

一种二次铝灰综合处理用脱氮固氟剂的制备方法，按以下重量百分比取过氧化钙5-25％、高岭土55-75％和纯碱5-20％，取纯碱原料中的10-30％经超细粉碎成粒径为1-5μm的超细粉，作为脱氮固氟剂A料；取过氧化钙粉碎至粒径为0.1-0.5mm的粉体，取高岭土粉碎至粒径为0.05-0.1mm的粉体，剩余纯碱粉碎至粒径为0.15-0.25mm的粉体，将上述三种粉体混合均匀后，作为脱氮固氟剂B料。

其中高岭土粉体由以下方法制备得到：先将高岭土粉碎至粒径≤2mm，粉碎后的高岭土转移至回转式烘干炉内进行烘干，烘干温度控制在60～110℃，烘干后的高岭土含水量≤5％，最后将烘干后的高岭土输入磨粉机中加工成粒径为0.05-0.1mm的高岭土粉。

<脱氮固氟剂的使用方法>

S1、铝灰成分检测

先对铝灰的成分进行检测，获得待处理二次铝灰的成分数据，然后根据二次铝灰中的成分确定脱氮固氟剂中各原料的重量比。

S2、配料

将二次铝灰与脱氮固氟剂按100:(5-10)的质量比混合，得到混合物；

S3、混磨

将混合物料加入球磨机内，进行充分研磨粉碎，得到粒径为100-200目的粉料；

S4、高温焙烧

将混磨后的粉料加入高温炉内，在900-1300℃下、氧化性气氛内进行高温焙烧1-3h，焙烧结束后冷却至室温，得到煅烧渣。

<实施例1>

S1、铝灰成分检测

先对铝灰的成分进行检测，获得待处理二次铝灰的成分数据，然后根据二次铝灰中的成分确定脱氮固氟剂中各原料的重量比。

经检测铝灰中主要元素的重量百分比含量如下所示：

铝灰的主要物质为氧化铝、氮化铝、MgAL

本次脱氮固氟剂的组成确定为：过氧化钙20％、高岭土70％和纯碱10％组成，其中，纯碱由30％的超细粉和70％的粗粉组成。

S2、配料

将二次铝灰与脱氮固氟剂按100:5的质量比混合，得到混合物；

S3、混磨

将混合物料加入球磨机内，进行充分研磨粉碎，得到粒径为200目的粉料；

S4、高温焙烧

将混磨后的粉料加入高温炉内，在1100℃下、氧化性气氛内进行高温焙烧2h，焙烧结束后冷却至室温，得到煅烧渣。

对制得的焙烧产物的成分进行测试，经检测铝灰中N元素的重量百分比含量为0.12％，计算脱氮率，脱氮率的计算方法如下：

脱氮率＝(二次铝灰氮含量-煅烧渣氮含量)/二次铝灰氮含量；

经计算，脱氮率为98.2％，具有较好的脱氮效果。

通过稀碱液对煅烧渣进行溶出处理，检测溶出液中氟离子的含量16.7mg/L，低于于GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》标准中氟离子的浓度限值，具有优良的固氟效果。

<实施例2>

S1、铝灰成分检测

先对铝灰的成分进行检测，获得待处理二次铝灰的成分数据，然后根据二次铝灰中的成分确定脱氮固氟剂中各原料的重量比。

经检测铝灰中主要元素的重量百分比含量如下所示：

铝灰的主要物质为氧化铝、氮化铝、MgAL

本次脱氮固氟剂的组成确定为：过氧化钙25％、高岭土55％和纯碱20％组成，其中，纯碱由20％的超细粉和80％的粗粉组成。

S2、配料

将二次铝灰与脱氮固氟剂按100:10的质量比混合，得到混合物；

S3、混磨

将混合物料加入球磨机内，进行充分研磨粉碎，得到粒径为100目的粉料；

S4、高温焙烧

将混磨后的粉料加入高温炉内，在1000℃下、氧化性气氛内进行高温焙烧2.5h，焙烧结束后冷却至室温，得到煅烧渣。

对制得的焙烧产物的成分进行测试，经检测铝灰中N元素的重量百分比含量为0.18％，计算脱氮率，脱氮率的计算方法如下：

脱氮率＝(二次铝灰氮含量-煅烧渣氮含量)/二次铝灰氮含量；

经计算，脱氮率为97.9％，具有较好的脱氮效果。

通过稀碱液对煅烧渣进行溶出处理，检测溶出液中氟离子的含量12.6mg/L，低于于GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》标准中氟离子的浓度限值，具有优良的固氟效果。

<实施例3>

S1、铝灰成分检测

先对铝灰的成分进行检测，获得待处理二次铝灰的成分数据，然后根据二次铝灰中的成分确定脱氮固氟剂中各原料的重量比。

经检测铝灰中主要元素的重量百分比含量如下所示：

铝灰的主要物质为氧化铝、氮化铝、MgAL

本次脱氮固氟剂的组成确定为：过氧化钙10％、高岭土75％和纯碱15％组成，其中，纯碱由10％的超细粉和90％的粗粉组成。

S2、配料

将二次铝灰与脱氮固氟剂按100:8的质量比混合，得到混合物；

S3、混磨

将混合物料加入球磨机内，进行充分研磨粉碎，得到粒径为150目的粉料；

S4、高温焙烧

将混磨后的粉料加入高温炉内，在1300℃下、氧化性气氛内进行高温焙烧2h，焙烧结束后冷却至室温，得到煅烧渣。

对制得的焙烧产物的成分进行测试，经检测铝灰中N元素的重量百分比含量为0.08％，计算脱氮率，脱氮率的计算方法如下：

脱氮率＝(二次铝灰氮含量-煅烧渣氮含量)/二次铝灰氮含量；

经计算，脱氮率为98.9％，具有较好的脱氮效果。

通过稀碱液对煅烧渣进行溶出处理，检测溶出液中氟离子的含量12.5mg/L，低于于GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》标准中氟离子的浓度限值，具有优良的固氟效果。

<对比例1>

取实施例1中同批次的二次铝灰，本次脱氮固氟剂的组成确定为：过氧化钙20％和高岭土80％。

S2、配料

将二次铝灰与脱氮固氟剂按100:5的质量比混合，得到混合物；

S3、混磨

将混合物料加入球磨机内，进行充分研磨粉碎，得到粒径为200目的粉料；

S4、高温焙烧

将混磨后的粉料加入高温炉内，在1100℃下、氧化性气氛内进行高温焙烧2h，焙烧结束后冷却至室温，得到煅烧渣。

对制得的焙烧产物的成分进行测试，经检测铝灰中N元素的重量百分比含量为0.35％，计算脱氮率，脱氮率的计算方法如下：

脱氮率＝(二次铝灰氮含量-煅烧渣氮含量)/二次铝灰氮含量；

经计算，脱氮率为94.8％。

通过稀碱液对煅烧渣进行溶出处理，检测溶出液中氟离子的含量46.8mg/L。

<对比例2>

取实施例1中同批次的二次铝灰，本次脱氮固氟剂的组成确定为：过氧化钙20％、高岭土70％和纯碱10％组成，其中，纯碱均为粗粉。

S2、配料

将二次铝灰与脱氮固氟剂按100:5的质量比混合，得到混合物；

S3、混磨

将混合物料加入球磨机内，进行充分研磨粉碎，得到粒径为200目的粉料；

S4、高温焙烧

将混磨后的粉料加入高温炉内，在1100℃下、氧化性气氛内进行高温焙烧2h，焙烧结束后冷却至室温，得到煅烧渣。

对制得的焙烧产物的成分进行测试，经检测铝灰中N元素的重量百分比含量为0.32％，计算脱氮率，脱氮率的计算方法如下：

脱氮率＝(二次铝灰氮含量-煅烧渣氮含量)/二次铝灰氮含量；

经计算，脱氮率为95.2％。

通过稀碱液对煅烧渣进行溶出处理，检测溶出液中氟离子的含量40.6mg/L。

由此可见，本发明在二次铝灰的脱氮固氟过程中，脱氮固氟剂未加入碳酸钠或者加入的碳酸钠均为粗粉时，最终的脱氮率有明显下降，实施例1-3的脱氮率明显高于脱氮固氟剂未加入碳酸钠或者加入的碳酸钠均为粗粉的情况，且脱氮固氟剂未加入碳酸钠与加入的碳酸钠均为粗粉情况下的脱氯效果相比较，并无太大差异。申请人推测这是由于碳酸钠超细粉能够渗入铝灰的细缝内，在高温下分解，产生CO

实施例1-3中煅烧渣的碱溶液中氟离子含量均低于GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》标准中氟离子的浓度限值，具有优良的固氟效果。同时对比例1和2中煅烧渣的碱溶液中氟离子含量明显高于实施例1-3，申请人推测这是由于对比例1和2中煅烧渣的F主要以CaF

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。