资源化铝灰处理系统

893 编辑：中冶有色技术网来源：中化化工科学技术研究总院有限公司

2023-12-11 15:24:13

权利要求书： 1.一种资源化铝灰处理系统，其特征在于，包括进料斗(1)，所述进料斗(1)的出料口与振动给料机(2)连接将原料铝灰通过振动给料机(2)输送到破碎机(3)内进行破碎，破碎机(3)的出料口与大倾角皮带输送机(4)的上料端连接，大倾角皮带输送机(4)将破碎后的铝灰输送到球磨机(5)内进行粉碎，球磨机(5)的出料口处设置有斗式提升机(6)，斗式提升机(6)的出料口处设置有双层圆筒筛(7)，双层圆筒筛(7)的筛上铝灰出料口与金属粒子处理模块连接，双层圆筒筛(7)的筛下铝灰出料口与铝灰仓(17)连接，铝灰仓(17)的出料处设置有螺旋称重给料机(18)，螺旋称重给料机(18)的出料口处设置有浆化搅拌槽(19)，浆化搅拌槽(19)的出料口处设置有多级反应釜(20)，多级反应釜(20)的反应气出口处设置有氨气处理模块，多级反应釜(20)的浆液出口处设置有多级碳化釜(24)，多级碳化釜(24)的出料口处设置有压滤模块。

2.根据权利要求1所述的一种资源化铝灰处理系统，其特征在于：所述金属粒子处理模块包括与双层圆筒筛(7)的筛上铝灰出料口连接的皮带输送机Ⅰ(8)、料斗(10)、熔铝炉(11)、直线铸锭机(14)和渣斗(15)，皮带输送机Ⅰ(8)将颗粒较大的筛上铝灰通过料斗(10)送入熔铝炉(11)内，熔铝炉(11)熔化出的液态金属铝进入直线铸锭机(14)内进行铝铸锭，熔铝过程产生中的浮渣进入渣斗(15)内。

3.根据权利要求2所述的一种资源化铝灰处理系统，其特征在于：所述熔铝炉(11)包括燃烧器(12)和鼓风机(13)，燃烧器(12)通入天然气为燃料对熔铝炉(11)内胆中颗粒较大的筛上铝灰加热，鼓风机(13)向燃烧器(12)内通入空气。

4.根据权利要求2或3所述的一种资源化铝灰处理系统，其特征在于：所述熔铝炉(11)上设置有排烟管道，熔铝炉(11)通过排烟管道与环境收尘系统(16)连通。

5.根据权利要求2所述的一种资源化铝灰处理系统，其特征在于：所述双层圆筒筛(7)和球磨机(5)之间还设置有皮带输送机Ⅱ(9)。

6.根据权利要求1所述的一种资源化铝灰处理系统，其特征在于：所述氨气处理模块包括冷凝器(21)和氨吸收塔(22)，冷凝器(21)与多级反应釜(20)的反应气出口连通，冷凝器(21)的出液口与氨吸收塔(22)连通。

7.根据权利要求6所述的一种资源化铝灰处理系统，其特征在于：所述氨吸收塔(22)上设置有排气口，排气口与燃烧室(23)连通。

8.根据权利要求1所述的一种资源化铝灰处理系统，其特征在于：所述压滤模块包括多级压滤机(25)、苛化槽(26)和固氟槽(27)，多级压滤机(25)与多级碳化釜(24)的出料口连通，多级压滤机(25)的滤液出口分别与苛化槽(26)和固氟槽(27)连通。

9.根据权利要求8所述的一种资源化铝灰处理系统，其特征在于：所述固氟槽(27)通过管道与蒸发器(28)连通。

10.根据权利要求8所述的一种资源化铝灰处理系统，其特征在于：所述苛化槽(26)通过管道与浆化搅拌槽(19)连通。

说明书：一种资源化铝灰处理系统技术领域[0001] 本实用新型涉及铝灰处理技术领域，具体为一种资源化铝灰处理系统。背景技术[0002] 铝及铝合金是当前用途最为广泛、最经济适用的材料之一，近年来，我国加强对铝加工行业供给结构性改革，促进行业技术进步，推动铝冶炼行业向高质量发展。[0003] 铝灰是在铝冶炼和铝熔铸过程产生的危险废物。铝灰在铝液电解、铝制品加工及废铝再生过程中产生，以金属和非金属氧化物为主，最主要的物质是金属铝和氧化铝。铝灰存放过程中因潮解容易产生具有刺激性、毒性的氨气，及具有爆炸危险性的氢气、甲烷，且浸泡会严重腐蚀设备。[0004] 目前铝灰作为二次资源循环利用，在处理过程中存在着诸多问题，铝灰中含有的氮化铝、金属铝及少量的碳化铝，遇到水会释放出NH3、H2、CH4等，H2、CH4火灾类别属于甲类，NH3火灾类别属于乙类，均属于易燃易爆物质，存在着安全隐患；铝灰中通常含有氟、氯等有害元素，如何去除或者回收这些有害元素，从而回收废弃资源的有价成分，减少有害资源的排放，为解决铝产品行业痛点问题。为此，我们提出一种资源化铝灰处理系统。实用新型内容

[0005] 本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种资源化铝灰处理系统，可以回收废弃资源的有价成分，并减少有害物质的排放，消除铝灰带来的环保和安全隐患，促进可循环、可持续发展，提升了资源利用效率。[0006] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种资源化铝灰处理系统，包括进料斗，所述进料斗的出料口与振动给料机连接将原料铝灰通过振动给料机输送到破碎机内进行破碎，破碎机的出料口与大倾角皮带输送机的上料端连接，大倾角皮带输送机将破碎后的铝灰输送到球磨机内进行粉碎，球磨机的出料口处设置有斗式提升机，斗式提升机的出料口处设置有双层圆筒筛，双层圆筒筛的筛上铝灰出料口与金属粒子处理模块连接，双层圆筒筛的筛下铝灰出料口与铝灰仓连接，铝灰仓的出料处设置有螺旋称重给料机，螺旋称重给料机的出料口处设置有浆化搅拌槽，浆化搅拌槽的出料口处设置有多级反应釜，多级反应釜的反应气出口处设置有氨气处理模块，多级反应釜的浆液出口处设置有多级碳化釜，多级碳化釜的出料口处设置有压滤模块。[0007] 作为本实用新型的一种优选技术方案，所述金属粒子处理模块包括与双层圆筒筛的筛上铝灰出料口连接的皮带输送机Ⅰ、料斗、熔铝炉、直线铸锭机和渣斗，皮带输送机Ⅰ将颗粒较大的筛上铝灰通过料斗送入熔铝炉内，熔铝炉熔化出的液态金属铝进入直线铸锭机内进行铝铸锭，熔铝过程产生中的浮渣进入渣斗内。[0008] 作为本实用新型的一种优选技术方案，所述熔铝炉包括燃烧器和鼓风机，燃烧器通入天然气为燃料对熔铝炉内胆中颗粒较大的筛上铝灰加热，鼓风机向燃烧器内通入空气。[0009] 作为本实用新型的一种优选技术方案，所述熔铝炉上设置有排烟管道，熔铝炉通过排烟管道与环境收尘系统连通。[0010] 作为本实用新型的一种优选技术方案，所述双层圆筒筛和球磨机之间还设置有皮带输送机Ⅱ。[0011] 作为本实用新型的一种优选技术方案，所述氨气处理模块包括冷凝器和氨吸收塔，冷凝器与多级反应釜的反应气出口连通，冷凝器的出液口与氨吸收塔连通。[0012] 作为本实用新型的一种优选技术方案，所述氨吸收塔上设置有排气口，排气口与燃烧室连通。[0013] 作为本实用新型的一种优选技术方案，所述压滤模块包括多级压滤机、苛化槽和固氟槽，多级压滤机与多级碳化釜的出料口连通，多级压滤机的滤液出口分别与苛化槽和固氟槽连通。[0014] 作为本实用新型的一种优选技术方案，所述固氟槽通过管道与蒸发器连通。[0015] 作为本实用新型的一种优选技术方案，所述苛化槽通过管道与浆化搅拌槽连通。[0016] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过破碎机和球磨机等对铝灰原料进行粉碎预处理，以便于提高后续处理的工作效率和处理效果，双层圆筒筛筛下的颗粒较小的铝灰经过浆化搅拌槽和多级反应后，生成的氨气由氨气处理模块进行处理，可以消除部分安全隐患，生成的浆液则经过碳化和压滤等去除其中的有害元素并回收金属资源，双层圆筒筛筛上留下的颗粒较大的铝灰则由金属粒子处理模块进行回收处理，可以回收废弃资源的有价成分，并减少有害物质的排放，消除铝灰带来的环保和安全隐患，促进可循环、可持续发展，提升了资源利用效率。附图说明[0017] 图1为本实用新型的结构示意图。[0018] 图中：1进料斗、2振动给料机、3破碎机、4大倾角皮带输送机、5球磨机、6斗式提升机、7双层圆筒筛、8皮带输送机Ⅰ、9皮带输送机Ⅱ、10料斗、11熔铝炉、12燃烧器、13鼓风机、14直线铸锭机、15渣斗、16环境收尘系统、17铝灰仓、18螺旋称重给料机、19浆化搅拌槽、20多级反应釜、21冷凝器、22氨吸收塔、23燃烧室、24多级碳化釜、25多级压滤机、26苛化槽、27固氟槽、28蒸发器。

具体实施方式[0019] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。[0020] 请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种资源化铝灰处理系统，包括进料斗1，所述进料斗1的出料口与振动给料机2连接将原料铝灰通过振动给料机2输送到破碎机3内进行破碎，破碎机3的出料口与大倾角皮带输送机4的上料端连接，通过大倾角皮带输送机4将破碎后的铝灰输送到球磨机5内进行粉碎，通过破碎机3和球磨机5等对铝灰原料进行粉碎预处理，以便于提高后续处理的工作效率和处理效果，球磨机5的出料口处设置有斗式提升机6，斗式提升机6的出料口处设置有双层圆筒筛7，粉碎后的铝灰通过斗式提升机6送入双层圆筒筛7进行筛分，筛分后的铝灰分为被筛下去的颗粒较小的筛下铝灰、留在筛内的颗粒较大的筛上铝灰及附着在筛上的筛中铝灰，双层圆筒筛7的筛上铝灰出料口与金属粒子处理模块连接，双层圆筒筛7筛上留下的颗粒较大的铝灰由金属粒子处理模块进行回收处理，双层圆筒筛7的筛下铝灰出料口与铝灰仓17连接，铝灰仓17的出料处设置有螺旋称重给料机18，螺旋称重给料机18的出料口处设置有浆化搅拌槽19，浆化搅拌槽19的出料口处设置有多级反应釜20，多级反应釜20的反应气出口处设置有氨气处理模块，多级反应釜20的浆液出口处设置有多级碳化釜24，多级碳化釜24的出料口处设置有压滤模块，双层圆筒筛7筛下的颗粒较小的铝灰经过浆化搅拌槽和多级反应后，生成的氨气由氨气处理模块进行处理，可以消除部分安全隐患，生成的浆液则经过碳化和压滤等去除其中的有害元素并回收金属资源，可以回收废弃资源的有价成分，并减少有害物质的排放，消除铝灰带来的环保和安全隐患，促进可循环、可持续发展，提升了资源利用效率。

[0021] 优选的技术方案，所述金属粒子处理模块包括与双层圆筒筛7的筛上铝灰出料口连接的皮带输送机Ⅰ8、料斗10、熔铝炉11、直线铸锭机14和渣斗15，皮带输送机Ⅰ8将颗粒较大的筛上铝灰通过料斗10送入熔铝炉11内，熔铝炉11熔化出的液态金属铝进入直线铸锭机14内进行铝铸锭，熔铝过程产生中的浮渣进入渣斗15内。

[0022] 优选的，所述熔铝炉11包括燃烧器12和鼓风机13，燃烧器12通入天然气为燃料对熔铝炉11内胆中颗粒较大的筛上铝灰加热，鼓风机13向燃烧器12内通入空气。[0023] 进一步优选的技术方案，所述熔铝炉11上设置有排烟管道，熔铝炉11通过排烟管道与环境收尘系统16连通。[0024] 可选的技术方案，所述双层圆筒筛7和球磨机5之间还设置有皮带输送机Ⅱ9，用于将双层圆筒筛7中附着的筛中铝灰重复粉碎。[0025] 优选的技术方案，所述氨气处理模块包括冷凝器21和氨吸收塔22，冷凝器21与多级反应釜20的反应气出口连通，冷凝器21的出液口与氨吸收塔22连通。[0026] 进一步优选的技术方案，所述氨吸收塔22上设置有排气口，排气口与燃烧室23连通，氨被吸收后剩余的氢气通过排气口导入燃烧室23进行燃烧。[0027] 优选的技术方案，所述压滤模块包括多级压滤机25、苛化槽26和固氟槽27，多级压滤机25与多级碳化釜24的出料口连通，多级压滤机25的滤液出口分别与苛化槽26和固氟槽27连通。

[0028] 优选的技术方案，所述固氟槽27通过管道与蒸发器28连通。[0029] 进一步优选的技术方案，所述苛化槽26通过管道与浆化搅拌槽19连通。[0030] 以下为一个具体的实施例，将处理步骤分为火法工艺处理部分和湿法工艺部分，其中：[0031] 1)火法工艺处理部分：[0032] 原料铝灰5000t/a进入到进料斗1后，经振动给料机2进入破碎机3进行破碎，再通过大倾角皮带输送机4进入球磨机5进行细磨，球磨机5为双仓球磨机，第一段为钢球磨，第二段为钢锻磨，在这个过程中，金属铝粒子具有较好延展性而发生塑性变形，几何尺寸因延展而扩大，并随着被细磨的铝灰一起排出球磨机。磨后的铝灰用斗式提升机6送入双层圆筒筛7中进行筛分，铝灰中的大尺寸金属粒子被筛网拦截在筛上，以筛上料的形式排出，而铝灰和小尺寸的金属铝粒子被筛下，进入铝灰仓17并由螺旋称重给料机送入到浆化搅拌槽19，进入到后续湿法处理装置，筛中物料通过皮带输送机Ⅱ9输送回至球磨机5，进行二次球磨；经过球磨和筛分后，筛下铝灰中金属铝含量低于5％；在预处理过程中产生的粉尘，由收尘系统抽吸进入到除尘器，除尘后的气体排放至排气总管。

[0033] 从预处理工段分离出来的金属粒子通过皮带输送机Ⅰ8进入料斗10并转移到熔铝炉11，熔铝炉11的燃烧器12采用天然气作为燃料间接加热内胆中的金属铝，所产生的燃烧废气通过烟道排至熔铝炉上方收尘罩内，然后送入到环境收尘系统16中，环境收尘系统16可以为常用的烟气处理系统，熔铝过程中的浮渣由人工捞入渣斗15，返回到预处理工段；加热后液化金属铝通过铸铝溜槽的流入分配器，然后进入直线铸锭机14进行铸锭回收。[0034] 2)湿法工艺部分：[0035] 湿法工艺分为以下4个阶段：[0036] (1)铝灰水合反应[0037] 中间铝灰仓17中的铝灰，经螺旋称重给料机18与来自前端混液槽的浆液在浆化搅拌槽19中按比例连续混合浆化，并由浆化液泵送入到多级反应釜20进行水合反应，水合反应温度控制在100℃左右，在碱性环境中连续反应4小时；除了反应本身的反应热外，反应釜带有加热夹套，控制反应温度；反应气经排气管进入冷凝器21冷却后进入氨吸收塔22，氨吸收塔22为逆流吸收塔，使氨气被水充分吸收形成浓度为20％左右的氨水，可以作为产品外售；吸收氨气后的气体主要为氢气，进入到燃烧室23进行燃烧并排放。[0038] (2)溶液碳化[0039] 经过水合反应的浆料进入多级碳化釜24，碳化釜进料后，通入二氧化碳气体进行碳化，碳化温度维持在40℃左右，碳化釜上设有循环射流引射器加强溶液与二氧化碳混合，直到溶液PH值下降至10.8左右停止反应。[0040] (3)多级逆流洗涤过滤[0041] 浆液完成碳化反应后，进入多级压滤机25进行逆流洗涤和液固分离，该过程以水洗为主，浆液洗涤为辅，以较小的洗水量达到较好的洗涤效果，洗涤效率达到95％以上；过滤洗涤后的滤饼为高铝料，作为产品装袋外售。[0042] (4)滤液苛化和固氟[0043] 过滤后的滤液分别进入苛化槽26和固氟槽27进行苛化和固氟处理，采用氢氧化钙作为除氟剂和苛化剂，共用氢氧化钙制备设施。氢氧化钙乳液制备槽通过人工加料制备，乳液浓度大约为10％左右，交替使用。[0044] 滤液的30～35％进入到除氟系统，除氟后进入到沉降槽进行液固分离，上清液进入到除氟后液罐，送入蒸发器28进行蒸发浓缩；沉降底流液经离心过滤，得到含水为30～35％的固体含氟碳酸钙，装袋外售；

[0045] 滤液的65～70％进入到苛化系统，苛化后液进入到沉降槽进行液固分离，上清液通过管道进入到苛化液罐，送混液槽与氢氧化钠混合均匀后，返回浆化搅拌槽19浆化铝灰；沉降底流液经离心过滤分离，得到含水为为30～35％的轻质碳酸钙，装袋外售。

[0046] 原料铝灰渣5000t/a，经过资源化法处理铝灰工艺后，再生产品金属铝锭950t/a，液体聚铝为10838t/a，硫酸铵906t/a，铝合金熔剂202t/a，氟化钙污泥124t/a。[0047] 铝灰的主要物质组成如下表1：[0048] 表1铝灰原料的主要成分[0049][0050] 本实用新型中未公开部分均为现有技术，其具体结构、材料及工作原理不再详述。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。