权利要求
1.一种
铝灰梯级处理制备铝酸钠的方法，其特征在于，所述方法包括：
将铝灰进行破碎过筛，得到铝灰粉料;
将所述铝灰粉料与活化诱导剂混合，得到混合物料;
将所述混合物料进行控氧焙烧除氮处理，得到焙烧物料;
将所述焙烧物料进行冷却和水洗，得到低氟铝料;
将所述低氟铝料进行动态预活化处理，得到活化物料;
向所述活化物料中添加晶种，后将含有所述晶种的所述活化物料进行碱烧反应，得到铝酸钠;
其中，所述活化诱导剂包括CaO和Na2CO3。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝灰粉料的粒径大于100目。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CaO的质量为所述铝灰粉料质量的5%～15%，所述Na2CO3的质量为所述铝灰粉料质量的3%～8%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控氧焙烧处理的气氛中氧气的体积浓度为5%～9%。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控氧焙烧处理的焙烧温度为600℃～700℃，所述控氧焙烧处理的焙烧时间为30min～50min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态预活化处理的温度为350℃～400℃，所述动态预活化处理的活化时间为40min～80min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶种的质量为所述活化物料质量的0.1%～0.5%。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述晶种为纳米α-Al2O3。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱烧反应的温度为730℃～830℃，所述碱烧反应的反应时间为20min～40min。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述控氧焙烧除氮处理和/或所述碱烧反应的尾气通入至尾气处理单元中;所述尾气处理单元包括用于吸收含氟气体的碱液喷淋塔和用于处理含氮氧化物的SCR系统。
说明书
技术领域
[0001]本申请涉及危险废物综合利用技术领域，尤其涉及一种铝灰梯级处理制备铝酸钠的方法。
背景技术
[0002]铝灰是
电解铝或再生铝熔铸过程产生的危险固体废物(HW48类)，主要含金属铝(15～70%)、氮化铝(5～30%)、可溶盐(NaC/KCl)及氟化物。
[0003]传统处置方式存在严重缺陷：(1)填埋法。氮化铝(AlN)遇水水解释放氨气(AlN+3H2O→Al(OH)3+NH3↑)，造成大气污染及甲烷爆炸风险，同时可溶氟导致土壤重金属污染;(2)传统湿法回收。酸浸工艺产生含氟/氯废水，且铝回收率不足80%;(3)现有碱烧法。直接高温(>1000℃)烧结铝灰制备铝酸钠(Al2O3+2NaOH→2NaAlO2)时，因未脱除AlN导致产物含Al2O3杂质(>15%)，钠盐挥发损失率高达25%，且尾气中NH3、HF直接排放形成二次污染。因此，如何提高铝灰的资源化利用率，是目前急需解决的技术问题。
发明内容
[0004]本申请提供了一种铝灰梯级处理制备铝酸钠的方法，以解决如下技术问题：如何提高铝灰的资源化利用率。
[0005]本申请实施例提供了一种铝灰梯级处理制备铝酸钠的方法，所述方法包括：
将铝灰进行破碎过筛，得到铝灰粉料;
将所述铝灰粉料与活化诱导剂混合，得到混合物料;
将所述混合物料进行控氧焙烧除氮处理，得到焙烧物料;
将所述焙烧物料进行冷却和水洗，得到低氟铝料;
将所述低氟铝料进行动态预活化处理，得到活化物料;
向所述活化物料中添加晶种，后将含有所述晶种的所述活化物料进行碱烧反应，得到铝酸钠;
其中，所述活化诱导剂包括CaO和Na2CO3。
[0006]可选地，所述铝灰粉料的粒径大于100目。
[0007]可选地，所述CaO的质量为所述铝灰粉料质量的5%～15%，所述Na2CO3的质量为所述铝灰粉料质量的3%～8%。
[0008]可选地，所述控氧焙烧处理的气氛中氧气的体积浓度为5%～9%。
[0009]可选地，所述控氧焙烧处理的焙烧温度为600℃～700℃，所述控氧焙烧处理的焙烧时间为30min～50min。
[0010]可选地，所述动态预活化处理的温度为350℃～400℃，所述动态预活化处理的活化时间为40min～80min。
[0011]可选地，所述晶种的质量为所述活化物料质量的0.1%～0.5%。
[0012]可选地，所述晶种为纳米α-Al2O3。
[0013]可选地，所述碱烧反应的温度为730℃～830℃，所述碱烧反应的反应时间为20min～40min。
[0014]可选地，所述方法还包括：
将所述控氧焙烧除氮处理和/或所述碱烧反应的尾气通入至尾气处理单元中;所述尾气处理单元包括用于吸收含氟气体的碱液喷淋塔和用于处理含氮氧化物的SCR系统。
[0015]本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供了一种铝灰梯级处理制备铝酸钠的方法，通过在物理细化、化学诱导、杂质分离、热力学降垒及动力学加速层面的层层递进与相互强化，实现了铝灰中铝组分向铝酸钠产品的高效定向转化，从而显著提高铝灰的资源化利用率。
[0016]首先，破碎过筛步骤将铝灰加工为铝灰粉料。细粒径赋予铝灰粉料高比表面积，显著缩短固相反应中铝组分与反应试剂的扩散距离，为铝元素在后续各处理步骤中充分参与反应提供动力学前提，从物理层面减少铝组分的未反应残留。
[0017]其次，将铝灰粉料与包含CaO和Na2CO3的活化诱导剂混合。CaO与铝灰中的氟化物、氯化物反应生成氟化钙与可溶性氯化钙，前者可降低体系共熔温度并作为助剂保留，后者经水洗脱除;该过程将有害杂质原位固定或分离，避免氟氯组分在碱烧反应阶段消耗钠源或包裹铝颗粒，保障铝组分的有效释放与转化。Na2CO3在后续热历程中分解释放活性钠离子，与部分
氧化铝发生预反应生成初级铝酸钠，该产物作为诱导晶核促进主反应进行，直接提升铝元素向铝酸钠的转化效率。
[0018]再次，对混合物料进行控氧焙烧除氮处理。该步骤在低氧气氛下将铝灰中难以直接碱溶的氮化铝选择性氧化为氧化铝和氮气，彻底消除铝以氮化物形态逸出体系或被包裹无法反应的损失途径，使铝灰中全部铝组分均转化为可参与碱烧反应的活性铝源，显著提高铝资源进入目标产物的比例。
[0019]随后，将焙烧物料进行冷却和水洗，获得低氟铝料。水洗过程脱除可溶盐及残余氟氯化合物，获得纯净的铝料基体。杂质含量的降低减少了碱烧反应中副反应对钠源的非生产性消耗，使碱液更高效地与铝组分反应生成铝酸钠，避免因杂质干扰导致的铝转化不完全。
[0020]进而，对低氟铝料进行动态预活化处理。该步骤促使物料表面残留的活化诱导剂与氧化铝原位生成纳米级铝酸钠晶核，同时优化物料孔隙结构。这一反应储备机制显著降低后续碱烧反应的表观活化能，使铝组分在较低温度下即可快速完成向铝酸钠的物相转变，缩短反应周期并减少因反应条件不足造成的铝残留。
[0021]最后，向活化物料中添加晶种并进行碱烧反应。晶种为反应体系提供大量异质成核位点，完全克服固相反应的本征成核能垒，诱导氧化铝与碳酸钠定向、完全地转化为单一物相铝酸钠。晶种引导的快速成相过程使铝组分的转化率在短时间内达到热力学平衡值，最大限度减少未反应氧化铝的残余。
附图说明
[0022]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本申请实施例提供的一种铝灰梯级处理制备铝酸钠的方法的流程示意图;
图2为本申请实施例1提供的铝酸钠的XRD图。
具体实施方式
[0025]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]本文中所述的范围描述，如数值范围、比例范围等，均包括该范围内的所有可能的子范围及单一数值，例如“1至6”或“1～6”的范围描述，涵盖了从1至6之间的所有子范围(如1至3、2至5等)及单一数字(如1、2、3、4、5、6)。除非另有特别说明，本文中所使用的术语“包括”“包含”等表示“包括但不限于”;“第一”“第二”等关系术语仅用于区分不同的实体或操作，不暗示实际的先后顺序或关联关系;“和/或”表示可以单独存在或同时存在多种情况;“至少一个”“多个”“至少一种”等表达，均指代相应对象的任意组合，包括单个或多个对象的组合。文中涉及的比例关系，如质量比、摩尔比等，应按照描述的先后顺序理解为比例式的前项与后项的对应关系。本文中所用的原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买或现有方法制备得到。
[0027]图1为本申请实施例提供的一种铝灰梯级处理制备铝酸钠的方法的流程示意图。
[0028]如图1所示，本申请实施例提供了一种铝灰梯级处理制备铝酸钠的方法，该方法包括：
S1、将铝灰进行破碎过筛，得到铝灰粉料;
S2、将铝灰粉料与活化诱导剂混合，得到混合物料;
S3、将混合物料进行控氧焙烧除氮处理，得到焙烧物料;
S4、将焙烧物料进行冷却和水洗，得到低氟铝料;
S5、将低氟铝料进行动态预活化处理，得到活化物料;
S6、向活化物料中添加晶种，后将含有晶种的活化物料进行碱烧反应，得到铝酸钠。
[0029]需要说明的是，S4步骤将焙烧物料经冷却至室温并进行水洗，形成“热-冷”处理阶梯。其作用在于：利用热态物料急冷产生的内应力使颗粒微裂纹扩展，增加后续反应活性;水洗过程高效脱除焙烧步骤中生成的NaCl、KCl及CaCl2等可溶盐，并洗去部分游离碱，获得低氟、低盐的纯净铝料。该步骤是保障最终铝酸钠产品高纯度的关键除杂环节。
[0030]在一些实施方式中，铝灰粉料的粒径大于100目。
[0031]通过机械破碎和筛分，将铝灰粒度控制在大于100目。其核心作用在于：一方面，筛除部分粗颗粒金属铝进行回收，避免资源浪费;另一方面，大幅提高铝灰的比表面积，缩短反应物在固相中的扩散路径，为后续多段焙烧与活化反应提供动力学前提。细粒级物料能够显著降低反应温度并缩短反应时间，是整个梯级节能工艺的物理基础。
[0032]在一些实施方式中，活化诱导剂包括CaO和Na2CO3。
[0033]在一些实施方式中，CaO的质量为铝灰粉料质量的5%～15%，Na2CO3的质量为铝灰粉料质量的3%～8%。
[0034]添加CaO和Na2CO3混合物作为活化诱导剂，其根本目的是在预处理焙烧阶段实现对铝灰的深度净化和反应活化，铝灰中的氟化物和氯化物是导致后续工艺设备腐蚀和产品污染的关键因素，CaO能与它们反应，生成的CaCl2后续水洗工段中被轻易除去，CaF2还可以充当助剂，降低反应温度，同时CaO与铝灰中的Al2O3、SiO2等组分可形成低共熔物，降低预处理阶段的焙烧温度，减少能耗，并促进反应物的传质过程，添加过少不能起到上述作用，添加过多导致铝灰中无效钙含量增多。Na2CO3其分解后产生的活性钠离子，可以提前与铝灰中的活性铝氧化物发生初步反应，生成初级铝酸钠，为后续主反应提供晶种，起到活化诱导作用，与CaO共同作用，将铝灰中的硫化物等杂质转化为稳定的硫酸盐，便于去除，适量的Na2CO3可以防止Al2O3在高温下过度烧结而钝化，保持其反应活性。添加过少起不到上述作用，添加过多会导致碱量过多，后续除杂工序复杂。示例性的，CaO的质量为铝灰粉料质量可以为5.0%、6.0%、7.0%、8.0%、9.0%、10.0%、12.0%、15.0%等。Na2CO3的质量为铝灰粉料质量可以为3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、6.0%、7.0%、8.0%等。
[0035]在一些实施方式中，控氧焙烧处理的气氛中氧气的体积浓度为5%～9%。
[0036]在一些实施方式中，控氧焙烧处理的焙烧温度为600℃～700℃，控氧焙烧处理的焙烧时间为30min～50min。
[0037]在600～700℃、氧气浓度严格控制在5%～9%的条件下进行焙烧。控氧原因主要是如果氧气体积浓度过高，部分AlN会被过量氧气氧化成氮氧化物(NOx)，造成二次污染，且铝灰中单质铝的剧烈放热反应，导致局部温度过高，引起物料烧结、结圈，阻碍内部AlN进一步反应，反而降低处理效率。氧气过低导致AlN和Al的氧化反应不完全，除氮率和不溶铝的回收率下降，反应时间会大幅延长，效率低下。
[0038]传统湿法或高氧条件会产生NH3或NOx二次污染。由此本申请通过低氧气氛将AlN选择性氧化为Al2O3和N2，从根本上杜绝氨气和氮氧化物的生成。同时，控制氧含量还能抑制单质铝的剧烈放热氧化，避免物料局部烧结结圈，确保AlN反应完全。示例性的，控氧焙烧处理的气氛中氧气的体积浓度可以为5.0%、5.5%、6.0%、6.5%、7.0%、7.5%、8.0%、9.0%等。控氧焙烧处理的焙烧温度可以为600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃、670℃、700℃等。控氧焙烧处理的焙烧时间可以为30min、33min、36min、39min、42min、45min、48min、50min等。
[0039]在一些实施方式中，动态预活化处理的温度为350℃～400℃，动态预活化处理的活化时间为40min～80min。
[0040]在350～400℃下对低氟铝料进行动态预活化。此温度区间远低于传统碱烧温度，其作用在于：通过热诱导使物料中残留的活化诱导剂与氧化铝在颗粒表面原位生成纳米级铝酸钠晶核，并优化物料的孔隙结构，显著降低了主反应的表观活化能，使得后续碱烧反应能够在730～830℃的低温区间内快速启动并完全转化，避免了传统工艺1000℃以上高温导致的钠盐大量挥发和能耗损失。示例性的，动态预活化处理的温度可以为350℃、355℃、360℃、365℃、370℃、375℃、380℃、400℃等。动态预活化处理的活化时间可以为40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、80min等。
[0041]在一些实施方式中，晶种的质量为活化物料质量的0.1%～0.5%。
[0042]在一些实施方式中，晶种为纳米α-Al2O3。
[0043]在一些实施方式中，碱烧反应的温度为730℃～830℃，碱烧反应的反应时间为20min～40min。
[0044]向预活化物料中添加微量(0.1～0.5%)纳米α-Al2O3晶种，并在730～830℃下进行碱烧反应。晶种的作用本质是解决固相反应动力学障碍。主反应Al2O3+Na2CO3→2NaAlO2+CO2是固体在高温下的反应，本征速率慢。纳米晶种提供了现成的成核位点：1)大幅降低成核能垒，使反应从难以引发变为快速扩展;2)诱导产物定向生长，避免生成杂晶;3)增加反应界面。结合预活化阶段已生成的诱导晶核，实现了反应界面的大幅扩展和反应速率的指数级提升，最终在低温短时条件下获得纯度达95%以上的铝酸钠产品。示例性的，晶种的质量为活化物料质量可以为0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%、0.50%等。碱烧反应的温度可以为730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、800℃、830℃等。碱烧反应的反应时间可以为20min、23min、26min、29min、32min、35min、38min、40min等。
[0045]在一些实施方式中，方法还包括：
将控氧焙烧除氮处理和/或碱烧反应的尾气通入至尾气处理单元中;尾气处理单元包括用于吸收含氟气体的碱液喷淋塔和用于处理含氮氧化物的SCR系统。
[0046]本申请通过喷淋塔及SCR系统进行尾气处理，喷淋塔中用Na2CO3溶液吸收HF，生成NaF副产品;SCR系统将残余NH3转为N2。
[0047]综上可知，本申请通过多步骤的梯级工艺协同，系统性地降低了铝酸钠合成反应的热力学障碍与动力学阻力，从而在730℃至830℃的低温区间和20min至40min的短时条件下，实现了铝酸钠产品纯度高于95%的高效转化。
[0048]破碎过筛步骤将铝灰粒径控制在大于100目。细粒径赋予物料高比表面积，显著缩短固相反应中铝源与钠盐的扩散路径，为后续各段反应在低温条件下充分进行提供动力学前提，是低温短时工艺的物理基础。
[0049]活化诱导剂的引入实现了化学层面的活化与净化。氧化钙与铝灰中氟化物、氯化物反应生成氟化钙与可溶性氯化钙，前者降低体系共熔温度，后者经水洗脱除;碳酸钠在预热阶段分解释放活性钠离子，与部分氧化铝发生预反应生成初级铝酸钠。该初级产物在后续工序中充当原位诱导晶核，大幅降低主反应的成核能垒。
[0050]控氧焙烧步骤在600℃至700℃、氧气体积浓度5%至9%的条件下进行。低氧气氛选择性将氮化铝氧化为氧化铝和氮气，彻底避免氨气及氮氧化物生成，同时抑制单质铝的剧烈放热烧结。该处理既完成铝灰的无害化，又保持铝组分的化学活性，避免因过度烧结导致的反应惰化。
[0051]冷却与水洗步骤构成热-冷处理阶梯。焙烧物料急冷产生微裂纹，增加颗粒反应界面;水洗过程脱除可溶盐及残余氟氯化合物，获得低氟铝料。纯净的物料体系防止杂质在碱烧阶段与钠盐发生副反应，是保障铝酸钠物相单一、纯度提升的关键前置环节。
[0052]动态预活化步骤在350℃至400℃对低氟铝料进行热处理。该阶段促使物料表面残留的活化诱导剂与氧化铝原位生成纳米级铝酸钠晶种，同时优化孔隙结构。这一反应储备机制使主反应的表观活化能显著下降，令后续碱烧反应能够在730℃至830℃低温区间内快速引发并完成。
[0053]碱烧反应阶段添加质量分数0.1%至0.5%的纳米α-氧化铝晶种。外源晶种与预活化步骤形成的诱导晶核共同提供大量异质成核位点，完全克服固相反应的本征成核能垒，诱导氧化铝与碳酸钠定向反应生成单一物相铝酸钠，避免杂晶生成。晶种强化传质与成核过程，使反应在20min至40min内达到完全转化。
[0054]下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准/行业标准/本文公开内容测定;若没有相应的国家标准/行业标准/本文公开内容，则按照通用的国际标准、常规条件或按照制造厂商所建议的条件进行。
[0055]实施例1
本实施例提供了一种铝灰梯级处理制备铝酸钠的方法，包括如下步骤：
S11、将铝灰进行破碎过筛，得到粒径大于100目的铝灰粉料。
[0056]S21、将铝灰粉料与活化诱导剂混合，得到混合物料，活化诱导剂为CaO和Na2CO3，以铝灰粉料质量计，CaO添加量为5wt%，Na2CO3添加量为3wt%。
[0057]S31、对混合物料进行控氧焙烧处理，焙烧时间为30min，氧气体积浓度为5%，焙烧温度为600℃，得到焙烧物料。
[0058]S41、将焙烧物料冷却、水洗，得到低氟铝料。
[0059]S51、对低氟铝料进行动态预活化处理，活化温度为350℃，活化时间为40min，得到活化物料。
[0060]S61、向活化物料中添加纳米α-Al2O3晶种，添加量为活化物料质量的0.1%，随后进行碱烧反应，碱烧温度为730℃，反应时间为20min，得到铝酸钠。后通过尾气处理单元进行尾气处理，尾气处理单元包括用于吸收含氟气体的Na2CO3喷淋塔和用于处理氮氧化物的SCR系统。
[0061]图2为本申请实施例1提供的铝酸钠的XRD图。
[0062]由图2可知，产物的主要特征衍射峰与铝酸钠的标准衍射数据高度吻合，表明铝酸钠是该产物的主要物相。
[0063]实施例2
本实施例提供了一种铝灰梯级处理制备铝酸钠的方法，包括如下步骤：
S12、将铝灰进行破碎过筛，得到粒径大于100目的铝灰粉料。
[0064]S22、将铝灰粉料与活化诱导剂混合，得到混合物料，活化诱导剂为CaO和Na2CO3，以铝灰粉料质量计，CaO添加量为10wt%，Na2CO3添加量为6wt%。
[0065]S32、对混合物料进行控氧焙烧处理，焙烧时间为37min，氧气体积浓度为6.5%，焙烧温度为640℃，得到焙烧物料。
[0066]S42、将焙烧物料冷却、水洗，得到低氟铝料。
[0067]S52、对低氟铝料进行动态预活化处理，活化温度为365℃，活化时间为55min，得到活化物料。
[0068]S62、向活化物料中添加纳米α-Al2O3晶种，添加量为活化物料质量的0.25%，随后进行碱烧反应，碱烧温度为760℃，反应时间为27min，得到铝酸钠。后通过尾气处理单元进行尾气处理，尾气处理单元包括用于吸收含氟气体的Na2CO3喷淋塔和用于处理氮氧化物的SCR系统。
[0069]实施例3
本实施例提供了一种铝灰梯级处理制备铝酸钠的方法，包括如下步骤：
S13、将铝灰进行破碎过筛，得到粒径大于100目的铝灰粉料。
[0070]S23、将铝灰粉料与活化诱导剂混合，得到混合物料，活化诱导剂为CaO和Na2CO3，以铝灰粉料质量计，CaO添加量为12wt%，Na2CO3添加量为7wt%。
[0071]S33、对混合物料进行控氧焙烧处理，焙烧时间为44min，氧气体积浓度为7.5%，焙烧温度为680℃，得到焙烧物料。
[0072]S43、将焙烧物料冷却、水洗，得到低氟铝料。
[0073]S53、对低氟铝料进行动态预活化处理，活化温度为380℃，活化时间为70min，得到活化物料。
[0074]S63、向活化物料中添加纳米α-Al2O3晶种，添加量为活化物料质量的0.4%，随后进行碱烧反应，碱烧温度为800℃，反应时间为34min，得到铝酸钠。后通过尾气处理单元进行尾气处理，尾气处理单元包括用于吸收含氟气体的Na2CO3喷淋塔和用于处理氮氧化物的SCR系统。
[0075]实施例4
本实施例提供了一种铝灰梯级处理制备铝酸钠的方法，包括如下步骤：
S14、将铝灰进行破碎过筛，得到粒径大于100目的铝灰粉料。
[0076]S24、将铝灰粉料与活化诱导剂混合，得到混合物料，活化诱导剂为CaO和Na2CO3，以铝灰粉料质量计，CaO添加量为15wt%，Na2CO3添加量为8wt%。
[0077]S34、对混合物料进行控氧焙烧处理，焙烧时间为50min，氧气体积浓度为9%，焙烧温度为700℃，得到焙烧物料。
[0078]S44、将焙烧物料冷却、水洗，得到低氟铝料。
[0079]S54、对低氟铝料进行动态预活化处理，活化温度为400℃，活化时间为80min，得到活化物料。
[0080]S64、向活化物料中添加纳米α-Al2O3晶种，添加量为活化物料质量的0.5%，随后进行碱烧反应，碱烧温度为830℃，反应时间为40min，得到铝酸钠。后通过尾气处理单元进行尾气处理，尾气处理单元包括用于吸收含氟气体的Na2CO3喷淋塔和用于处理氮氧化物的SCR系统。
[0081]对比例1
本对比例在实施例4公开的基础上，作如下修改：
铝灰粒径小于100目。
[0082]对比例2
本对比例在实施例4公开的基础上，作如下修改：
不添加活性诱导剂。
[0083]对比例3
本对比例在实施例4公开的基础上，作如下修改：
不控制氧气含量，采用空气气氛。
[0084]对比例4
本对比例在实施例4公开的基础上，作如下修改：
不进行动态活化过程。
[0085]将实施例1～4和对比例1～4的工艺参数和得到的铝酸钠的纯度总结于表1。
[0086]表1 实施例1～4和对比例1～4的工艺参数和铝酸钠的纯度
[0087]由表1可知，实施例1～4得到的铝酸钠的纯度>95%。
[0088]从对比例1可以看出，采用粗粒径铝灰导致后续铝酸钠纯度有所降低，反应不充分。
[0089]从对比例2可以看出，不添加活化诱导剂导致后续铝酸钠杂质过多，并且没有活化提升反应活性，导致铝酸钠反应受阻。
[0090]从对比例3可以看出，空气氛围下氧浓度大约在21%左右，铝酸钠在高温下虽然稳定，但如果环境中有过量的氧气和二氧化碳(在空气中同时存在)，或者由于氧浓度升高导致局部有机杂质或碳质燃烧生成更多CO2，就会发生碳酸化分解或水解反应，减少铝酸钠有效成分。
[0091]从对比例4可以看出，不进行动态活化预处理导致铝酸钠前期活性反应没有进行反应储备，导致活性降低，反应效率降低。
[0092]此外，本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中，首先对铝灰进行破碎预处理，并与特定配比的CaO(5～15wt%)和Na2CO3(3～8wt%)添加剂混合;随后进行控温控氧焙烧，即在600～700℃、5～9%低氧气氛下进行第一段焙烧，实现氮化铝无害化分解为N2，并固定氟、氯杂质;焙烧后物料经冷却、水洗去除可溶盐，干燥后与氢氧化钠混合;最后在第二段碱烧反应实现梯级控温，在730～830℃的较低温度下进行，高效生成高纯度铝酸钠。
[0093]本申请实施例中，通过添加剂配方与梯级工艺的协同，实现了低温高效除氮和固氟固氯，从源头杜绝了NH3和HF的污染，大幅降低了能耗和钠盐损耗，最终产品铝酸钠纯度高达95%以上，铝回收率显著提升，为铝灰的高附加值资源化利用提供了可靠路径。
[0094]以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
说明书附图(2)
声明：
“铝灰梯级处理制备铝酸钠的方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
来源：中铝郑州有色金属研究院有限公司
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