[發明專利]一種低鎂鋁灰同步活化惰化除雜熔制鋁酸鈣的方法

有效

• 申請號: 202011500535.7
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112723400B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 蘇子鍵;張元波;劉康;姜濤;李光輝;范曉慧;劉碩;劉繼成;涂義康;王嘉;侯煒;趙雪娟;朱應賢;林坤;王琰;成相霖
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C01F7/164
• 分類號: C01F7/164;C21C7/064
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

本發明公開了一種低鎂鋁灰同步活化惰化除雜熔制鋁酸鈣的方法，該方法是將低鎂鋁灰與含鈣添加劑混合原料進行濕式球磨，球磨物料依次經過固液分離、干燥及焙燒處理，即得鋁酸鈣系產品；該方法以鋁冶煉加工過程中產生的低鎂鋁灰渣為原料制備出可以用于鋼鐵冶煉脫硫的鋁酸鈣系產品，不僅實現了危險廢棄物的綜合利用，而且可以獲得較高的經濟價值，且該方法操作簡單，成本低，對環境友好，滿足工業化生產要求。

技術領域

本發明涉及一種鋁酸鈣的制備方法，特別涉及一種利用低鎂鋁灰作為原料，通過同步活化惰化除雜熔制鋁酸鈣的方法，屬于再生金屬領域和固體廢棄物綜合利用領域。

背景技術

鋁灰渣是金屬鋁及鋁合金生產加工以及回收利用過程中形成的含鋁廢渣，分為白渣與黑渣兩種。白渣是電解鋁與再生鋁的熔鑄過程會熔液上層產生的鋁渣，白渣中的金屬鋁含量可達80％，可作為二次鋁工業原料；黑渣是一次鋁灰用炒灰、回轉窯等方法回收金屬鋁后細磨篩分得到的細灰，其主要成分是氧化鋁、AlN、Al₄C₃、金屬鋁和氟化物、氰化物、NaCl、KCl和SiO₂。電解鋁工藝中，陽極更換、電解槽大修、鑄錠以及出鋁產生30～50kg鋁灰渣/噸鋁；金屬鋁在重熔、鑄錠、配置合金、零部件澆鑄等過程產生30～40kg鋁灰渣/噸鋁；廢鋁再生產生150～250kg鋁灰渣/噸鋁。

相比較于原生鋁的生產過程，再生鋁的回收生產過程只需要5％的能量消耗，只排放5％的溫室氣體。隨著再生鋁行業的蓬勃發展，再生鋁的回收生產成為未來鋁工業的發展趨勢，2019年我國的再生鋁產量達到715萬噸，同比增長2.88％。再生鋁行業中，原料來源廣(鋁加工邊角料、飲料罐、箔、商業廢料、車削和軋制或鑄造金屬等等)、成分復雜，每生產一噸者再生鋁，會形成15～25％的鋁灰渣。據不完全統計，僅再生鋁工業中，每年產生的鋁灰渣高達100萬噸以上。

白渣中因含有大量的金屬鋁，其回收主要以金屬鋁為主。黑渣可采用水浸分離可溶鹽的方法，將部分氮化物、碳化物水解惰化轉化為氧化鋁，最終生產轉化出來的高鋁惰化渣可作為水泥、陶瓷、耐火材料、凈水劑等的原料。在采用惰化鋁灰生產鋁酸鈣作為煉鋼的脫硫劑時，需要考慮鋁灰中MgO的含量，因為在高溫下，氧化鎂會與氧化鋁反應生成鎂鋁尖晶石這種高熔點物相，在鋁灰的惰化過程中，鎂鋁尖晶石的性質會更穩定，更加難以轉化。給后續鋁酸鈣的合成以及純化帶來較大的困難，大量的高熔點鎂鋁尖晶石摻雜在鋁酸鈣體系中會顯著降低鋁酸鈣的脫硫性能。

發明內容

針對現有技術中利用鋁灰渣制備用于煉鋼脫硫的鋁酸鈣脫硫劑過程中存在的技術問題，本發明的目的是在于提供一種以低鎂鋁灰為原料通過濕法球磨結合高溫固相反應制備鋁酸鈣系產品的方法，該方法通過濕法球磨實現鋁灰渣中有害物質分解脫除和可溶鹽的分離，并將有用鋁成分惰化生成高活性、大比表面積的氫氧化鋁，再結合高溫焙燒過程生成鋁酸鈣，且將少量鎂鋁尖晶石協同轉化為鈣鎂鋁復合氧化物，強化鋁酸鈣系物質生成，該方法操作簡單，合成溫度低，轉化率高，生產成本低，環境友好，滿足工業化生產要求。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種低鎂鋁灰同步活化惰化除雜熔制鋁酸鈣的方法，該方法是將低鎂鋁灰與含鈣添加劑混合原料進行濕式球磨，球磨物料依次經過固液分離、干燥及焙燒處理，即得鋁酸鈣系產品。

本發明技術方案以低鎂鋁灰渣為原料，為實現其中有害組分的無害化處理和有價組分鋁的綜合利用增值加工，采用濕式球磨惰化和除雜、原料組分調控以及高溫固相反應強化轉化的協同處理過程，濕式球磨過程實現其中氮、碳、可溶鹽的脫除和有用鋁成分的轉化和活化，配料添加的石灰石和消石灰等活性物質可促進合成鋁酸鈣過程固相反應順利進行，最終降低了合成溫度，提高鎂鋁尖晶石的分解率及鋁酸鈣的生成率。高溫固相反應中生成的活性氧化鈣能夠置換尖晶石中的氧化鎂形成鋁酸鈣，游離出的氧化鎂可以固熔進入鋁酸鈣形成復合氧化物。