[發明專利]鋁灰球團氯化-氧壓轉化制備氧化鋁及全組分利用的方法

有效

• 申請號: 202110216809.8
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN112850762B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張廷安;呂國志;劉燕;趙秋月;豆志河;張子木;張偉光;傅大學
• 申請（專利權）人: 東北大學;東大有色固廢技術研究院（遼寧）有限公司
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02;C01F7/30;C01F7/56;C01B33/107;C09K3/18
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 寧佳

本發明的鋁灰球團氯化?氧壓轉化制備氧化鋁及全組分利用的方法，步驟如下：將鋁灰、焦煤按一定比例壓制成球團后，加入到移動床反應器中，鋁灰中的氮化鋁、鋁、氧化鋁、氧化硅等分別與氯氣反應生成氮氣、氯化鋁和氯化硅等，鋁灰中的鎂等與氯氣反應生成氯化鎂進入渣中；對氯化得到的氣相產物進行冷凝處理，依次獲得氯化鋁和氯化硅，冷凝得到的尾氣主要是氮氣和未反應的氯氣等，經壓縮得到液氯返回氯化過程循環使用；將氯化鋁引流至加壓氧壓轉化爐，在相應氧氣壓力下，向熔融態氯化鋁中通入氧氣，使氯化鋁轉化為氧化鋁和氯氣，氯化返回氯化過程循環使用；綜合實現鋁灰中鋁與硅的高度轉化。

技術領域：

本發明屬于技術領域，具體涉及一種鋁灰球團氯化-氧壓轉化制備氧化鋁及全組分利用的方法。

背景技術：

鋁灰是鋁冶煉過程的主要廢棄物之一，每生產一噸原鋁/鋁材會產生180～290kg鋁灰渣，年排放數百萬噸。鋁灰中含有氮化鋁、金屬鋁、氧化鋁以及鋁鎂尖晶石等，其中氮遇水會釋放氨氣，此外鋁灰中還含有氟和氯鹽等，因此被列入危險廢棄物名錄。

近年來，相關從業者針對鋁灰的高效、高值化利用進行了大量的研究工作，如孫華等發明的“用廢鋁灰制備鋁酸鈉的方法，專利號：CN200610117078.7”將廢鋁灰先進行除氨、脫水處理后，加入NaOH堿化，然后加入適量去離子水，在65～100℃下浸出鋁酸鈉粗溶液；然后進行壓濾，得到鋁酸鈉精制液；再用10％濃度的NaOH調節溶液分子比至1.2～1.6，再經脫水得到無水鋁酸鈉晶體。

李少鵬等發明的“一種鋁灰制備聚合氯化鋁聯產耐火材料的方法，公開號：CN110040756A”以廢棄物鋁灰和鹽酸為原料，先將鋁灰進行篩分回收單質鋁，再將篩下物進行預凈化處理，然后將預凈化處理后的鋁灰與鹽酸混合進行浸出反應，經固液分離和洗滌，得到濾液和濾餅；濾餅經干燥、混料、成型、干燥和燒結制備耐火材料，濾液經聚合調控制備聚合氯化鋁凈水劑。

上述方法雖然也可以實現鋁灰的利用，但多需要水洗脫氨處理，會產生氨或氨氮廢水，造成二次污染。

發明內容：

本發明的目的是克服上述現有技術存在的不足，提供一種鋁灰球團氯化-氧壓轉化制備氧化鋁及全組分利用的方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

鋁灰球團氯化-氧壓轉化制備氧化鋁及全組分利用的方法，包括以下步驟：

(1)將鋁灰、焦煤按比例混合均勻，壓制成球團，所述的焦煤中包括C和氧化硅，所述的鋁灰中包括氧化鋁和氧化硅；按摩爾比，焦煤中的C：(鋁灰中的氧化鋁+鋁灰中氧化硅+焦煤中氧化硅)＝(1.5～4):1；

(2)將球團加入到移動床反應器中，并向移動床反應器中通入氯氣，進行氯化反應，獲得固相產物和氣相產物；其中，所述的氯氣通入量為理論能使鋁灰中鋁完全轉化為AlCl₃，鋁灰中氧化硅+焦煤中氧化硅完全轉化為SiCl₄的物質的量的1.1-2倍，所述的氯化反應溫度為300～1100℃，反應時間為10～90min；所述的氯化反應過程中：

鋁灰中的氮化鋁、鋁、氧化鋁和氧化硅等成分分別與氯氣反應生成氮氣、氯化鋁和氯化硅等；

鋁灰中的鎂等與氯氣反應生成氯化鎂進入渣中；

(3)所述的氣相產物初步降溫至180℃以下，冷凝獲得氯化鋁產品，進一步降溫至56℃以下，獲得四氯化硅產品，尾氣經加壓得到氮氣和氯氣，氯氣壓縮成液氯，返回氯化過程循環使用；

(4)將氯化鋁引流至加壓氧壓轉化爐中，并保持氣相中氧氣分壓為0.2～5MPa，保持氯化鋁為熔融態進行氧化反應，反應溫度為200～1000℃，反應時間15～90min，向體系中熔融態氯化鋁中通入氧氣，使氯化鋁轉化為氧化鋁和氯氣，氯氣返回氯化過程循環使用。