一种铝灰渣协同废催化剂制备铝酸钙的方法技术

本发明专利技术涉及铝灰渣资源化利用技术领域，公开了一种铝灰渣协同废催化剂制备铝酸钙的方法，包括如下步骤：S1、预处理阶段：破碎原料废催化剂、铝灰渣和钙基原料，获得废催化剂粉末、铝灰渣粉末和钙基粉末；S2、原料混合阶段：将S1所得废催化剂粉末、铝灰渣粉末与钙基粉末按比例混合，获得混合原料；S3、协同处理阶段：将S2所得混合原料进行烧结处理或熔融处理，随后再经冷却、破碎，得到铝酸钙产品。本方案通过将铝灰渣、废催化剂与石灰石等废物破碎后，经烧结或熔融即可生产获得铝酸钙精炼剂产品，可以协同处理铝灰渣和废催化剂两种危险废物，不仅能一次性解决它们带来的环境问题，还能实现二者的资源化利用，减少资源浪费。减少资源浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种铝灰渣协同废催化剂制备铝酸钙的方法


[0001]本专利技术涉及铝灰渣资源化利用
，具体涉及一种铝灰渣协同废催化剂制备铝酸钙的方法。

技术介绍

[0002]铝灰渣是电解铝、铸造铝、再生铝冶炼过程漂浮在铝液(熔体)表面的浮渣、撇渣，也包括后续炒灰、球磨等处理过程后剩余的残渣，随着工业的发展，铝灰渣产生量逐年增加。一般铝灰渣里面含有较多的氮化铝、少量的单质铝、部分还含有碳化铝、重金属、氟化物等，其具有的毒性和反应性，使其被列入我国危险废物名录(危废类别代码为HW48)，具体的，这些物质遇水或吸潮会释放有刺激性的氨气以及易燃气体氢气、甲烷；而目前常规采用填埋、堆积的方式处理，然而这类处理方式使得铝灰渣遇水易产生有害气体，不仅资源得不到利用，且还易导致严重的环境和生态问题。
[0003]另外，废催化剂主要来源于石油化工、煤化工、精细化工等行业，由于含有重金属、有机物等有毒有害物质，也被列入了我国危险废物名录，危废类别代码为HW50，每年的产生量约几十万吨。由于氧化铝具有良好的机械强度、较高的热稳定性和化学稳定性、适宜的等电点以及可调变的表面酸碱性等优点，因此成为了炼油和化工工业中使用最广泛的催化剂载体，所以这些行业产生的多数废催化剂往往都富含氧化铝。关于废催化剂的回收利用，人们一般只关注其中所含的有价金属元素，通过火法或湿法回收其中的有价金属，剩余的残渣则是充当载体的氧化铝等，由于价值相对较低，多通过填埋处置。此外，还有一部分催化剂，如氧化铝保护剂、水解脱硫剂等由于不含有价金属或有价金属含量非常低，往往直接进行填埋，造成了资源的浪费。
[0004]综上，研发一种资源回收率高、设备要求低、成本低的铝灰渣协同废催化剂制备铝酸钙的方法，不仅有效弥补现有技术的不足，还对铝灰渣、废催化剂的资源回收利用具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术意在提供一种铝灰渣协同废催化剂制备铝酸钙的方法，以解决现有技术中铝灰渣及废催化剂的资源化利用率较低造成资源浪费的技术问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种铝灰渣协同废催化剂制备铝酸钙的方法，包括如下步骤：
[0007]S1、预处理阶段：破碎原料废催化剂、铝灰渣和钙基原料，获得废催化剂粉末、铝灰渣粉末和钙基粉末；
[0008]S2、原料混合阶段：将S1所得废催化剂粉末、铝灰渣粉末与钙基粉末按比例混合，获得混合原料；
[0009]S3、协同处理阶段：将S2所得混合原料进行烧结处理或熔融处理，随后再经冷却、破碎，得到铝酸钙产品。
[0010]本方案的原理是：
[0011]本方案通过烧结或熔融等高温处理，可以使铝灰渣中具有反应性的AlN转变成Al2O3和N2、单质铝转化成Al2O3，而具有浸出毒性的氟与钙形成具有助熔作用的CaF2，大部分氯盐与少量氟挥发至烟气中。而废催化剂上的结焦、吸附沾染的有机物、有机硫、有机氯等转变为CO2、H2O、SO2和HCl等；同时，铝灰渣和废催化剂中的Al2O3与CaO在高温下反应生成铝酸钙，即消除了铝灰渣和废催化剂的危险特性又得到了资源化产品，实现了经济效益和环境效益的双赢。
[0012]本方案的优点是：
[0013]1、相比于现有铝灰渣回收金属铝后填埋处理造成大量资源浪费相比，本方案通过将铝灰渣、废催化剂与石灰石等废物破碎后，经烧结或熔融即可生产获得铝酸钙精炼剂产品，有效提升废物的资源利用效率，减少资源浪费。具体的，采用回转窑等进行高温处理获得烧结型铝酸钙；采用电弧炉等进行高温处理得到预熔型铝酸钙，且铝酸钙物相含量整体比烧结型更高。本方案生产的不同种类铝酸钙产品还能符合对应产品标准(烧结型铝酸钙符合GB/T30900
‑
2014要求，预熔型铝酸钙满足YB/T 4265
‑
2011要求)，实现危险废物铝灰渣和废催化剂的资源化利用，且利用率较高。申请人通过长期实验发现，本方案基本能实现铝灰渣和废催化剂的全量化利用，有效回收利用危险废物，避免直接填埋对环境的污染，实现经济效益和环保效益双赢。
[0014]2、本方案可以协同处理铝灰渣和废催化剂两种危险废物，不仅能一次性解决它们带来的环境问题，还能实现二者的资源化利用，减少资源浪费。
[0015]3、本方案中废催化剂上的结焦及有机物残留不用单独通过高温或蒸馏等方式进行预先去除，有效简化了废催化剂资源化利用的工艺流程，而且还可以利用其在后续高温处理时氧化释放的热，减少制备铝酸钙过程的燃气或电力消耗，进一步降低了处理成本。
[0016]4、本方案充分利用了废催化剂和铝灰中的铝源，减少了生产铝酸钙对主要依靠进口的铝土矿资源的消耗，同时还实现了两种危险废物的全量化和高值化利用，解决了废催化剂和铝灰带来的严重环境问题，取得了良好的社会效益和经济效益。
[0017]5、相比于现有技术采用湿法球磨预处理铝灰渣时易产生刺激性氨气和易燃易爆气体氢气、甲烷而增加气体收集及防爆设备成本而言，本方案采用全干法处理铝灰渣及废催化剂，即每个阶段均是干法处理，只需要简单的预处理即可，不存在释放这些气体的风险，从而有效降低其对环境的危害，提升生产的环境效益。
[0018]优选的，在S1中，所述废催化剂经破碎和过筛，形成粒度≤100目的废催化剂粉末；所述铝灰渣经球磨筛分，得到粒度≤100目的铝灰渣粉末；所述钙基原料破碎过筛处理获得粒度≤100目的钙基粉末。
[0019]优选的，所述废催化剂粉末、铝灰渣粉末、钙基粉末的粒度均≤160目。
[0020]有益效果：本方案通过采用上述目数的原料粉末，有效混合原料，便于烧结形成品质均匀的铝酸钙产品。专利技术人通过长期实验发现，当原料粒度过大时，原料混合不均匀，容易影响铝酸钙的烧成；而当原料粒度过小时，虽然有益于固体粉末混合得更均匀，保障铝酸钙产品质量，但是要追求粒度更小的物料，带来的问题是破碎(球磨)所需能耗也更高。因此，从技术经济综合考虑，控制粒度≤100目(优选≤160目)即可。
[0021]优选的，在S2原料混合阶段中，还包括采用10～30MPa的压力将混合原料压成块状
或球形，压制成型后每块混合原料的体积为10～200cm3。
[0022]有益效果：本方案采用上述范围的压力，即可将粉末状的混合原料压制成块状或球形，有效避免粉末状的混合原料在输送或煅烧过程中扬尘产生污染。申请人通过长期实验发现，压成而成的球形或块状混合原料的体积在10～200cm3时，均能有效避免扬尘，还能团聚原材料从而便于烧结或熔融形成铝酸钙产品，提升烧结效率。若直接以粉末状混合原料投料进行烧结或熔融，因高温烟气的升腾作用，会产生大量扬尘，不仅易造成环境污染，还会造成原料浪费；而若是压制成块状或球形的体积过大，会造成团块之间的空隙过大，窑炉空间利用率下降，生产效率降低，能耗也有所增高。因此，从环境、技术经济性综合考虑，控制成型后每块混合原料的体积为10～200cm3较为适宜。
[0023]优选的，在S1中，所述废催化剂包括以氧化铝为主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝灰渣协同废催化剂制备铝酸钙的方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、预处理阶段：破碎原料废催化剂、铝灰渣和钙基原料，获得废催化剂粉末、铝灰渣粉末和钙基粉末；S2、原料混合阶段：将S1所得废催化剂粉末、铝灰渣粉末与钙基粉末按比例混合，获得混合原料；S3、协同处理阶段：将S2所得混合原料进行烧结处理或熔融处理，随后再经冷却、破碎，得到铝酸钙产品。2.根据权利要求1所述的一种铝灰渣协同废催化剂制备铝酸钙的方法，其特征在于：在S1中，所述废催化剂经破碎和过筛，形成粒度≤100目的废催化剂粉末；所述铝灰渣经球磨筛分，得到粒度≤100目的铝灰渣粉末；所述钙基原料破碎过筛处理获得粒度≤100目的钙基粉末。3.根据权利要求2所述的一种铝灰渣协同废催化剂制备铝酸钙的方法，其特征在于：在S2原料混合阶段中，还包括采用10～30MPa的压力将混合原料压成块状或球形，压制成型后每块混合原料的体积为10～200cm3。4.根据权利要求3所述的一种铝灰渣协同废催化剂制备铝酸钙的方法，其特征在于：在S1中，所述废催化剂包括以氧化铝为主要成分的催化剂废弃物和/或催化剂废弃物提取有价元素后残留的以氧化铝为主的催化剂残渣，所述废催化剂中Al2O3含量≥80％。5.根据权利要求4所述的一种铝灰渣协同废催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张睿，黄爱军，陈明翠，倾彩霞，赵静，陈昌华，
申请(专利权)人：新中天环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：