CN112939050A - 一种适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺；包括有以下方法步骤：S1、向半干法脱硫废灰中添加水溶液，使得三氧化硫能够溶解；S2、通过高温低氧环境下，提取干法脱硫废灰中的铁和铝；S3、然后将S2中的反应杂质再经过氧化窑进行缓慢加热，使得杂质中的剩余三氧化硫能够升华；S4、将S3中反应后的物质输送到冷却滚筒的内部，进行冷却；S5、将冷却后的物质进行挤压成块，便于进行输送；本发明使用的物质简单，并且通过三级循环加热冷却，依次降低温度，节省资源，将三氧化硫和氧化钙转换成硫化钙化合物，能够实现再利用，并且通过高温低氧环境，有效的提取了半干法脱硫废灰中的金属物质。
Description
技术领域
本发明属于电解铝行业技术领域，具体涉及一种适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺。
背景技术
电解铝就是通过电解得到的铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，即电解，工业上铝都是采用电解法生产的。半干法脱硫工艺目前应用前景的最大阻碍是脱硫***改的副产物脱硫废灰的处理，尤其是在一些偏远地区，周围没有水泥厂等可以消化脱硫废灰的生产企业，脱硫废灰存在无处堆放，且在大风天气会出现大量的扬尘废灰，非常影响厂区周围的环境，且在半干法脱硫的过程中，半干法脱硫灰是半干法烟气脱硫工艺产生的一种副产物，其主要成分为：游离氧化钙、亚硫酸钙、碳酸钙、硫酸钙和氢氧化钙等物质。由于半干法脱硫灰成分很不稳定，呈弱碱性，且容易分解，因此半干法脱硫灰的综合利用非常困难，然而市面上各种的对于半干法脱硫废灰的资源化利用仍存在各种各样的问题。
如授权公告号为CN109865421A所公开的石灰半干法脱硫灰再利用的方法，其虽然实现了减少了石灰/石灰石资源的消耗和烟气脱硫副产物产生量，降低烟气脱硫成本，避免了堆存填埋造成的二次污染，并有助于提高脱硫产物的资源化水平，具有非常明显的经济效益和社会效益，但是并未解决现有废灰中残留有大量的含硫物质，含硫物质不稳定容易造成二次污染，并且不能够有效的提取废液中的金属，造成资源浪费等的问题，为此我们提出一种适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺，包括有以下方法步骤：
S1、向半干法脱硫废灰中添加水溶液，使得三氧化硫能够溶解：向半干法脱硫废灰中添加水溶液，进而使得三氧化硫与水生成硫酸，在常温下，硫酸与半干法脱硫废灰中的氧化钙进行反应生成硫酸钙固体；
S2、通过高温低氧环境下，提取干法脱硫废灰中的铁和铝：将S1中的固液溶液进行过滤压缩和干燥，再向半干法脱硫废灰中添加焦煤，并且将半干法脱硫废灰和焦煤进行研磨粉碎，且通过研磨装置将半干法脱硫废灰和焦煤研磨成颗粒直径为0.3-0.6mm，并且将半干法脱硫废灰和焦煤粉末平铺在高温反应炉中，并且使得高温反应炉处于低氧高温环境下进行反应；
S3、然后将S2中的反应杂质再经过氧化窑进行缓慢加热，使得杂质中的剩余三氧化硫能够升华：将反应杂质输入到氧化窑中，并且通过外加热炉和烧嘴对氧化窑进行加热，使得反应杂质中的三氧化硫能够在高温下进行升华成气体，并且将气体进行排出吸收，并且通过吸附法对三氧化硫进行吸附；
S4、将S3中反应后的物质输送到冷却滚筒的内部，进行冷却：将S3中的反应物质通过输料绞龙输送到冷却滚筒的内部，进行滚动冷却，且在冷却滚筒的一端向冷却滚筒的内部输送冷空气和氧气，实现对物质进行冷却和防止反应；
S5、将冷却后的物质进行挤压成块，便于进行输送：将S4中冷却过后的物质进行加压成块，使得物质能够挤压成大小相同的矩形体，方便对物质进行存储和运输。
优选的，所述S1中加入水溶液，且采用的水溶液是通过高温蒸馏冷却后的蒸馏水，并且蒸馏水与半干法脱硫废灰的比列为2:1。
优选的，所述蒸馏水和半干法脱硫废灰在进行混合的时候，通过搅拌机进行搅拌混合，且搅拌机的转速保持在300r/min-500r/min，搅拌时长控制在30-40min。
优选的，所述S1中的半干法脱硫废灰在进行水溶液反应之后，对沉淀物进行过滤，在过滤后对沉淀物进行压缩和干燥，使得沉淀物能保持干燥。
优选的，所述S2中的焦煤在低氧高温环境下生产一氧化碳，通过一氧化碳与半干法脱硫废灰中的三氧化二铁进行反应，使得三氧化二铁能够被置换出来，生产铁液，且三氧化二铝在高温环境下生成液体和铁液一同流出。
优选的，所述一氧化碳与半干法脱硫废灰中的三氧化二铁反应公式如下所示：
2C+O2＝＝2CO
优选的，所述冷却滚筒在进行冷却的时候产生的高温气体通过引风机输送到氧化窑中，实现热量的循环利用，所述氧化窑中的高温气体和灰尘通过引风机输送到高温反应炉中进行循环利用，并且可以将灰尘进行收集再处理。
优选的，所述氧化窑中的高温气体和灰尘在进行输送之前先通过旋风下料器对灰尘进行回收输送到高温反应炉中，然后通过比较浓的硫酸对三氧化硫进行吸收,且浓硫酸里面保留有结晶水,且反应方程式如下：SO3+H2O＝H2SO4。
优选的，所述S1中的硫酸与半干法脱硫废灰中的氧化钙进行反应生成硫酸钙固体的反应方程式如下所示：
SO3+H2O＝＝H2SO4
SO3+CaO＝＝CaSO4
SO3+Ca(OH)2＝＝CaSO4+H2O。
优选的，所述S4中的冷空气和氧气分别通过外置的气泵进行输送，所述S5中的加压成块采用的是1000mpa的液压机进行加压成块。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明使用的物质简单，能够极大的降低资源的消耗，并且通过三级循环加热冷却，依次降低温度，能够有效的节省资源，并且通过反应将三氧化硫和氧化钙进行反应，转换成硫化钙化合物，使得废灰能够实现再利用，用于制备水泥和砖块等一些需求量较大的建筑产品，并且通过高温低氧环境，有效的提取了半干法脱硫废灰中的金属物质，可以实现资源提取和再利用，减少资源的消耗。
附图说明
图1为本发明的步骤流程结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明的实施例提供一种技术方案：
如图1所示，一种适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺，包括有以下方法步骤：
S1、向半干法脱硫废灰中添加水溶液，使得三氧化硫能够溶解：向半干法脱硫废灰中添加水溶液，进而使得三氧化硫与水生成硫酸，在常温下，硫酸与半干法脱硫废灰中的氧化钙进行反应生成硫酸钙固体；
S2、通过高温低氧环境下，提取干法脱硫废灰中的铁和铝：将S1中的固液溶液进行过滤压缩和干燥，再向半干法脱硫废灰中添加焦煤，并且将半干法脱硫废灰和焦煤进行研磨粉碎，且通过研磨装置将半干法脱硫废灰和焦煤研磨成颗粒直径为0.3mm，并且将半干法脱硫废灰和焦煤粉末平铺在高温反应炉中，并且使得高温反应炉处于低氧高温环境下进行反应；
S3、然后将S2中的反应杂质再经过氧化窑进行缓慢加热，使得杂质中的剩余三氧化硫能够升华：将反应杂质输入到氧化窑中，并且通过外加热炉和烧嘴对氧化窑进行加热，使得反应杂质中的三氧化硫能够在高温下进行升华成气体，并且将气体进行排出吸收，并且通过吸附法对三氧化硫进行吸附；
S4、将S3中反应后的物质输送到冷却滚筒的内部，进行冷却：将S3中的反应物质通过输料绞龙输送到冷却滚筒的内部，进行滚动冷却，且在冷却滚筒的一端向冷却滚筒的内部输送冷空气和氧气，实现对物质进行冷却和防止反应；
S5、将冷却后的物质进行挤压成块，便于进行输送：将S4中冷却过后的物质进行加压成块，使得物质能够挤压成大小相同的矩形体，方便对物质进行存储和运输。
为了降低资源，并且减少水中物质掺杂进入到半干法脱硫废灰中，造成半干法脱硫废灰中杂质增多，本实施例中，优选的，所述S1中加入水溶液，且采用的水溶液是通过高温蒸馏冷却后的蒸馏水，并且蒸馏水与半干法脱硫废灰的比列为2:1。
为了使得反应速率能够实现提高，加快反应速率和反应更加的充分，本实施例中，优选的，所述蒸馏水和半干法脱硫废灰在进行混合的时候，通过搅拌机进行搅拌混合，且搅拌机的转速保持在300r/min，搅拌时长控制在40min。
为了使得半干法脱硫废灰能够干燥便于处理，本实施例中，优选的，所述S1中的半干法脱硫废灰在进行水溶液反应之后，对沉淀物进行过滤，在过滤后对沉淀物进行压缩和干燥，使得沉淀物能保持干燥。
为了实现对金属铁进行置换，提取半干法脱硫废灰中的金属物质，本实施例中，优选的，所述S2中的焦煤在低氧高温环境下生产一氧化碳，通过一氧化碳与半干法脱硫废灰中的三氧化二铁进行反应，使得三氧化二铁能够被置换出来，生产铁液，且三氧化二铝在高温环境下生成液体和铁液一同流出。
为了实现对金属铁进行置换，本实施例中，优选的，所述一氧化碳与半干法脱硫废灰中的三氧化二铁反应公式如下所示：
2C+O2＝＝2CO
为了实现对反应的热量进行循环使用，减少资源的消耗，本实施例中，优选的，所述冷却滚筒在进行冷却的时候产生的高温气体通过引风机输送到氧化窑中，实现热量的循环利用，所述氧化窑中的高温气体和灰尘通过引风机输送到高温反应炉中进行循环利用，并且可以将灰尘进行收集再处理。
为了实现对高温升华的三氧化硫进行吸收，以及对废灰进行回收，防止污染空气，本实施例中，优选的，所述氧化窑中的高温气体和灰尘在进行输送之前先通过旋风下料器对灰尘进行回收输送到高温反应炉中，然后通过比较浓的硫酸对三氧化硫进行吸收,且浓硫酸里面保留有结晶水,且反应方程式如下：SO3+H2O＝H2SO4。
为了使得三氧化硫和氧化钙能够生产稳定的硫化钙，本实施例中，优选的，所述S1中的硫酸与半干法脱硫废灰中的氧化钙进行反应生成硫酸钙固体的反应方程式如下所示：
SO3+H2O＝＝H2SO4
SO3+CaO＝＝CaSO4
SO3+Ca(OH)2＝＝CaSO4+H2O。
为了实现输送冷空气和氧气，并且使得废灰能够便于存储和运输，本实施例中，优选的，所述S4中的冷空气和氧气分别通过外置的气泵进行输送，所述S5中的加压成块采用的是1000mpa的液压机进行加压成块。
实施例二：
一种适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺，包括有以下方法步骤：
S1、向半干法脱硫废灰中添加水溶液，使得三氧化硫能够溶解：向半干法脱硫废灰中添加水溶液，进而使得三氧化硫与水生成硫酸，在常温下，硫酸与半干法脱硫废灰中的氧化钙进行反应生成硫酸钙固体；
S2、通过高温低氧环境下，提取干法脱硫废灰中的铁和铝：将S1中的固液溶液进行过滤压缩和干燥，再向半干法脱硫废灰中添加焦煤，并且将半干法脱硫废灰和焦煤进行研磨粉碎，且通过研磨装置将半干法脱硫废灰和焦煤研磨成颗粒直径为0.6mm，并且将半干法脱硫废灰和焦煤粉末平铺在高温反应炉中，并且使得高温反应炉处于低氧高温环境下进行反应；
S3、然后将S2中的反应杂质再经过氧化窑进行缓慢加热，使得杂质中的剩余三氧化硫能够升华：将反应杂质输入到氧化窑中，并且通过外加热炉和烧嘴对氧化窑进行加热，使得反应杂质中的三氧化硫能够在高温下进行升华成气体，并且将气体进行排出吸收，并且通过吸附法对三氧化硫进行吸附；
S4、将S3中反应后的物质输送到冷却滚筒的内部，进行冷却：将S3中的反应物质通过输料绞龙输送到冷却滚筒的内部，进行滚动冷却，且在冷却滚筒的一端向冷却滚筒的内部输送冷空气和氧气，实现对物质进行冷却和防止反应；
S5、将冷却后的物质进行挤压成块，便于进行输送：将S4中冷却过后的物质进行加压成块，使得物质能够挤压成大小相同的矩形体，方便对物质进行存储和运输。
为了降低资源，并且减少水中物质掺杂进入到半干法脱硫废灰中，造成半干法脱硫废灰中杂质增多，本实施例中，优选的，所述S1中加入水溶液，且采用的水溶液是通过高温蒸馏冷却后的蒸馏水，并且蒸馏水与半干法脱硫废灰的比列为2:1。
为了使得反应速率能够实现提高，加快反应速率和反应更加的充分，本实施例中，优选的，所述蒸馏水和半干法脱硫废灰在进行混合的时候，通过搅拌机进行搅拌混合，且搅拌机的转速保持在500r/min，搅拌时长控制在30min。
为了使得半干法脱硫废灰能够干燥便于处理，本实施例中，优选的，所述S1中的半干法脱硫废灰在进行水溶液反应之后，对沉淀物进行过滤，在过滤后对沉淀物进行压缩和干燥，使得沉淀物能保持干燥。
为了实现对金属铁进行置换，提取半干法脱硫废灰中的金属物质，本实施例中，优选的，所述S2中的焦煤在低氧高温环境下生产一氧化碳，通过一氧化碳与半干法脱硫废灰中的三氧化二铁进行反应，使得三氧化二铁能够被置换出来，生产铁液，且三氧化二铝在高温环境下生成液体和铁液一同流出。
为了实现对金属铁进行置换，本实施例中，优选的，所述一氧化碳与半干法脱硫废灰中的三氧化二铁反应公式如下所示：
2C+O2＝＝2CO
为了实现对反应的热量进行循环使用，减少资源的消耗，本实施例中，优选的，所述冷却滚筒在进行冷却的时候产生的高温气体通过引风机输送到氧化窑中，实现热量的循环利用，所述氧化窑中的高温气体和灰尘通过引风机输送到高温反应炉中进行循环利用，并且可以将灰尘进行收集再处理。
为了实现对高温升华的三氧化硫进行吸收，以及对废灰进行回收，防止污染空气，本实施例中，优选的，所述氧化窑中的高温气体和灰尘在进行输送之前先通过旋风下料器对灰尘进行回收输送到高温反应炉中，然后通过比较浓的硫酸对三氧化硫进行吸收,且浓硫酸里面保留有结晶水,且反应方程式如下：SO3+H2O＝H2SO4。
为了使得三氧化硫和氧化钙能够生产稳定的硫化钙，本实施例中，优选的，所述S1中的硫酸与半干法脱硫废灰中的氧化钙进行反应生成硫酸钙固体的反应方程式如下所示：
SO3+H2O＝＝H2SO4
SO3+CaO＝＝CaSO4
SO3+Ca(OH)2＝＝CaSO4+H2O。
为了实现输送冷空气和氧气，并且使得废灰能够便于存储和运输，本实施例中，优选的，所述S4中的冷空气和氧气分别通过外置的气泵进行输送，所述S5中的加压成块采用的是1000mpa的液压机进行加压成块。
通过上述技术方案，可以实现对半干法脱硫废灰中的物质进行提取和转换，有效的提高半干法脱硫废灰中物质的稳定性，并且能够有效的提高半干法脱硫废灰中的有价值的物质，并且将有害物质进行剔除，使得半干法脱硫废灰能够实现再度利用，提高利用率，在半干法脱硫废灰中的物质含量如下所示：
本发明的工作原理及使用流程：
第一步、向半干法脱硫废灰中添加水溶液，使得三氧化硫能够溶解：向半干法脱硫废灰中添加水溶液，进而使得三氧化硫与水生成硫酸，在常温下，硫酸与半干法脱硫废灰中的氧化钙进行反应生成硫酸钙固体；
第二步、通过高温低氧环境下，提取干法脱硫废灰中的铁和铝：将S1中的固液溶液进行过滤压缩和干燥，再向半干法脱硫废灰中添加焦煤，并且将半干法脱硫废灰和焦煤进行研磨粉碎，且通过研磨装置将半干法脱硫废灰和焦煤研磨成颗粒直径为0.3-0.6mm，并且将半干法脱硫废灰和焦煤粉末平铺在高温反应炉中，并且使得高温反应炉处于低氧高温环境下进行反应；
第三步、然后将S2中的反应杂质再经过氧化窑进行缓慢加热，使得杂质中的剩余三氧化硫能够升华：将反应杂质输入到氧化窑中，并且通过外加热炉和烧嘴对氧化窑进行加热，使得反应杂质中的三氧化硫能够在高温下进行升华成气体，并且将气体进行排出吸收，并且通过吸附法对三氧化硫进行吸附；
第四步、将S3中反应后的物质输送到冷却滚筒的内部，进行冷却：将S3中的反应物质通过输料绞龙输送到冷却滚筒的内部，进行滚动冷却，且在冷却滚筒的一端向冷却滚筒的内部输送冷空气和氧气，实现对物质进行冷却和防止反应；
第五步、将冷却后的物质进行挤压成块，便于进行输送：将S4中冷却过后的物质进行加压成块，使得物质能够挤压成大小相同的矩形体，方便对物质进行存储和运输。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺，其特征在于，包括有以下方法步骤：
S1、向半干法脱硫废灰中添加水溶液，使得三氧化硫能够溶解：向半干法脱硫废灰中添加水溶液，进而使得三氧化硫与水生成硫酸，在常温下，硫酸与半干法脱硫废灰中的氧化钙进行反应生成硫酸钙固体；
S2、通过高温低氧环境下，提取干法脱硫废灰中的铁和铝：将S1中的固液溶液进行过滤压缩和干燥，再向半干法脱硫废灰中添加焦煤，并且将半干法脱硫废灰和焦煤进行研磨粉碎，且通过研磨装置将半干法脱硫废灰和焦煤研磨成颗粒直径为0.3-0.6mm，并且将半干法脱硫废灰和焦煤粉末平铺在高温反应炉中，并且使得高温反应炉处于低氧高温环境下进行反应；
S3、然后将S2中的反应杂质再经过氧化窑进行缓慢加热，使得杂质中的剩余三氧化硫能够升华：将反应杂质输入到氧化窑中，并且通过外加热炉和烧嘴对氧化窑进行加热，使得反应杂质中的三氧化硫能够在高温下进行升华成气体，并且将气体进行排出吸收，并且通过吸附法对三氧化硫进行吸附；
S4、将S3中反应后的物质输送到冷却滚筒的内部，进行冷却：将S3中的反应物质通过输料绞龙输送到冷却滚筒的内部，进行滚动冷却，且在冷却滚筒的一端向冷却滚筒的内部输送冷空气和氧气，实现对物质进行冷却和防止反应；
S5、将冷却后的物质进行挤压成块，便于进行输送：将S4中冷却过后的物质进行加压成块，使得物质能够挤压成大小相同的矩形体，方便对物质进行存储和运输。
2.根据权利要求1所述的适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺，其特征在于：所述S1中加入水溶液，且采用的水溶液是通过高温蒸馏冷却后的蒸馏水，并且蒸馏水与半干法脱硫废灰的比列为2:1。
3.根据权利要求2所述的适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺，其特征在于：所述蒸馏水和半干法脱硫废灰在进行混合的时候，通过搅拌机进行搅拌混合，且搅拌机的转速保持在300r/min-500r/min，搅拌时长控制在30-40min。
4.根据权利要求1所述的适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺，其特征在于：所述S1中的半干法脱硫废灰在进行水溶液反应之后，对沉淀物进行过滤，在过滤后对沉淀物进行压缩和干燥，使得沉淀物能保持干燥。
5.根据权利要求1所述的适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺，其特征在于：所述S2中的焦煤在低氧高温环境下生产一氧化碳，通过一氧化碳与半干法脱硫废灰中的三氧化二铁进行反应，使得三氧化二铁能够被置换出来，生产铁液，且三氧化二铝在高温环境下生成液体和铁液一同流出。
6.根据权利要求5所述的适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺，其特征在于：所述一氧化碳与半干法脱硫废灰中的三氧化二铁反应公式如下所示：
2C+O2＝＝2CO
7.根据权利要求1所述的适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺，其特征在于：所述冷却滚筒在进行冷却的时候产生的高温气体通过引风机输送到氧化窑中，实现热量的循环利用，所述氧化窑中的高温气体和灰尘通过引风机输送到高温反应炉中进行循环利用，并且可以将灰尘进行收集再处理。
8.根据权利要求7所述的适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺，其特征在于：所述氧化窑中的高温气体和灰尘在进行输送之前先通过旋风下料器对灰尘进行回收输送到高温反应炉中，然后通过比较浓的硫酸对三氧化硫进行吸收,且浓硫酸里面保留有结晶水,且反应方程式如下：SO3+H2O＝H2SO4。
9.根据权利要求7所述的适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺，其特征在于：所述S1中的硫酸与半干法脱硫废灰中的氧化钙进行反应生成硫酸钙固体的反应方程式如下所示：
SO3+H2O＝＝H2SO4
SO3+CaO＝＝CaSO4
SO3+Ca(OH)2＝＝CaSO4+H2O。
10.根据权利要求1所述的适用于电解铝行业半干法脱硫废灰的资源化利用工艺，其特征在于：所述S4中的冷空气和氧气分别通过外置的气泵进行输送，所述S5中的加压成块采用的是1000mpa的液压机进行加压成块。
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