本發(fā)明涉及蒸發(fā)設備，尤其涉及一種鋁灰水洗和濾液循環(huán)回收的裝置及方法。

背景技術：

1、我國再生鋁產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，?預計2022-2025年我國再生鋁的需求分別為8600kt、9800kt、10600kt和11500kt，因此而產(chǎn)生的二次鋁灰約有90kt、100kt、110kt、120kt。加之前未處理的10000kt鋁灰，將累計10420kt未處理鋁灰。

2、二次鋁灰主要由氧化物、金屬鋁、鹽類和氮化鋁四類物質成分構成。由于不同來源的鋁灰成分差異明顯，回收成本高，使得95%的鋁灰被堆存、填埋處理。這里以常見的二次鋁灰成分為例，一般為50-65w%al2o3、15-30w%aln、5-20w%al、5-20w%鹽類和5-10wt%其它物質。在填埋、堆存時，鋁灰會水解產(chǎn)生大量氨氣，而且其含有的氯化物（nacl、kcl、cacl2、mgcl2）、氟化物（na3alf6、naf、alf3、caf2）和重金屬離子包括鎘(cd)、鉛(pb)、鉻(cr)、銅(cu)?和鋅(zn)等都可能會造成土壤及地下水污染，嚴重影響環(huán)境質量和人類健康。在選擇濕法冶金處理鋁灰時，一般采用較高的液固比對鋁灰進行脫氮、脫氟和除鹽處理，在處理完成后，大量濾液被剩余，如果不進行有效的無害化處理，其含有的氟化物、氯鹽以及堿性物質依然會對環(huán)境造成污染，這違背了對鋁灰進行無害化處理的初衷。因此從經(jīng)濟和環(huán)保兩方面，鋁灰通過濕法冶金處理后的濾液需要回收處理。

3、目前國內公布的大部分專利中，水洗作為低成本去除二次鋁灰中f、cl、n等雜質元素方法被頻繁利用，cn112661425b公開了一種鋁灰脫氮方法，通過高溫水蒸氣脫氮、硅酸鹽穩(wěn)定化重金屬和水洗脫氯三個連續(xù)環(huán)節(jié)實現(xiàn)鋁灰高效脫氯，但該方法沒有對濾液進行循環(huán)使用和回收。對于鋁灰的水洗裝置，cn112661425b公開了一種鋁灰渣高效脫氟脫氯脫氮裝置，所述裝置通過在立式球磨機中設計了攪拌裝置，實現(xiàn)對水解過程中產(chǎn)生的氫氧化鋁包覆物的破除，所述裝置實現(xiàn)對鋁灰中氮、氟、氯元素的脫除，但所述裝置無法實現(xiàn)液固分離、濾液回收、裝置底部物料球磨不徹底。cn114288603a公開了一種二次鋁灰脫氮裝置系統(tǒng)及方法，所述裝置在臥式球磨機中設計蒸汽進口管，通過對鋁灰的加熱濕磨，實現(xiàn)對鋁灰中氮化鋁的高效脫除，但所述裝置無法改變反應過程中的液固比和對濾液循環(huán)使用和回收。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種鋁灰水洗和濾液循環(huán)回收的裝置及方法，用以解決現(xiàn)有技術中缺乏對濾液循環(huán)使用和回收的缺陷。

2、一方面，本發(fā)明提供一種鋁灰水洗和濾液循環(huán)回收的裝置，包括：水洗裝置、儲存裝置和蒸發(fā)裝置，儲存裝置通過循環(huán)管路與水洗裝置連通，儲存裝置和蒸發(fā)裝置通過連接管四(1)連通。

3、優(yōu)選的，水洗裝置包括攪拌桶，攪拌桶外壁上設置有投料口、注水口、廢氣排出口和排渣口一，攪拌桶內設置有攪拌組件，攪拌桶外壁固定連接有氨氣處理組件和氫氣收集組件，注水口和排渣口一與循環(huán)管路連通，廢氣排出口與氨氣處理組件的進氣口通過連接管一連通，氫氣收集組件通過連接管二與氨氣處理組件的出氣口連通，氫氣收集組件設置有排氣口，氨氣處理組件上設置有注液口一，攪拌桶外壁內部設置有加熱管路，加熱管路的出氣口與外部蒸汽源連通，加熱管路的進氣口為蒸汽注入口，蒸汽注入口的進氣口與外部蒸汽源連通。

4、優(yōu)選的，儲存裝置包括多組儲存罐和壓濾機，儲存罐與壓濾機通過連接管三連通，連接管三上設置有抽水泵一，儲存罐內壁固定連接有濾網(wǎng)一和擋板一，儲存罐下端設置有排渣口二。

5、優(yōu)選的，循環(huán)管路包括連接管五和連接管六，連接管五的兩端分別與排渣口一和壓濾機的進液口連通，連接管七與外界水源連通，連接管六分別與儲存罐的出液口和注水口連通，連接管六上還連通有連接管七，連接管六上設置有抽水泵二。

6、優(yōu)選的，蒸發(fā)裝置包括蒸發(fā)箱和抽濾機，蒸發(fā)箱內部通過分隔板分隔為上側的沉淀腔和下側的蒸發(fā)腔，分隔板包括傾斜設置的擋板二和水平設置的濾網(wǎng)二，濾網(wǎng)二上安裝有沿水平方向滑動的滑動擋板，沉淀腔設置有注料口和注液口二，注液口二通過連接管四與儲存裝置連通，蒸發(fā)腔設置有抽濾口，抽濾機連接在抽濾口上，蒸發(fā)腔內底面設置有加熱管，蒸發(fā)腔的側壁設置有排渣口三。

7、優(yōu)選的，還包括評估系統(tǒng)，評估系統(tǒng)用于對儲存罐內的濾液進行評估，確定濾液是否需要進行蒸發(fā)回收，評估系統(tǒng)包括：

8、取樣組件，與儲存罐連通，用于在每次濾液注入儲存罐后對濾液進行取樣；

9、第一液位傳感器，設置于儲存罐內，用于檢測儲存罐內的實際液位；

10、檢測組件，與取樣組件連通，用于對濾液樣品進行檢測，確定濾液內各成分的濃度；

11、評估模塊，用于基于檢測組件的檢測結果，確定濾液使用用途。

12、優(yōu)選的，評估模塊包括：

13、信息接收單元，用于接收檢測組件的檢測結果；

14、計算單元，用于計算濾液的狀態(tài)評估參數(shù)；

15、；

16、其中，w為濾液的狀態(tài)評估參數(shù)；m為濾液中主要成分的總種類數(shù)，ln為以e為底數(shù)的對數(shù)函數(shù)；e為自然底數(shù)；為濾液中第i種成分的濃度對裝置損耗的影響系數(shù)；為濾液中第i種成分的濃度；為濾液中第i種成分的最大溶液度；為預計單次裝置檢修的所需的最高成本；s為儲存罐的底面積；l為儲存罐內的液面高度；為蒸發(fā)一單位體積濾液所需成本；為濾液中第i種成分在濾液處理時產(chǎn)生的附加產(chǎn)品的單位質量的價值；為濾液中第i種成分在濾液處理時產(chǎn)生的附加產(chǎn)品的轉化率；為濾液中第i種成分的濃度對鋁灰水洗效果的影響系數(shù)；為濾液的ph值對鋁灰水洗效果的影響系數(shù)；為預設的鋁灰水洗過程的最佳ph值；p為濾液的實際ph值；為預設的ph值偏差度的計算基準；為預設的成本閾值；

17、結果輸出單元，當濾液的狀態(tài)評估參數(shù)w小于1，則濾液用于繼續(xù)循環(huán)使用，當濾液的狀態(tài)評估參數(shù)w大于等于1，則對濾液進行蒸發(fā)回收。

18、優(yōu)選的，還包括蒸汽控制模塊，蒸汽控制模塊用于控制外部蒸汽源輸入蒸汽注入口的蒸汽流量，蒸汽控制模塊包括：

19、第一溫度傳感器，設置于攪拌桶內，用于檢測攪拌桶內溶液的實際溫度；

20、第二溫度傳感器，設置于攪拌桶內，用于檢測攪拌桶內的空氣溫度；

21、第三溫度傳感器，設置于蒸汽注入口，用于檢測輸入蒸汽的實際溫度；

22、第二液位傳感器，設置于攪拌桶內，用于檢測攪拌桶內的實際液位高度；

23、計算模塊，用于計算蒸汽的目標輸入流量；

24、；

25、其中，q為蒸汽的目標流量；為圓周率；為蒸汽注入口的直徑；為蒸汽的動力粘度；b為加熱管路與攪拌桶的內壁間的距離；為攪拌桶內的溶液的定壓比熱容；m為攪拌桶內的溶液的質量；為最佳反應溫度；為攪拌桶內的溶液的實際溫度；t為預設的調節(jié)時長；為攪拌桶的內壁直徑；為攪拌桶內的溶液與攪拌桶內的空氣的對流換熱系數(shù)；為攪拌桶內的溶液的實際溫度；為攪拌桶內的空氣溫度；為空氣的熱導率；為蒸汽的定壓比熱容；k為蒸汽的熱導率；為蒸汽注入口處的蒸汽的實際溫度；為攪拌桶內的溶液的液面高度；為攪拌桶材料的導熱系數(shù)；u為加熱管路的總長度；為蒸汽的密度；

26、通訊模塊，用于將計算模塊計算得出的蒸汽的目標輸入流量傳輸至外部蒸汽源，控制外部蒸汽源將蒸汽輸出流量調節(jié)為蒸汽的目標流量。

27、一種鋁灰水洗和濾液循環(huán)回收的方法，用于使用上述的一種鋁灰水洗和濾液循環(huán)回收的裝置，其特征在于，包括：

28、步驟s1，將鋁灰和添加劑添加入攪拌桶內，打開注水口向攪拌桶內加入溶液調節(jié)固液比；

29、步驟s2，向蒸汽注入口內通入高溫蒸汽并啟動攪拌組件對攪拌桶內的固液混合物進行攪拌開始反應；

30、步驟s3，反應完成后，對固液混合物進行固液分離，分離出的濾液通入儲存罐中靜置處理，析出的沉淀物沉積在儲存罐底部，在濾液抽出儲存罐后進行收集；

31、步驟s4，將靜置處理后的濾液重新通入攪拌桶參與鋁灰水洗；

32、步驟s5，濾液循環(huán)若干次后，將濾液從儲存罐中抽取至蒸發(fā)裝置內進行蒸發(fā)回收。

33、優(yōu)選的，步驟s5包括：

34、步驟s51，向蒸發(fā)裝置內加入沉淀劑；

35、步驟s52，通過抽濾分離沉淀物和溶液；

36、步驟s53，對溶液進行加熱蒸發(fā)。

37、與現(xiàn)有技術對比，本發(fā)明具備以下有益效果：

38、水洗裝置通過蒸汽加熱，注水口實現(xiàn)鋁灰水解反應的液固比及添加劑含量控制，達到對鋁灰中氮化鋁的高效水解和可溶解雜質的高效脫除，通過氨氣處理部及氫氣回收部，達到尾氣安全處理；所述儲存裝置不僅實現(xiàn)液固分離還分離出濾液中的氫氧化物，獲得了增值產(chǎn)品；所述蒸發(fā)回收裝置不僅實現(xiàn)濾液含有的鋁元素全部回收還通過蒸發(fā)得到附加產(chǎn)品氯鹽，減少了一般技術中鋁灰水洗過程中，缺乏液固分離、濾液單次使用成本高、濾液二次處理的成本高和因裝置分散導致的物料運輸困難的問題。