本發(fā)明涉及固廢資源化領(lǐng)域，特別涉及一種二次鋁灰煅燒、篩分、堿洗、酸洗制備氧化鋁的方法。

背景技術(shù)：

1、二次鋁灰是鋁熔渣提鋁后的危險(xiǎn)廢物，含氧化鋁（40-60?wt.%）、氮化鋁（15-25wt.%）、鹽類精煉劑（鈉鹽、鉀鹽和氟鹽合計(jì)10-20?wt.%）及少量的金屬鋁。二次鋁灰具有資源性和危險(xiǎn)性雙重屬性，資源性來自于氧化鋁，可作為替代鋁土礦作為氧化鋁原料；危險(xiǎn)性來自于氮化鋁和鹽類精煉劑，氮化鋁易水解產(chǎn)生氨氣污染，鹽類精煉劑易隨雨水溶出造成水土污染。隨著鋁工業(yè)的發(fā)展和生活水平提高，我國(guó)二次鋁灰年產(chǎn)生量超220萬噸。因此，亟需解決二次鋁灰的無害化處置及資源化利用問題。

2、目前，二次鋁灰的資源化方法有火法和濕法兩種?；鸱óa(chǎn)品主要為建筑材料和耐火材料，資源化流程如下：水洗脫氮除鹽，得到低氮低鹽二次鋁灰；混合二次鋁灰與其他原料并成型；經(jīng)燒結(jié)或熔融制備為建筑材料和耐火材料。濕法產(chǎn)品主要為高純氧化鋁，資源化流程如下：水洗脫氮除鹽，得到低氮低鹽二次鋁灰；酸溶或堿溶二次鋁灰，浸出鋁元素，過濾得到鋁浸出液；經(jīng)沉淀、焙燒等工藝制備為高純氧化鋁。

3、中國(guó)發(fā)明專利（cn110563336a）公開了一種鋁灰渣無需除鹽除氮制備微晶玻璃的方法，將鋁灰渣中的氮化鋁氧化為氧化鋁，氟鹽、氯鹽固化在玻璃相中。但微晶玻璃應(yīng)用場(chǎng)景較少，市場(chǎng)消納量低。

4、中國(guó)發(fā)明專利（cn106830030b）公開了一種利用鋁灰安全高效生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，利用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的鋁酸鈉溶液，溶解鋁灰中的鋁元素生產(chǎn)砂狀氧化鋁，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)中氨氣、氫氣進(jìn)來了二次利用。但由于鋁灰中鋁元素經(jīng)歷溶解-沉淀-煅燒制備為氧化鋁，流程長(zhǎng)、溶解效率低且堿消耗量大。

5、中國(guó)發(fā)明專利（cn108585003a）公開了一種利用鋁灰制備片狀氧化鋁的方法，鋁灰經(jīng)硫酸浸出、除雜、合成前驅(qū)體、煅燒得到片狀氧化鋁。但由于鋁灰中鋁元素經(jīng)歷浸出-沉淀-煅燒制備為氧化鋁，流程長(zhǎng)、溶解效率低且硫酸消耗量大。

6、中國(guó)發(fā)明專利（cn114906867a）公開了一種利用鋁灰制備氧化鋁的方法，鋁灰經(jīng)水解-酸解處理得到水解濾洗液與酸解濾洗液，經(jīng)蒸發(fā)、混合、過濾、洗滌得到濾餅，濾餅經(jīng)干燥、煅燒得到氧化鋁。但水解-酸解處理僅溶解出鋁灰中的活性鋁，大量惰性氧化鋁均作為廢渣未實(shí)現(xiàn)資源化。

7、中國(guó)發(fā)明專利（cn111960450a）公開了利用鋁灰制備氧化鋁的方法，將鋁灰、赤泥、粉煤灰、石灰石、鐵粉、純堿混合均勻，經(jīng)煅燒、篩分、破碎得到氧化鋁熟料，氧化鋁熟料經(jīng)堿溶、固液分離、沉淀、過濾、煅燒得到氧化鋁。但由于鋁灰中鋁元素經(jīng)歷煅燒-溶解-沉淀-煅燒制備為氧化鋁，流程長(zhǎng)且堿消耗量大。

8、與火法制備建筑材料相比，二次鋁灰濕法制備氧化鋁的市場(chǎng)消納量更大。但現(xiàn)有二次鋁灰制備氧化鋁技術(shù)存在流程長(zhǎng)、溶解效率低、酸堿消耗量大等難題，亟需二次鋁灰短流程、低成本制備氧化鋁技術(shù)，實(shí)現(xiàn)二次鋁灰高效低成本資源化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種二次鋁灰煅燒、篩分、堿洗、酸洗制備氧化鋁的方法，二次鋁灰中氮化鋁、金屬鋁和γ-氧化鋁經(jīng)煅燒轉(zhuǎn)變?yōu)槟退崮蛪A的α-氧化鋁，鈉鎂鈣硅鐵氧化物等低熔點(diǎn)雜質(zhì)聚集為較大顆粒；篩分去除大粒徑的鈉鎂鈣硅鐵等雜質(zhì)；堿洗去除殘留的鈉鎂鈣硅鐵等雜質(zhì)；經(jīng)水洗、烘干得到氧化鋁。突破二次鋁灰制備氧化鋁技術(shù)中流程長(zhǎng)、溶解效率低、酸堿消耗量大等問題。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種二次鋁灰煅燒、篩分、堿洗、酸洗制備氧化鋁的方法，其特征在于，在空氣氣氛中煅燒二次鋁灰，將氮化鋁、金屬鋁和γ-氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)槟退崮蛪A的α-氧化鋁，將鈉鎂鈣硅鐵氧化物等低熔點(diǎn)雜質(zhì)聚集為較大顆粒；采用篩分處理，去除大粒徑的鈉鎂鈣硅鐵氧化物等雜質(zhì)；采用堿洗、酸洗處理，去除殘留的鈉鎂鈣硅鐵氧化物等雜質(zhì)；經(jīng)水洗、烘干，最終得到氧化鋁。

4、進(jìn)一步地，所述煅燒溫度為1000-1400℃，煅燒時(shí)間1.0-4.0?h。

5、進(jìn)一步地，所述篩分處理的篩網(wǎng)孔徑為200目。

6、進(jìn)一步地，所述堿洗溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或一種以上，堿洗溶液氫氧根離子濃度為0.5-2.5?mol/l，液固比為1.0-5.0?ml/g，堿洗時(shí)間為1.0-5.0?h；酸洗溶液為鹽酸、硝酸、硫酸中的一種或一種以上，酸洗溶液氫離子濃度為0.2-1.2?mol/l，液固比為1.0-5.0?ml/g，堿洗時(shí)間為1.0-5.0?h

7、進(jìn)一步地，所述水洗的液固比為2.0-10.0?ml/g，水洗時(shí)間為1.0-5.0?h；烘干溫度為70-110℃。

8、進(jìn)一步地，所述方法具體包括：

9、s1、煅燒：在空氣氣氛中、1000-1400℃煅燒二次鋁灰1.0-4.0?h，將氮化鋁、金屬鋁和γ-氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)槟退崮蛪A的α-氧化鋁，將鈉鎂鈣硅鐵氧化物等低熔點(diǎn)雜質(zhì)聚集為較大顆粒；

10、s2、篩分：將煅燒產(chǎn)物過200目篩網(wǎng)，得到細(xì)二次鋁灰；

11、s3、堿洗：以氫氧根離子濃度為0.5-2.5?mol/l的堿溶液洗滌細(xì)二次鋁灰，液固比為1.0-5.0?ml/g，堿洗時(shí)間為1.0-5.0?h；

12、s4、過濾：過濾堿洗液，得到一次氧化鋁渣；

13、s5、酸洗：以氫離子濃度為0.2-1.2?mol/l的酸溶液洗滌一次氧化鋁渣，液固比為1.0-5.0?ml/g，堿洗時(shí)間為1.0-5.0?h；

14、s6、過濾：過濾酸洗液，得到二次氧化鋁渣；

15、s7、水洗：水洗二次氧化鋁渣，液固比為2.0-10.0?ml/g，時(shí)間為1.0-5.0?h；

16、s8、烘干：70-110℃烘干氧化鋁渣，得到氧化鋁產(chǎn)品。

17、本發(fā)明的原理為：

18、（1）本發(fā)明利用α-氧化鋁和鈉鎂鈣硅鐵氧化物的熔點(diǎn)、化學(xué)穩(wěn)定性差異，α-氧化鋁熔點(diǎn)高（>2000℃）、耐酸耐堿性優(yōu)異，鈉鎂鈣硅鐵氧化物熔點(diǎn)低（<1400℃）、易與酸堿反應(yīng)。采用煅燒、篩分、堿洗、酸洗，去除二次鋁灰中鈉鎂鈣硅鐵氧化物等雜質(zhì)，得到氧化鋁產(chǎn)品。

19、（2）鈉鎂鈣硅鐵氧化物熔點(diǎn)低，高溫環(huán)境中易局部熔化，粘結(jié)為大顆粒。本發(fā)明采用煅燒處理二次鋁灰，將鈉鎂鈣硅鐵氧化物雜質(zhì)聚集為大顆粒，經(jīng)篩分去除鈉鎂鈣硅鐵氧化物雜質(zhì)。

20、（3）鈉鎂鈣硅鐵氧化物化學(xué)穩(wěn)定性差，氧化硅易與堿反應(yīng)生成水溶的硅酸根離子，鈉鎂鈣鐵氧化物易與酸反應(yīng)生成水溶的鈉、鎂、鈣、鐵離子。本發(fā)明采用堿洗、酸洗處理二次鋁灰，將殘余的鈉鎂鈣硅鐵氧化物雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄噪x子，實(shí)現(xiàn)氧化鋁和鈉鎂鈣硅鐵氧化物雜質(zhì)的分離。

21、本發(fā)明的有益效果為：

22、（1）目前的二次鋁灰制備氧化鋁技術(shù)，多采用酸堿溶解氧化鋁、沉淀、煅燒工藝，鋁元素需經(jīng)歷固態(tài)→溶液中離子態(tài)→固態(tài)轉(zhuǎn)變過程，氧化鋁中al-o鍵經(jīng)歷了斷裂、重連的過程，系統(tǒng)能量消耗較大、且浪費(fèi)嚴(yán)重。本發(fā)明采用煅燒、篩分、堿洗、酸洗處理，去除二次鋁灰中鈉鎂鈣硅鐵氧化物雜質(zhì)，氧化鋁全流程保持固態(tài)，能量消耗低、且利用率高。

23、（2）針對(duì)二次鋁灰制備氧化鋁技術(shù)流程長(zhǎng)、溶解效率低、酸堿消耗量大等問題，本發(fā)明根據(jù)二次鋁灰中氧化鋁含量高的特點(diǎn)（>60%），以去除非鋁雜質(zhì)替代傳統(tǒng)的提取氧化鋁方案。采用篩分、堿洗、酸洗處理去除二次鋁灰中鈉鎂鈣硅鐵氧化物雜質(zhì)，技術(shù)流程短、堿洗酸洗效率高、酸堿消耗量低。