一种二次铝灰煅烧、筛分、碱洗、酸洗制备氧化铝的方法

本发明涉及固废资源化领域，特别涉及一种二次铝灰煅烧、筛分、碱洗、酸洗制备氧化铝的方法。

背景技术：

1、二次铝灰是铝熔渣提铝后的危险废物，含氧化铝（40-60 wt.%）、氮化铝（15-25wt.%）、盐类精炼剂（钠盐、钾盐和氟盐合计10-20 wt.%）及少量的金属铝。二次铝灰具有资源性和危险性双重属性，资源性来自于氧化铝，可作为替代铝土矿作为氧化铝原料；危险性来自于氮化铝和盐类精炼剂，氮化铝易水解产生氨气污染，盐类精炼剂易随雨水溶出造成水土污染。随着铝工业的发展和生活水平提高，我国二次铝灰年产生量超220万吨。因此，亟需解决二次铝灰的无害化处置及资源化利用问题。

2、目前，二次铝灰的资源化方法有火法和湿法两种。火法产品主要为建筑材料和耐火材料，资源化流程如下：水洗脱氮除盐，得到低氮低盐二次铝灰；混合二次铝灰与其他原料并成型；经烧结或熔融制备为建筑材料和耐火材料。湿法产品主要为高纯氧化铝，资源化流程如下：水洗脱氮除盐，得到低氮低盐二次铝灰；酸溶或碱溶二次铝灰，浸出铝元素，过滤得到铝浸出液；经沉淀、焙烧等工艺制备为高纯氧化铝。

3、中国发明专利（cn110563336a）公开了一种铝灰渣无需除盐除氮制备微晶玻璃的方法，将铝灰渣中的氮化铝氧化为氧化铝，氟盐、氯盐固化在玻璃相中。但微晶玻璃应用场景较少，市场消纳量低。

4、中国发明专利（cn106830030b）公开了一种利用铝灰安全高效生产砂状氧化铝的方法，利用拜耳法生产氧化铝的铝酸钠溶液，溶解铝灰中的铝元素生产砂状氧化铝，同时对生产中氨气、氢气进来了二次利用。但由于铝灰中铝元素经历溶解-沉淀-煅烧制备为氧化铝，流程长、溶解效率低且碱消耗量大。

5、中国发明专利（cn108585003a）公开了一种利用铝灰制备片状氧化铝的方法，铝灰经硫酸浸出、除杂、合成前驱体、煅烧得到片状氧化铝。但由于铝灰中铝元素经历浸出-沉淀-煅烧制备为氧化铝，流程长、溶解效率低且硫酸消耗量大。

6、中国发明专利（cn114906867a）公开了一种利用铝灰制备氧化铝的方法，铝灰经水解-酸解处理得到水解滤洗液与酸解滤洗液，经蒸发、混合、过滤、洗涤得到滤饼，滤饼经干燥、煅烧得到氧化铝。但水解-酸解处理仅溶解出铝灰中的活性铝，大量惰性氧化铝均作为废渣未实现资源化。

7、中国发明专利（cn111960450a）公开了利用铝灰制备氧化铝的方法，将铝灰、赤泥、粉煤灰、石灰石、铁粉、纯碱混合均匀，经煅烧、筛分、破碎得到氧化铝熟料，氧化铝熟料经碱溶、固液分离、沉淀、过滤、煅烧得到氧化铝。但由于铝灰中铝元素经历煅烧-溶解-沉淀-煅烧制备为氧化铝，流程长且碱消耗量大。

8、与火法制备建筑材料相比，二次铝灰湿法制备氧化铝的市场消纳量更大。但现有二次铝灰制备氧化铝技术存在流程长、溶解效率低、酸碱消耗量大等难题，亟需二次铝灰短流程、低成本制备氧化铝技术，实现二次铝灰高效低成本资源化。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种二次铝灰煅烧、筛分、碱洗、酸洗制备氧化铝的方法，二次铝灰中氮化铝、金属铝和γ-氧化铝经煅烧转变为耐酸耐碱的α-氧化铝，钠镁钙硅铁氧化物等低熔点杂质聚集为较大颗粒；筛分去除大粒径的钠镁钙硅铁等杂质；碱洗去除残留的钠镁钙硅铁等杂质；经水洗、烘干得到氧化铝。突破二次铝灰制备氧化铝技术中流程长、溶解效率低、酸碱消耗量大等问题。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种二次铝灰煅烧、筛分、碱洗、酸洗制备氧化铝的方法，其特征在于，在空气气氛中煅烧二次铝灰，将氮化铝、金属铝和γ-氧化铝转变为耐酸耐碱的α-氧化铝，将钠镁钙硅铁氧化物等低熔点杂质聚集为较大颗粒；采用筛分处理，去除大粒径的钠镁钙硅铁氧化物等杂质；采用碱洗、酸洗处理，去除残留的钠镁钙硅铁氧化物等杂质；经水洗、烘干，最终得到氧化铝。

4、进一步地，所述煅烧温度为1000-1400℃，煅烧时间1.0-4.0 h。

5、进一步地，所述筛分处理的筛网孔径为200目。

6、进一步地，所述碱洗溶液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或一种以上，碱洗溶液氢氧根离子浓度为0.5-2.5 mol/l，液固比为1.0-5.0 ml/g，碱洗时间为1.0-5.0 h；酸洗溶液为盐酸、硝酸、硫酸中的一种或一种以上，酸洗溶液氢离子浓度为0.2-1.2 mol/l，液固比为1.0-5.0 ml/g，碱洗时间为1.0-5.0 h

7、进一步地，所述水洗的液固比为2.0-10.0 ml/g，水洗时间为1.0-5.0 h；烘干温度为70-110℃。

8、进一步地，所述方法具体包括：

9、s1、煅烧：在空气气氛中、1000-1400℃煅烧二次铝灰1.0-4.0 h，将氮化铝、金属铝和γ-氧化铝转变为耐酸耐碱的α-氧化铝，将钠镁钙硅铁氧化物等低熔点杂质聚集为较大颗粒；

10、s2、筛分：将煅烧产物过200目筛网，得到细二次铝灰；

11、s3、碱洗：以氢氧根离子浓度为0.5-2.5 mol/l的碱溶液洗涤细二次铝灰，液固比为1.0-5.0 ml/g，碱洗时间为1.0-5.0 h；

12、s4、过滤：过滤碱洗液，得到一次氧化铝渣；

13、s5、酸洗：以氢离子浓度为0.2-1.2 mol/l的酸溶液洗涤一次氧化铝渣，液固比为1.0-5.0 ml/g，碱洗时间为1.0-5.0 h；

14、s6、过滤：过滤酸洗液，得到二次氧化铝渣；

15、s7、水洗：水洗二次氧化铝渣，液固比为2.0-10.0 ml/g，时间为1.0-5.0 h；

16、s8、烘干：70-110℃烘干氧化铝渣，得到氧化铝产品。

17、本发明的原理为：

18、（1）本发明利用α-氧化铝和钠镁钙硅铁氧化物的熔点、化学稳定性差异，α-氧化铝熔点高（>2000℃）、耐酸耐碱性优异，钠镁钙硅铁氧化物熔点低（<1400℃）、易与酸碱反应。采用煅烧、筛分、碱洗、酸洗，去除二次铝灰中钠镁钙硅铁氧化物等杂质，得到氧化铝产品。

19、（2）钠镁钙硅铁氧化物熔点低，高温环境中易局部熔化，粘结为大颗粒。本发明采用煅烧处理二次铝灰，将钠镁钙硅铁氧化物杂质聚集为大颗粒，经筛分去除钠镁钙硅铁氧化物杂质。

20、（3）钠镁钙硅铁氧化物化学稳定性差，氧化硅易与碱反应生成水溶的硅酸根离子，钠镁钙铁氧化物易与酸反应生成水溶的钠、镁、钙、铁离子。本发明采用碱洗、酸洗处理二次铝灰，将残余的钠镁钙硅铁氧化物杂质转变为水溶性离子，实现氧化铝和钠镁钙硅铁氧化物杂质的分离。

21、本发明的有益效果为：

22、（1）目前的二次铝灰制备氧化铝技术，多采用酸碱溶解氧化铝、沉淀、煅烧工艺，铝元素需经历固态→溶液中离子态→固态转变过程，氧化铝中al-o键经历了断裂、重连的过程，系统能量消耗较大、且浪费严重。本发明采用煅烧、筛分、碱洗、酸洗处理，去除二次铝灰中钠镁钙硅铁氧化物杂质，氧化铝全流程保持固态，能量消耗低、且利用率高。

23、（2）针对二次铝灰制备氧化铝技术流程长、溶解效率低、酸碱消耗量大等问题，本发明根据二次铝灰中氧化铝含量高的特点（>60%），以去除非铝杂质替代传统的提取氧化铝方案。采用筛分、碱洗、酸洗处理去除二次铝灰中钠镁钙硅铁氧化物杂质，技术流程短、碱洗酸洗效率高、酸碱消耗量低。