一种铝灰渣脱氮组合物及其应用

本发明涉及一种铝灰渣脱氮的方法，尤其涉及一种铝灰渣脱氮组合物及其应用。

背景技术：

1、作为铝工业中的副产品，铝灰的主要成分为al、aln、氧化物以及盐类等，年产生量超过500万吨，铝灰的处理通常为填埋和堆积。由于存在氮化铝(aln)等有害物质，《国家危险废物名录(2021版)》中将再生铝和铝材加工过程中产生的铝灰列为r级危险固废(废物代码：321-026-48)。火法除氮工艺主要是让铝灰中的aln和o2发生反应生成al2o3，但由于铝灰中的aln被al2o3包裹很难与空气接触，故火法除氮的关键在于破膜，另外火法除氮工艺焙烧时间较长、温度高，能耗大。

2、既往的研究认为，在火法处理中，单独分别添加cao和caco3，cao和caco3的作用是形成铝酸钙，均不起到脱n作用，而且有认为，形成的cao包裹在aln表面，影响脱n；有研究认为，在na2o-cao体系，cao仅仅起到脱si效果。如文献(桓书星,王耀武,狄跃忠,尤晶,彭建平,洪一鸣.二次铝灰钙化煅烧提取氧化铝的试验研究[j].矿产保护与利用,2020,(3):34-39.)认为，aln性质较稳定，即使在很高的温度下也不与cao反应。当煅烧温度为1000℃时，碳酸钙分解生成的氧化钙基本与铝灰中的氧化铝完全反应；如文献(何柳青.铝灰提铝工艺优化及其浸出残渣合成钙矾石研究[m].华南理工大学，2021.)认为，在na2o作用下，氧化钙可对氧化硅的固定作用。

3、钙化焙烧法脱除二次铝灰中氮的试验研究[j].有色金属工程,2021,11(4):63-69.(李松元等)研究发现，添加在二次铝灰中的cao可以起到破膜作用，在一定的工艺条件下可将二次铝灰中aln和al2o3转变为12cao·7al2o3和n2，但焙烧时间长，脱氮率仅达85.25％，主要原因为对cao的特性、理论分析等研究系统性不足，并尚未构建合理的脱氮体系。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种铝灰渣脱氮组合物，解决如何提升铝灰渣脱氮率的问题。本发明的另一目的在于提出铝灰渣脱氮组合物在铝灰渣脱氮中的应用，解决如何对铝灰渣脱氮的问题。

2、技术方案：本发明所述的一种铝灰渣脱氮组合物，包括caco3、cao和二次铝灰，所述caco3的平均粒度不超过二次铝灰平均粒度的1/2且caco3中小于二次铝灰平均粒径的颗粒占比至少为75％，所述二次铝灰的平均粒度不超过cao平均粒度的1/2且二次铝灰中小于cao平均粒度的颗粒占比至少为75％。

3、caco3-cao-铝灰体系脱n基本原理：

4、cao在升温前期(caco3未完全分解)时，将铝灰中aln和al2o3转变为12cao·7al2o3和n2，促进脱氮过程的进行，随着12cao·7al2o3增加，包裹在aln表面，影响脱n的进一步进行；

5、caco3在高温下分解，生成活性[cao]和co2。co2逃逸过程中能使二次铝灰变得疏松，有利于空气中的o2进入，二次铝灰中裸露在外面的aln会更容易被氧化，同时活性[cao]起到更好的效果。

6、caco3、cao和二次铝灰混合后，三者均匀分布，部分caco3均匀填充在二次铝灰颗粒间隙中，两者的混合物又部分均匀填充在cao的颗粒间隙中。脱氮过程中，caco3分解产生的co2在从内部向外逃逸过程中使二次铝灰内部疏松多孔，令o2能够与aln的接触面积增多，并将副产物n2带出反应体系，促进脱氮反应的正向进行，可以大大于提高二次铝灰的脱氮率。

7、优选地，所述caco3的平均粒度为7-9μm且粒径小于15-19μm的颗粒占比为75％，所述二次铝灰的平均粒径为15-19μm且粒径小于37-40μm的颗粒占比为75％，所述cao的平均粒度为37-40μm。

8、优选地，所述caco3的平均粒度为8.752μm，其中粒径小于22.570μm的颗粒占比为90％，所述二次铝灰粒度平均粒径为16.951μm，其中粒径小于82.510μm的颗粒占比为90％，所述cao平均粒度为38.863μm，其中粒径小于93.938μm的颗粒占比为90％。

9、本发明进一步将上述铝灰渣脱氮组合物应用在铝灰渣脱氮中，具体方法包括如下步骤：

10、(1)将caco3、cao和二次铝灰混合均匀得反应体系；

11、(2)有氧条件下焙烧反应体系后完成铝灰渣脱氮。

12、优选地，在步骤(1)中，caco3：cao：二次铝灰的质量比为0.6：0.2-1：1。

13、优选地，在步骤(2)中，焙烧反应条件为：按升温速率为2-6℃/min，将反应体系从室温加热至900-1200℃，并在该温度下焙烧2-6h，然后冷却到室温。

14、优选地，在步骤(2)中，所述有氧条件为空气条件或氧气条件。

15、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

16、本发明可将铝灰的脱氮率提升至98.37％，显著高于现有的脱氮剂的脱氮效果，可实现铝灰的高效无害化处理。

1.一种铝灰渣脱氮组合物，其特征在于，包括caco3、cao和二次铝灰，所述caco3的平均粒度不超过二次铝灰平均粒度的1/2且caco3中小于二次铝灰平均粒径的颗粒占比至少为75％，所述二次铝灰的平均粒度不超过cao平均粒度的1/2且二次铝灰中小于cao平均粒度的颗粒占比至少为75％。

2.根据权利要求1所述铝灰渣脱氮组合物，其特征在于，所述caco3的平均粒度为7-9μm且粒径小于15-19μm的颗粒占比为75％，所述二次铝灰的平均粒径为15-19μm且粒径小于37-40μm的颗粒占比为75％，所述cao的平均粒度为37-40μm。

3.根据权利要求2所述铝灰渣脱氮组合物，其特征在于，所述caco3的平均粒度为8.752μm，其中粒径小于22.570μm的颗粒占比为90％，所述二次铝灰粒度平均粒径为16.951μm，其中粒径小于82.510μm的颗粒占比为90％，所述cao平均粒度为38.863μm，其中粒径小于93.938μm的颗粒占比为90％。

4.根据权利要求1-3任一项所述铝灰渣脱氮组合物在铝灰渣脱氮中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，在步骤(1)中，caco3：cao：二次铝灰的质量比为0.6：0.2-1：1。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，在步骤(2)中，焙烧反应条件为：按升温速率为2-6℃/min，将反应体系从室温加热至900-1200℃，并在该温度下焙烧2-6h，然后冷却到室温。

8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，在步骤(2)中，所述有氧条件为空气条件或氧气条件。