发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种以工业危险固废二次铝灰为原料通过外加钙源进行高温焙烧获得铝酸钙产品的方法，该方法通过使用特殊粘结剂实现难成球的二次铝灰干法压制形成具有一定的机械强度的球团，从而可以采用回转窑进行焙烧，满足工业化生产要求，且球团在高温焙烧过程中实现Na、K、Cl等含盐组分挥发，金属铝与氮化铝会氧化成氧化铝，并在氧化过程中同时与CaO反应生成铝酸钙；该产品可以作为铝酸钙水泥的原料，也可以采用对铝酸钙中的氧化铝进行二次回收，或者作为用于钢铁冶炼过程中铝酸钙脱硫剂，该方法操作简单，焙烧过程不会产生扬尘，且可以获得较高的经济价值，实现了危险废物的回收以及资源利用。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种利用二次铝灰制备铝酸钙产品的方法，该方法是将二次铝灰与钙源及粘结剂混合后，通过干法压制成球团，所述球团进行氧化焙烧，即得；所述粘结剂包含废机油和沥青。

本发明技术方案以二次铝灰为原料，而二次铝灰是铝灰渣经过球磨筛分回收金属铝后所产生的细粒级铝灰，二次铝灰的主要成分为氧化铝，同时还包含少量的金属铝、氮化铝、镁铝尖晶石、无机盐以及其它杂质。由于二次铝灰含有氮化铝，如果采用湿法成球易于产生有害气体，而二次铝灰粒级较细，通过干法成球困难，而本发明技术方案通过采用特殊的由废机油和沥青组成的粘结剂，能够使得二次铝灰易于通过干法压制形成具有较高机械强度的球料，从而可以通过回转窑来实现焙烧，同时粘结剂中的废机油和沥青都是高碳氢化合物，在高温焙烧过程中可作为燃料，从而降低焙烧温度减少焙烧时间。同时，二次铝灰外配钙源，这些钙源一方面作为铝酸钙的钙源提供，另外一方面，这些钙源如脱硫石膏、石灰石以及消石灰等都可以作为助剂促进固相烧结的顺利进行。此外，二次铝灰中包含的少量镁还能降低体系的熔点，其主要机理是：从CaO-MgO-Al₂O₃的三元相图中可以看出，在一定的配比下氧化镁与铝酸钙生成钙镁铝酸盐，钙镁铝酸盐是一种低熔点物质，能够降低铝酸钙的熔点，对铝酸钙产品用于炼钢脱硫过程有利。

作为一个优选的方案，所述二次铝灰的粒度为－200目，主要成分氧化铝质量百分比含量不低于75％，其他成分还包含金属铝、氮化铝及镁铝尖晶石。二次铝灰是铝灰渣经过研磨筛分回收金属铝后的筛下物，其金属铝的质量百分比含量一般在0.5％～3％范围内，由于在金属铝的熔融过程中会加入精炼剂(主要是钠盐、钾盐以及氟盐等无机盐类物质)，从而导致二次铝灰中也会有无机盐的掺杂，在高温下无机盐类物质不仅会降低体系的熔点，还能挥发出去，使得到的铝酸钙产品中几乎不含无机盐，无机盐类可以通过重结晶进行回收；二次铝灰中还存在有氮化铝，这是金属铝在高温熔融状态下与空气中的氮气反应产生的，其反应方程式为：2Al(s)+N₂(g)＝2AlN(s)，氮化铝与水会产生氨气，因此铝灰湿法处理必须要进行氨气的吸收处理，而火法过程中氮化铝仅会产生氧化铝以及氮气，对环境无污染。而镁铝尖晶石能降低体系的熔点，且氧化镁与铝酸钙生成钙镁铝酸盐，能够降低铝酸钙的熔点，对铝酸钙用于炼钢脱硫过程有利。

作为一个优选的方案，所述粘结剂由废机油和沥青按质量百分比75％～85％:15％～25％组成。废机油作为有机危废，现有技术中最常见的处理方法是对其进行焚烧处理，而本发明利用废机油具有较高的粘合特性以及可燃烧的特性，将其作为二次铝灰的粘结剂，有效地实现了废机油的资源化利用，而且废机油可以在铝灰球回转窑焙烧阶段提供热能还能让铝灰球焙烧更加均匀，而采用的沥青能够保证铝灰球的机械强度，且在焙烧阶段不会产生有毒有害的气体；采用高比例的机油与低比例的沥青作为粘结剂能解决一部分危险废弃物的堆存，可以实现对铝灰球的机械强度的增强。废机油在粘结剂中起着类似于“水”的作用，能够很好地溶解分散沥青，因此需要较高的含量，在铝灰渣的固相固结过程中，主要是靠沥青的高粘度作用的，沥青的粘稠度较高，在与废机油混合时，当沥青含量过高时，会导致粘结剂的粘度太大，在与铝灰渣在混料桶中进行混合搅拌均匀时会导致铝灰渣与粘结剂产生局部团聚而使搅拌不均匀，最后会导致压出的铝灰球强度不均匀(强度部分偏高或偏低)，因此沥青的比例不能过高；若沥青的比例过低则会导致粘结剂的粘结作用变差，使最后压出的铝灰球强度偏低，不能达到后续转运以及焙烧的强度要求。

作为一个优选的方案，所述粘结剂的添加量为二次铝灰与钙源总质量的0.5％～1.5％。

作为一个优选的方案，所述钙源为石灰石、脱硫石膏以及消石灰中至少一种。

作为一个优选的方案，二次铝灰与钙源的配比关系满足：二次铝灰与钙源中铝元素和硅元素的总摩尔量与钙元素和镁元素的总摩尔量之比为0.54～0.63:1。二次铝灰中还含有少量的硅、镁以及钙的氧化物，CaO在高温焙烧过程中会优先与SiO₂反应生成硅酸钙，在钙镁铝硅的氧化物的四元体系中，1～10％的二氧化硅的掺杂量能够降低体系的熔点。二次铝灰中的Mg主要是以镁铝尖晶石的形式存在的，在高温焙烧过程中，随着CaO含量的增加以及焙烧温度的增加，镁铝尖晶石会与CaO反应生成方镁石以及铝酸钙，由此可见硅镁对钙铝体系有着较大的影响。

作为一个优选的方案，所述焙烧的条件为：在空气气氛下，于900～1200℃温度下，焙烧30～120min。二次铝灰与钙源在粘结剂作用下压制成球后，增加了物料之间的接触面积，使固相反应更加充分，得到的焙烧产物为以铝酸钙为主，钙镁铝酸盐以及镁铝黄长石为辅的混合物，在生产铝酸钙的同时氮化铝也被氧化为氧化铝，盐类等易挥发物质被挥发收集，得到的铝酸钙含量高于70％，是优良的预熔型炼钢脱硫剂。

本发明的氧化焙烧通过回转窑实现。

相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果：

1)本发明以工业危险废弃物二次铝灰作为原料，在无害化综合处置的同时实现增值加工，制备出可以作为炼钢脱硫剂的铝酸钙系列产品，获得较高的经济价值；

2)本发明通过使用由废机油和沥青组成的特殊粘结剂，能够使得细粒级的铝灰通过干法成球，并获的具有较高机械强度的铝灰球，为后续的转运以及焙烧打下基础；

3)本发明通过对原料组分调控以及控制高温焙烧条件，实现了在相对低温下制备出了铝酸钙，降低了能量消耗。