大修渣低温玻璃化无害化处理方法、与大修渣共熔的固熔剂及制备方法、玻璃粒料及其应用技术

本发明专利技术涉及固体废弃物处理领域，公开了与大修渣共熔的低温固熔剂，其为非晶态玻璃结构，包括合理配比的：Na

Harmless treatment method of low temperature vitrification of overhaul slag, flux and preparation method of CO melting with overhaul slag, glass granule and its application

【技术实现步骤摘要】
大修渣低温玻璃化无害化处理方法、与大修渣共熔的固熔剂及制备方法、玻璃粒料及其应用
本专利技术涉及固体废弃物处理
，具体而言，涉及大修渣低温玻璃化无害化处理方法、与大修渣共熔的固熔剂及制备方法、玻璃粒料及其应用。
技术介绍
电解槽是铝电解生产的关键装备，由于碳素阴极对电解质熔盐的润湿性较好，阴极内衬不可避免的受到电解质、铝液等的侵蚀，使电解槽的内衬遭到破坏，电解槽在工作2-3年后需要进行维修和更换材料，替换下来的大修槽主要成分为一些废阴(阳)极炭块、耐火材料以及防渗透材料等，同时在电解铝过程中还产生一定量的阳极炭粒。由于各个电解铝厂的电量容量、内衬结构、内衬材料种类、电解工艺条件、操作制度、槽寿命差别较大，废弃物的组成也有较大的差别，但主要成分基本相同。我国电解铝行业每年产生的铝电解槽大修渣约为25万吨，并有200多万吨的累积堆存，大部分电解铝厂对这些大修渣还没有进行有效地处理与回收利用，主要采用做过防渗处理的堆场进行露天堆放或采取填埋方式处理，不仅要占用大量的土地，造成资源浪费，而且其扬尘也会严重污染大气环境。同时，大修渣属于危险废物，其中的氟化物和氰化物遇水后均容易析出，如果将大修渣随意丢弃，其中的危害组分会随着雨水流入江河，渗入土壤和地下水，对周围环境、土填和地下水均造成严重污染。针对大修渣这种危险废物，在进行无害化处理时，目前常用的手段是采用酸或其他化学物质溶解大修渣中的可溶氟化物，该类方法存在一定的缺点，虽然采用酸或其他化学物质可以溶解大修渣中的氟化物，但溶解度有限，仍会有大量的氟化物不能溶解，即使经过处理后的产品浸出毒性达到要求，产品中的氟化物依然会超过国标中危险废物的标准限值，产品仍需要按照危险废物的管理要求进行管控。现有技术中，不乏有对铝电解槽大修渣进行污染防治处理的研究，比如采用磁选分离出铁，但由于大修渣组分复杂，普通磁选机的效果非常差，而梯度磁选或超导磁选的设备投资巨大，能耗和成本较高，许多企业无法承受；近些年也有不少单位对大修渣的可溶氟无害化处理进行研究，通常都是在大修渣处理过程中加入除氟剂，如CN105728440A公开了一种铝电解槽大修渣无害化处理系统及处理方法，该方法所述除氟剂为氯化钙、氯化铝、氯化镁、氢氧化钙、氧化钙中的一种或者几种。CN107377592A公开了一种铝电解废槽衬无害化处理装置和处理方法，该方法所述除氟剂为生石灰、熟石灰或氯化钙。也有许多单位采用分步处理大修渣无害化的工艺路线，例如采用Ca(ClO)2作为除氰剂，CaCl2·6H2O与PAC作为除氟剂。首先将原料与水以一定的配比混合配成浆料，搅拌15min，使原料中的可溶性氟化物与氰化物充分溶出；然后加入Ca(ClO)2搅拌反应30min氧化去除溶液中的氰化物；再加入CaCl2·6H2O搅拌反应30min沉淀溶液中的氟离子；最后加入PAC缓慢搅拌30min，一方面进一步去除氟化物，另一方面作为絮凝剂使反应浆料快速沉降分离。虽然上述已有技术均能对大修渣的氟化物进行去除实现无害化处理，但是都存在一定的问题，比如采用加入一定的辅助组分并高温玻璃化的方法无害化处理大修渣，辅助组分和大修渣的混合物需进行高温处理，混合料熔化温度通常高至1300℃以上，大修渣中的氟化物在高于900℃时便已开始急剧逸出，造成大修渣中绝大部分的含氟组分逸出，固化在玻璃相中的F含量非常低，而逸出的含氟组分不易捕收，无法在工业上推广应用；另一方面，湿法无害化处理大修渣工艺流程通常较长，在流程中还会产生其他的废水或废酸，处理一种废弃物时又会产生新的废弃物，产生的新的废弃物的有害组分依然会超标，需要对新的废弃物采取处理手段，增加了处理难度，在工业上不易实现。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术提供的与大修渣共熔的低温固熔剂及制备方法，旨在提供一种可以与大修渣在无氟溢出的温度下共熔的低温固熔剂以实现最终大修渣的无害化处理。本专利技术提供的大修渣的固化方法，旨在降低大修渣无害化处理难度。本专利技术提供的玻璃粒料，可作为建筑材料的原料回收利用。本专利技术是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供一种与大修渣共熔的低温固熔剂，低温固熔剂为无规则非晶态玻璃结构，低温固熔剂包括主要成分，以占低温固熔剂质量百分比计主要成分包括：Na2O：20.0-22.47％、Al2O3：3.5-6.5％、SiO2：36.0-39.0％、K2O：3.5-4.58％、TiO2：3.5-4.08％、ZnO：16.0-20.0％、BaO：3.41-6.0％以及P2O5：0.5-2.0％。第二方面，本专利技术实施例提供一种与大修渣共熔的低温固熔剂的制备方法，包括：将制备原料熔融为玻璃液水淬得到低温固熔剂，以占低温固熔剂质量百分比计低温固熔剂中主要成分：Na2O：20.0-22.47％、Al2O3：3.5-6.5％、SiO2：36.0-39.0％、K2O：3.5-4.58％、TiO2：3.5-4.08％、ZnO：16.0-20.0％、BaO：3.41-6.0％以及P2O5：0.5-2.0％；第三方面，本专利技术实施例提供一种大修渣低温玻璃化无害化处理方法，包括：按质量百分数计，将含有10.0-60.0％的大修渣和40.0-90.0％的如前述实施方式的低温固熔剂或如前述实施方式任一项的与大修渣共熔的低温固熔剂的制备方法制得的低温固熔剂的混合料在700-750℃下熔融为玻璃液后水淬。第四方面，本专利技术实施例提供一种玻璃粒料，采用如前述实施方式任一项的大修渣低温玻璃化无害化处理方法处理得到。第五方面，本专利技术实施例提供如前述实施方式的玻璃粒料在建筑领域的应用。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过上述设计得到的与大修渣共熔的低温固熔剂，由于低温固熔剂为无规则的非晶态玻璃结构，该结构的低温固熔剂熔融温度低，在该条件下结合合理的成分含量设计，使得该低温固熔剂与大修渣共熔时组成的体系能在700-750℃下熔融，在该温度下熔融不会使得大修渣中的含氟物质溢出，熔融后形成玻璃液，玻璃液水淬后形成玻璃粒料可实现大修渣的无害化处理，而且形成的玻璃粒料可以应用于建筑领域，同时实现废物回收利用。本专利技术通过上述设计得到的与大修渣共熔的低温固熔剂，制备方法简单，可制得本专利技术提供的与大修渣共熔的低温固熔剂。本专利技术通过上述设计得到的大修渣的固化方法，由于该无害化处理方法是将大修渣与本专利技术提供的低温固熔剂在共熔，使得这两者的混合物可以在700-750℃下熔融为玻璃液，并且熔融过程没有含氟物质溢出，避免了环境污染，熔融为玻璃液后水淬可得玻璃体，这使得大修渣中含氟物质被固化至玻璃体中，使得固化得到的玻璃体满足一般固体废物的标准，而该无害化处理方法实施简单，实现了低成本全组分高效无害化处理的目标，有效降低了大修渣无害化处理难度，并且，水淬后得到的玻璃体还可以循环利用作为建筑材料应用于建筑领域中，实现了资源节约。本专利技术通过上述设计得到的玻璃粒料，采用本专利技术提供的大修渣固化方法固化大修渣后得到，因此其成本低，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种与大修渣共熔的低温固熔剂，其特征在于，所述低温固熔剂为无规则非晶态玻璃结构，所述低温固熔剂包括主要成分，以占所述低温固熔剂质量百分比计所述主要成分包括：/nNa

【技术特征摘要】
1.一种与大修渣共熔的低温固熔剂，其特征在于，所述低温固熔剂为无规则非晶态玻璃结构，所述低温固熔剂包括主要成分，以占所述低温固熔剂质量百分比计所述主要成分包括：
Na2O：20.0-22.47％、Al2O3：3.5-6.5％、SiO2：36.0-39.0％、K2O：3.5-4.58％、TiO2：3.5-4.08％、ZnO：16.0-20.0％、BaO：3.41-6.0％以及P2O5：0.5-2.0％。


2.根据权利要求1所述的与大修渣共熔的低温固熔剂，其特征在于，所述低温固熔剂还包括助熔剂，以占所述低温固熔剂质量百分比计所述主要成分含量为95.0-97.0％，所述助熔剂含量为3.0-6.0％；
优选地，所述助熔剂包括MgO、CaO、CaF2、Rb2O以及NaNO3中至少一种；
更优选地，以占所述低温固熔剂质量百分比计，所述助熔剂包括MgO：0.5-1.5％、CaO：0.0-1.5％、CaF2：0.0-3.5％、Rb2O：0.0-2.5％、NaNO3：1.0-3.0％；
优选地，所述无规则非晶态玻璃结构的低温固熔剂为熔融液水淬后得到。


3.一种与大修渣共熔的低温固熔剂的制备方法，其特征在于，包括：
将制备原料熔融为玻璃液后急速冷却得到无规则非晶态玻璃结构的低温固熔剂，并使得所述低温固熔剂中的主要成分以占所述低温固熔剂质量百分比计包括：
Na2O：20.0-22.47％、Al2O3：3.5-6.5％、SiO2：36.0-39.0％、K2O：3.5-4.58％、TiO2：3.5-4.08％、ZnO：16.0-20.0％、BaO：3.41-6.0％以及P2O5：0.5-2.0％。


4.根据权利要求3所述的与大修渣共熔的低温固熔剂的制备方法，其特征在于，所述制备原料包括氧化物源原料，所述氧化物源原料为氧化物、熔融过程中分解为氧化物的物质或者熔融过程中分解为氧化物和挥发物的物质；
优选地，所述急速冷却的方式为水淬；
优选地，所述氧化物源原料包括提供氧化钠的纯碱、氧化铝、提供二氧化硅的石英砂或硅石、提供氧化钾的碳酸钾、钛白粉、氧化锌、提供氧化钡的碳酸钡以及五氧化二磷；
优选地，所述制备原料还包括助熔剂，所述助熔剂的加入量与制得的低温固熔剂的主要成分在所述低温固熔剂中所占质量百分比分别为3.0-6.0％和95.0-97.0％；
优选地，所述助熔剂包括MgO、CaO、CaF2、Rb2O以及NaNO3中至少一种；
更优选地，以占所述低温固熔剂质量百分比计，所述助熔剂包括MgO：0.5-1.5％、CaO：0.0-1.5％、CaF2：0....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆朝，杨航，李伟光，申士富，朱阳戈，刘海营，郑学杰，王金玲，骆有发，
申请(专利权)人：北京矿冶科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11