大修渣协同高炉水渣玻璃化无害化处理的方法、玻璃粒料和水泥活性掺料技术

本发明专利技术提供了一种大修渣协同高炉水渣玻璃化无害化处理的方法、玻璃粒料和水泥活性掺料，包括以下步骤：将预处理后的大修渣与高温熔渣熔体和/或粉碎后的高炉水渣混均后，加热熔制得到熔融玻璃液，将所述熔融玻璃液进行水淬，得到玻璃粒料并干燥。充分利用高炉水渣或高温熔渣熔体的理化特性，作为大修渣的固化剂，可显著改善大修渣的熔化特性。大修渣中的氟化物尚未开始逸出时，配合料已经形成了玻璃熔体，在熔融玻璃体水淬时，大修渣中的氟化物随着熔体的极速冷却被固溶在玻璃网格中，实现了大修渣的玻璃化无害化处理，过程中生成的玻璃化粒料实现了综合利用，降低了大修渣无害化处理的成本，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。

Innocuous treatment method, glass granule and cement active admixture of vitrification of blast furnace water slag with overhaul slag

【技术实现步骤摘要】
大修渣协同高炉水渣玻璃化无害化处理的方法、玻璃粒料和水泥活性掺料
本专利技术涉及电解铝固废处理和综合利用
，具体而言，涉及一种大修渣协同高炉水渣玻璃化无害化处理的方法、玻璃粒料和水泥活性掺料。
技术介绍
大修渣是铝电解行业在更换槽衬时产生的。在电解铝企业正常生产时，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，替换下来的大修槽内的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，行业内统称之为大修渣。目前，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。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，如公开号为CN105728440A的专利文件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。公开号为CN107377592A的专利文件公开了一种铝电解废槽衬无害化处理装置和处理方法，该方法中的除氟剂为生石灰、熟石灰或氯化钙。也有许多方案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。上述方法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。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术提供了大修渣协同高炉水渣玻璃化无害化处理的方法，以完全或部分解决上述问题所述的制备方法，大修渣与高炉水渣和/或高温熔渣熔体搭配，混合料在进行熔融、均化后水淬，水淬物料经过烘干、粉磨后可用作大掺量水泥活性掺料，充分利用高炉水渣或高温熔渣熔体的理化特性，作为大修渣的固化剂，可显著改善大修渣的熔化特性，实现了固废的综合利用，降低了企业处理大修渣的成本，还可以通过销售玻璃化粒料产生经济效益，减少环境污染，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：大修渣协同高炉水渣玻璃化无害化处理的方法，包括以下步骤：将粉碎后的大修渣与高温熔渣熔体和/或粉碎后的高炉水渣混均后，加热熔制得到熔融玻璃液，将所述熔融玻璃液进行水淬，得到玻璃粒料并干燥。优选的，所述粉碎后的大修渣与所述高温熔渣熔体和/或所述高炉水渣的质量比为3～6:4～7。优选的，所述高炉水渣由所述高温熔渣熔体经过水淬得到。优选的，所述粉碎后的大修渣包括按照质量百分数计的以下组分：SiO232.0％～35.0％、Fe2O34.5％～6.5％、Al2O333.0％～39.0％、CaO0.5％～2.5％、Na2O13.5％～16.0％、TiO20.5％～2.5％和F2.0％～6.0％。优选的，所述高炉水渣包括按照质量百分数计的以下组分：SiO231.0％-36.0％、TiO20.5％-1.5％、Al2O314.0％-19.0％、MnO0.1％-1.0％、MgO6.5％-11.0％、CaO35.5％-42.5％、Na2O0.1％-2.0％、K2O0.1％-2.0％、SO30.5％-3.0％和Fe2O30.5％-1.5％。优选的，所述粉碎后的大修渣的粒径为≤2mm。优选的，所述粉碎后的高炉水渣的粒径为≤2mm。优选的，所述加热熔制的温度为1400-1550℃；所述加热熔制的时间为2.0-4.0h。优选的，所述加热熔制在玻璃熔窑中进行操作。优选的，所述大修渣在粉碎之前，挑拣去除大修渣中的固体铝。优选的，干燥后的所述玻璃粒料的水分≤3.0％。一种所述的大修渣协同高炉水渣玻璃化无害化处理的方法所制备的玻璃粒料。优选的，所述水泥活性掺料的比表面积为350～600m2/kg。一种水泥，包括熟料和所述的水泥活性掺料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术所提供的大修渣协同高炉水渣玻璃化无害化处理的方法，提供了一种铝电解行业大修渣玻璃化无害化综合处理的新途径，可一步实现大修渣的玻璃化无害化处置。在大修渣进入熔窑后可迅速将大修渣中的氰化物分解，破除氰化物的危害；大修渣与高炉水渣或高温熔渣熔体协同熔融玻璃化可将大修渣中的氟化物固化在玻璃体中，使无害化处理后的大修渣满足一般固体废物的标准，实现大修渣全组分高效无害化处置的目标，对于推进环境治理具有重要的指导意义。(2)本专利技术降低了处理大修渣的综合处置成本、减少了环境污染、节约用地，同时，在水泥原材料紧缺的情况下，为其提供一种高活性的掺料，减小水泥原材料供应压力，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。(3)经过本专利技术所提供的方法处理后的大修渣，浸出液中无机氟化物(不包括氟化钙)的浸出浓度≤13mg/L，未超出国标《GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》规定浸出液中无机氟化物(不包括氟化钙)组分浓度限值，即≤100mg/L；氰化物未检出。(4)本申请所提供的水泥活性掺料，粉磨至细度为325目，筛余≤1％，比表面积为350-600m2/kg时，可满足国标《GB/T180462008》中S95或S105矿渣粉的各项指标要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大修渣协同高炉水渣玻璃化无害化处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将预处理后的大修渣与高温熔渣熔体和/或粉碎后的高炉水渣混均后，加热熔制得到熔融玻璃液，将所述熔融玻璃液进行水淬，得到玻璃粒料并干燥。/n

【技术特征摘要】
1.一种大修渣协同高炉水渣玻璃化无害化处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将预处理后的大修渣与高温熔渣熔体和/或粉碎后的高炉水渣混均后，加热熔制得到熔融玻璃液，将所述熔融玻璃液进行水淬，得到玻璃粒料并干燥。


2.根据权利要求1所述的大修渣协同高炉水渣玻璃化无害化处理的方法，其特征在于，所述粉碎后的大修渣与所述高温熔渣熔体和/或所述高炉水渣的质量比为3～6:4～7；
优选的，所述高炉水渣由所述高温熔渣熔体经过水淬得到；
优选的，所述粉碎后的大修渣包括按照质量百分数计的以下组分：
SiO232.0％～35.0％、Fe2O34.5％～6.5％、Al2O333.0％～39.0％、CaO0.5％～2.5％、Na2O13.5％～16.0％、TiO20.5％～2.5％和F2.0％～6.0％；
优选的，所述高炉水渣包括按照质量百分数计的以下组分：
SiO231.0％～36.0％、TiO20.5％～1.5％、Al2O314.0％～19.0％、MnO0.1％～1.0％、MgO6.5％～11.0％、CaO35.5％～42.5％、Na2O0.1％～2.0％、K2O0.1％～2.0％、SO30.5％～3.0％和Fe2O30.5％～1.5％。

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【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