一种二次铝灰无害化处理与全组分利用方法技术

本发明专利技术公开了一种二次铝灰无害化处理与全组分利用方法。将二次铝灰研磨、干燥、筛分后通过高温氧化和水洗过滤去除氮化铝、氟盐和氯盐；将所得滤渣酸洗后通过碱调成胶、水洗过滤和高温煅烧制得多孔氧化物，在所得滤液中加热溶解无水硫酸钠后冷却结晶，在利用氯盐调节结晶形成的相变材料的熔点后通过真空吸附将所得改性相变材料与多孔氧化物制成内层蓄热材料，通过高温烧结酸洗后的滤渣制得铝灰多孔砖并作为外层保温材料，将内层蓄热材料封装后与外层保温材料固定并用作温室大棚蓄热保温砌块。本发明专利技术对去除的二次铝灰有害杂质成分进行了分类回收、再利用，并且提高了二次铝灰的综合利用率。合利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种二次铝灰无害化处理与全组分利用方法


[0001]本专利技术属于工业废弃物回收利用领域，涉及二次铝灰无害化处理与全组分利用工艺。

技术介绍

[0002]二次铝灰(SAD)是一次铝渣经提取后形成的固体废物，其包含约40wt％
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60wt％的氧化铝、10wt％
‑
30wt％的氮化铝、5wt％
‑
15wt％的盐(氯盐和氟盐)和其他成分。SAD具有资源和污染物的双重属性。通常采用的SAD垃圾填埋处理具有占用土地、浪费资源、成本高，以及对环境影响大的缺点。因此，对于SAD的无害化处理和资源化利用而言，提出低投入、高效率、清洁化的铝灰全流程处理方案尤为重要。
[0003]目前对SAD的无害化处理主要是去除氮化铝、氯盐和氟盐等有毒有害物质。低温水解工艺是SAD最常用的无害化处理方法，处理过程中能避免氨气的释放，但不能避免氢气、甲烷等气体的释放，若这些易燃易爆气体积聚在厂房周围，则会给生产带来严重的安全隐患。因此，为实现无害化工艺过程中无易燃易爆气体的产生，多数研究者将目光转向高温氧化。但目前高温氧化还存尾气成分及含量不明确、工艺尚不成熟等问题。
[0004]SAD的资源化利用方法通常分为火法冶金工艺和湿法冶金工艺。火法冶金工艺主要分为两种：一种是利用SAD与其他原材料一起制造具有优异机械性能和耐高温性能的耐火砖(建筑材料)；另一种是使用SAD作为铝源，经溶解、混合、成型和煅烧后用以制造耐火砖和陶瓷。湿法冶金工艺主要分为酸浸路线和碱浸路线，浸出过程可使铝及其化合物溶解到浸出液中，之后经前驱体制备和煅烧，即可获得到多孔氧化物。
[0005]通过对火法冶金加工、湿法冶金加工典型产品，如耐火材料(例如中国专利CN115340405A)、γ
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Al2O3(例如中国专利CN111547751A)的工艺进行分析后发现：一吨耐火材料消耗834kg SAD，产生69kg废气和4172kg废水，综合利用率(资源化产出/废物排放)为19.7％；一吨γ
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Al2O3消耗1335kg的SAD，产生267kg固体废物、111kg废气和12976kg废水，综合利用率为10.0％。综合来看，单一火法冶金工艺和湿法冶金工艺中，仍会有部分SAD所含物质得不到利用并引入了新的废物，导致SAD的综合利用率并不高。目前火法联合湿法的SAD处置工艺尚处于理论探索阶段，具体工艺并未见到报道，主要原因为：SAD的无害化处理成本高、回收利用率低，以及产品附加值低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种二次铝灰无害化处理与全组分利用方法，以解决现有二次铝灰资源化处置技术存在的有害废物高排放和综合利用率低的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用了以下方案：
[0008]一种二次铝灰无害化处理与全组分利用方法，该无害化处理与全组分利用方法包括以下步骤：
[0009]将二次铝灰通过高温氧化和水洗去除其(二次铝灰)所含氮化铝、氟盐和氯盐，得
无害化的铝灰；将该铝灰酸洗后通过高温烧结制得保温材料；将酸洗所得浸出盐溶液碱调成胶并水洗获得含有钠盐的除杂溶液后通过高温煅烧制得多孔氧化物，在该除杂溶液中加热溶解无水硫酸钠后冷却结晶，在利用氯盐调节结晶形成的相变材料的熔点后通过与多孔氧化物吸附固化制得蓄热材料。
[0010]优选的，所述无害化处理与全组分利用方法具体包括以下步骤：
[0011]1)将二次铝灰依次进行研磨、干燥(105～200℃、2～12小时)、筛分处理(筛分目数为≥10目)；
[0012]2)将步骤1处理后的二次铝灰在气氛炉内(通空气条件下)进行高温氧化，得到高温氧化后铝灰，并在去离子水中收集气氛炉排气；
[0013]3)将高温氧化后铝灰进行水洗处理后过滤，得到一次滤液和一次滤渣；
[0014]4)将一次滤液进行蒸发浓缩处理后收集结晶氯盐；将一次滤渣进行硫酸溶液洗涤后过滤，得到二次滤液和二次滤渣；
[0015]5)将二次滤渣与适量秸秆(作为造孔剂)混合后进行高温烧结，得到铝灰多孔砖并作为保温材料；将二次滤液用氢氧化钠溶液调节pH，直至生成胶体状物质；
[0016]6)将胶体状物质进行水洗处理后过滤，得到三次滤液和三次滤渣(即除硫酸钠胶体)；
[0017]7)将三次滤渣与适量秸秆(作为造孔剂)混合后进行高温煅烧，得到多孔氧化物；将三次滤液与过量无水硫酸钠混合并进行加热溶解，然后冷却结晶，收集结晶形成的十水硫酸钠作为相变材料；
[0018]8)利用结晶氯盐对相变材料进行熔点调节，得到改性相变材料；
[0019]9)将改性相变材料与多孔氧化物混合后进行真空吸附处理，得到蓄热材料。
[0020]优选的，所述步骤2中高温氧化的条件为：加热温度为1100℃以上，保温时间为4～8小时。
[0021]优选的，所述步骤2还包括以下步骤：在高温氧化过程中，将经过去离子水分离的气体(即未溶于去离子水的气体，例如气氛炉内排气中的二噁英类气体、氮类气体、氟类气体)通过回炉(送回气氛炉)进行高温分解；高温氧化结束后将通过去离子水溶解气氛炉排气中的部分气体(例如氨气、四氟化钠)所形成的混合液体回收。
[0022]优选的，所述步骤3中，水洗处理的条件为：在60～100℃恒温水浴搅拌4～8小时。
[0023]优选的，所述步骤4中，蒸发浓缩处理的条件为：蒸发温度为110～120℃，时间为6～10小时。
[0024]优选的，所述步骤4中，硫酸溶液洗涤的条件为：在20～25℃下搅拌≤2小时，硫酸溶液的浓度为1.5～1.7mol/L。
[0025]优选的，所述步骤5中，氢氧化钠溶液的浓度为4.5～5.5mol/L，调节pH为7～9，从而形成主要成分为氢氧化铝的胶体状物质。
[0026]优选的，所述步骤6具体包括以下步骤：在20～25℃下通过加水搅拌洗涤胶体状物质若干次，每次洗涤后过滤并检测所得滤液中硫酸钠的含量以判断对胶体状物质(具体为相应滤渣)中所含硫酸钠的去除程度，将通过洗涤最终去除了硫酸钠的滤渣作为三次滤渣，将硫酸钠含量较高的滤液(例如第一次洗涤并过滤后所得滤液)作为三次滤液。
[0027]优选的，所述步骤7中，溶解温度为45～50℃，溶解时间为10～60分钟；结晶温度为
0～
‑
5℃，结晶时间为12～24小时。
[0028]优选的，所述步骤8具体包括以下步骤：在20～25℃下将结晶氯盐与相变材料按照0.5～1.5:20的质量比混合，所得混合物即改性相变材料，熔点为24～28℃。
[0029]优选的，所述步骤9具体包括以下步骤：按质量计将5份改性相变材料加热(40～50℃)熔融后与0.5～1.5份多孔氧化物混合，然后在20～25℃、≤90kPa真空干燥箱中放置≤1小时。
[0030]优选的，所述步骤5中，二次滤渣与秸秆(例如玉米秸秆)的质量比为100:10～30；秸秆粒径为5～20目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次铝灰无害化处理与全组分利用方法，其特征在于：该无害化处理与全组分利用方法包括以下步骤：将二次铝灰通过高温氧化和水洗去除氮化铝、氟盐和氯盐，得无害化的铝灰；将该铝灰酸洗后通过高温烧结制得保温材料；将酸洗所得浸出盐溶液碱调成胶并水洗获得含有钠盐的除杂溶液后通过高温煅烧制得多孔氧化物，在该除杂溶液中加热溶解无水硫酸钠后冷却结晶，在利用氯盐调节结晶形成的相变材料的熔点后通过与多孔氧化物吸附固化制得蓄热材料。2.根据权利要求1所述一种二次铝灰无害化处理与全组分利用方法，其特征在于：所述无害化处理与全组分利用方法具体包括以下步骤：1)将二次铝灰依次进行研磨、干燥、筛分处理；2)将步骤1处理后的二次铝灰在气氛炉内进行高温氧化，得到高温氧化后铝灰，并在水中收集气氛炉排气；3)将高温氧化后铝灰进行水洗处理后过滤，得到一次滤液和一次滤渣；4)将一次滤液进行蒸发浓缩处理后收集结晶氯盐；将一次滤渣进行硫酸溶液洗涤后过滤，得到二次滤液和二次滤渣；5)将二次滤渣与造孔剂混合后进行高温烧结，得到铝灰多孔砖并作为保温材料；将二次滤液用氢氧化钠溶液调节pH，直至生成胶体状物质；6)将胶体状物质进行水洗处理后过滤，得到三次滤液和三次滤渣；7)将三次滤渣与造孔剂混合后进行高温煅烧，得到多孔氧化物；将三次滤液与过量无水硫酸钠混合并进行加热溶解，然后冷却结晶，收集结晶形成的十水硫酸钠作为相变材料；8)利用结晶氯盐对相变材料进行熔点调节，得到改性相变材料；9)将改性相变材料与多孔氧化物混合后进行真空吸附处理，得到蓄热材料。3.根据权利要求2所述一种二次铝灰无害化处理与全组分利用方法，其特征在于：所述步骤2中高温氧化的条件为：加热温度为1100℃以上，保温时间为4～8小时；在高温氧化过程中，将经过水分离的气体通过回炉进行高温分解；高温氧化结束后将通过水溶解气氛炉排气中的部分气体所形成的混合液体回收。4.根据权利要求2所述一种二次铝灰无害化...

【专利技术属性】
技术研发人员：衣雪梅，黄克鹏，王龙龙，米桐桐，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：