[发明专利]一种二次铝灰无害化处理与全组分利用方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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％-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。

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。

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。

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-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-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。

发明内容

本发明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。

为实现上述目的，本发明采用了以下方案：

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：

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。

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：