[发明专利]一种二次铝灰渣还原危险固废重金属及熔渣利用的方法

说明书

本发明涉及固废资源化领域，公开了一种二次铝灰渣还原危险固废重金属及熔渣利用的方法。将二次铝灰渣与危险固废、废玻璃和生石灰混合，以二次铝灰渣中的氮化铝为还原剂，采用熔融法将危险固废重金属还原金属相，以废玻璃和生石灰调降熔渣粘度，实现金属相富集并与熔渣分离；熔渣高值化利用于建材。本发明将二次铝灰渣中氮化铝作为还原剂，避免了氮化铝水解产生氨气污染；将重金属离子还原为金属态，实现资源化利用、避免了重金属污染；熔渣资源化利用于建材。本发明实现了二次铝灰渣协同处置危险固废，实现了固废全组分高值化利用，具有流程短、无污染、易于产业化的优点。

技术领域

本发明涉及固废资源化领域，特别涉及一种二次铝灰渣还原危险固废重金属及熔渣利用的方法。

背景技术

随着工业的发展和生活水平提高，二次铝灰渣、不锈钢渣、酸洗污泥、铅锌冶炼渣、铜镍水淬渣和含有重金属的市政污泥量增长迅速。二次铝灰渣含有大量氧化铝(40-60wt.％)、氮化铝(20-40wt.％)、盐类精炼剂(钠盐、钾盐和氟盐合计10-20wt.％)及少量的金属铝，填埋处置致氮化铝易水解产生氨气污染和盐类精炼剂污染。不锈钢渣、酸洗污泥、铅锌冶炼渣、铜镍水淬渣和含有重金属的市政污泥均含有大量的Cr、Ni、Pb、Cd、Cu、Zn等有毒重金属，填埋处置成本高且环境风险性较高。因此，二次铝灰渣和含重金属固废处置的问题亟待解决。

目前，处理二次铝灰渣的方法有湿法和火法两种。湿法处理主要包含以下几个步骤，首先水洗-蒸发除盐、吸收氮化铝水解产生的氨气，然后酸溶或碱溶，将二次铝灰渣中的铝浸出、过滤得到浸出液，最后经过沉淀、焙烧等工艺制备出产品。火法处理主要将二次铝灰渣用于建筑材料和耐火材料，其包含以下几个步骤，首先水洗-蒸发除盐、吸收氮化铝水解产生的氨气，将除盐脱氮的二次铝灰渣和其他原料均匀混合，经烧结或熔融等热处理工艺制备建筑材料和耐火材料。目前，处理含重金属固废的方法有固化重金属和回收重金属两种。固化处理主要通过制备玻璃或微晶玻璃将重金属氧化物固定于基体中，消除重金属污染。回收重金属有湿法和火法两种，湿法先将含重金属固废溶解于酸溶液中，再通过还原剂将重金属选择性地还原，火法通过富集重金属氧化物或直接熔融还原达到回收重金属的目的。

中国发明专利(CN106830030B)公开了一种利用铝灰安全高效生产砂状氧化铝的方法，通过调整拜耳法工艺，利用铝灰中的铝元素生产砂状氧化铝，同时对生产中氨气、氢气进来了二次利用，但所回收氨气杂质含量较高，利用难度较高。

中国发明专利(CN108516688A)公开了一种利用铝灰为主要原料生产尖晶石微晶玻璃的方法，产品抗压强度400-500MPa，抗弯强度70-90MPa，但氮化铝被氧气氧化为氧化铝，未实现其高还原性的价值。

中国发明专利(CN110563336A)公开了一种铝灰渣无需除盐除氮制备微晶玻璃的方法，将铝灰渣中的氮化铝氧化为氧化铝，氟盐、氯盐固化在玻璃相中，但氮化铝被氧气氧化为氧化铝，未实现其高还原性的价值。

中国发明专利(CN111471871A)公开了一种电炉不锈钢渣中铬资源回收的方法，通过将不锈钢渣熔融再降温，使不锈钢渣中铬向稳定的尖晶石相富集，接着通过重选分离含铬尖晶石，达到回收重金属铬的目的，但所得含铬尖晶石较为稳定，提取其中的铬元素成本较高，且易造成二次污染。

中国发明专利(CN106282746A)公开了一种渣浴还原处理电炉不锈钢渣的方法，先将不锈钢渣熔融形成熔渣池，再加入铝灰，利用铝灰中金属铝还原不锈钢渣中的铁、锰、铬的氧化物，但所用铝灰中金属铝含量为25-35wt.％，铝灰中的金属铝具有较高回收价值，且回收成本低，用于还原不锈钢渣中的铁、锰、铬的氧化物是一种资源浪费，同时所得熔渣未处理，产生二次固废。