[发明专利]一种二次铝灰渣无需预处理制备泡沫微晶玻璃的方法

说明书

本发明公开了一种二次铝灰渣无需预处理制备泡沫微晶玻璃的方法，属于固废综合利用领域。将二次铝灰渣、废玻璃、粘度调节剂以及稳泡剂球磨后，经成型、同步发泡析晶获得泡沫微晶玻璃。废玻璃及二次铝灰渣中的氧化铝为泡沫微晶玻璃提供玻璃网络的硅源和铝源，粘度调节剂提供钙源。所述稳泡剂可改变所述泡沫微晶玻璃熔体性能，稳定气泡结构。本发明利用二次铝灰渣中的氧化铝为泡沫微晶玻璃提供玻璃网络体，无需除氮、除盐预处理，以二次铝灰渣中的氮化铝作为发泡剂，将其中的钾盐和钠盐转化为玻璃相，氟化物作为助熔剂，不仅节能降耗、经济效益高、减少了环境污染，而且实现了二次铝灰渣的无害化处置、高值化利用，具有流程短、易于产业化的优点。

技术领域

本发明属于固废综合利用领域，具体涉及一种二次铝灰渣无需预处理制备泡沫微晶玻璃的方法。

背景技术

铝灰渣是在铝熔炼过程中熔融铝与空气反应形成的危险固体废物，保守估计年排出量在300万吨以上。铝灰渣分为原生铝灰渣和二次铝灰渣，原生铝灰渣中含有30～70％的铝，一般会经过再次熔炼回收金属铝，此过程产生的渣叫二次铝灰渣。二次铝灰渣中含有溶于水的氯盐(如NaCl和KCl)、微量重金属以及有毒离子(F^-，CN^-)等易进入生态环境中，同时二次铝灰渣暴露在外界环境中时会产生有毒、易燃性气体，对人身体健康和环境造成了严重影响，因此二次铝灰渣的无害化处理亟需解决。

目前二次铝灰渣中的无害化处理和资源化利用主要集中在使用湿法冶金和热处理的方法。如水洗、酸浸和碱浸，实现铝灰渣中有价值元素的回收。水洗通常作为提高铝回收率的预处理过程，可以回收铝灰渣中盐，同时也可以水解氮化铝，降低杂质对浸出过程的影响。碱浸和酸浸主要促使铝以离子的形式进入浸出液中，之后通过共沉淀、提纯和焙烧等工艺获得有价值的产品如活性氧化铝和η-Al₂O₃等，从而实现回收铝的目的。也有研究了利用二次铝灰渣制作水泥填充料、地质聚合物以及混凝土砌块。但是二次铝灰渣中存在的氯盐对水泥的水化反应有干扰作用，导致建材的力学性能下降；氮化铝也会随着时间推移分解出氨气。虽然可以采用水洗预处理去除氯盐，但是氮化铝不能完全水解会依然存在于建筑材料中从而释放出氨气，没有达到安全处置的要求。

中国发明专利(CN 112794353 A)公开了一种铝灰渣资源化利用制备聚合氯化铝的方法及装置，其通过水解、烘干、酸溶、碱溶以及过滤离心后获得聚合氯化铝，但耗水量大且产生大量废碱废酸。

中国发明专利(CN 112553470 A)公开了一种利用钛白废酸和二次铝灰回收氢氧化铝粉的方法，利用水浸脱除氮和盐，以钛白废酸和部分浓硫酸为浸出液对二次铝灰渣进行酸浸，但耗酸量大，工艺复杂。

中国发明专利(CN 108275708 B)公开了一种二次铝灰资源利用方法，将二次铝灰磨粉后在高压条件下与水蒸气对冲，回收氮气和氟化氢，并将高浓度铝灰浆进行抽滤蒸发结晶，回收氯盐，过滤后的固相经1300-1500℃焙烧回收氟化物，再加入碱熔剂在800-1100℃进行除杂熔炼，之后还需加入液体进行固液分离，最后对浸出液在大于1000℃进行煅烧得到氧化铝，可见该方法需要多次高温煅烧能耗高且氨气没有得到吸收，易对空气造成污染。

中国发明专利(CN 108383142 B)公开了一种再生铝铝灰渣资源化生产氧化铝的方法，通过磨碎、清洗、低温碱性熔炼、水浸、浸出液除杂、沉淀氢氧化铝以及高温焙烧得到氧化铝，但会产生大量含F、Cl和氨氮的废水。

中国发明专利(CN 106478020 A)公开了一种用废弃铝灰渣制备免烧砖的方法，其将废弃铝灰渣与水淬矿渣、硅灰粉、无水硫酸钙等原料通过粉碎混料、成型、养护获得免烧砖，但铝灰渣中存在的氮化铝在有水存在的条件下会发生水解，产生氨气的问题没有得到解决。