多种复杂铝硅基固/危废协同处置及高值资源化利用新技术

20210922

水利、环境和公共设施管理业

应用技术

新技术

允许出口

大宗金属铝/铜再生过程灰尘高效回收与污染控制技 术

国家科技计划

与企业合作

内蒙古日盛可再生资源有限公司;昆明理工大学

我国是世界原煤、原铝、铝合金再生以及电石的第一生产、消费大国，每年产生数亿吨煤矸石、几百万吨的固体危废铝灰和废阴极炭块以及数千万吨的电石渣。当前国内外该类固/危废大多采用就地堆放、填埋的方式处理，不仅占用大片土地，而且造成严重的环境污染。目前仅有少量采用简单的方法实现低值利用，如采用煤矸石灰制砖、用铝灰直接生产净水剂、炼钢用精炼剂等。这些处理过程往往能耗高、污染严重，产品附加值低。因此研究和开发该类跨行业复杂铝硅基固/危废的无害化处理以及高值资源化利用技术，对保护生态环境、提高资源利用效率，建设资源循环型社会具有十分重要的现实意义和应用价值。 该项目的目标是：将煤矸石中约占85%的铝硅组分进行催化焙烧转相并高效分离得到硅源（硅酸钠）；采用高效节能的方法实现铝灰脱氮、提铝，既可利用其中的氮元素制备氨水，同时低成本提取部分铝源（铝酸钠）；把提硅后的脱硅灰、脱氮铝灰料、电石渣、废阴极炭块进行高温协同处置脱毒，并提取其中的主要成分铝源（铝酸钠）；利用得到的洁净硅源和铝源合成系列优质沸石、分子筛和高白微粉氢氧化铝产品。实现用冶金的方法在脱除多种复杂铝硅基固/危废中有害物质的同时使有用成分高值材料化。 项目需解决的技术难题：①煤矸石中硅、铝组分的高效分离，获得较高的氧化硅提取率；②铝灰高效深度脱氮（脱氮率99%以上），氨气得到完全回收利用，脱氮过程中产生的氢氧化铝实现高效节能的湿法浸出；③尽可能提高煤矸石脱硅灰和铝灰脱氮料中的氧化铝提取率，铝灰、废阴极炭块中的有害物质转化为有用成分或实现无害化；电石渣用作脱毒、脱杂反应助剂；④使用洁净的硅源（硅酸钠）和铝源（铝酸钠）合成系列沸石、分子筛和高白微粉氢氧化铝的技术。 该项目对煤矸石和铝灰等复杂铝硅基固/危废的化学成分和物相组成进行了深入系统的分析研究，解决了一系列技术难题，形成了成套的关键技术及装备，包括铝灰催化煤矸石焙烧转相及高效提取硅源技术、铝灰高碱催化深度脱氮提铝技术、煤矸石脱硅灰和铝灰脱氮料与电石渣、废阴极炭块高 温协同处置生产铝源技术、洁净铝源和硅源合成系列沸石、分子筛及高白微粉氢氧化铝等技术，开发出了具有我国自主知识产权的煤矸石、铝灰等复杂铝硅基固/危废协同处置及铝、硅有价组分高值资源化利用的成套技术及装备，为我国跨行业复杂铝硅基固/危废的安全处置和高效资源化利用，开发出了一条技术成熟、清洁环保可大规模实施的社会经济效益明显的技术路线。 本项目共申请专利11件，授权国内外发明专利3件，实用新型4件，在国内外期刊和专业会议上发表论文7篇。该技术成果已成功应用于内蒙古日盛可再生资源有限公司，形成了年消纳、利用25万吨煤矸石、3万吨铝灰、8万吨电石渣和1.5万吨废阴极炭块的处理能力，年产系列沸石、分子筛12万吨和高白微粉氢氧化铝5万吨，产生了显著的社会经济效益。