[发明专利]一种铝灰基多孔陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝灰基多孔陶瓷材料及其制备方法，将包含二次铝灰、焚烧处置飞灰、焚烧处置炉渣、电镀污泥及含硅固废在内的原料依次经过混合球磨、高压干法成型和烧制，得到铝灰基多孔陶瓷材料。该方法操作简单，制备过程无水参与，规避了铝灰遇水反应释放有害气体，且原料全部采用固废，无需额外添加商品化学试剂，成本低廉，而制备所得多孔陶瓷材料容重小，强度高，对重金属固化效果好，无二次污染。

技术领域

本发明涉及一种多孔陶瓷材料的制备方法，具体涉及一种以铝灰为主要原料，搭配垃圾焚烧飞灰和残渣以及电镀污泥等危险废物共同烧制制备多孔陶瓷材料的方法及多孔陶瓷材料，属于固体废物资源化利用技术领域。

背景技术

铝灰是铝工业产生的一种危险废物，《国家危废名录(2021年版)》规定铝灰危废代码为HW48，包括321-023-48～321-026-48及321-034-48，其危险特性主要为毒性(Toxicity，T)及反应性(Reactivity，R)。原因在于铝灰中含有含量较高的如锌(Zn)、铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、铬(Cr)等重金属以及氟(F)、氯(Cl)等卤素，上述因子可污染水体及土壤，危害人畜健康；同时，其主要成分包括Al、AlN、Al₄C₃和Al₂S₃与水或潮湿的空气接触会迅速反应生成H₂、NH₃、CH₄和H₂S等有毒有害和易燃性气体而具有较强的危险性。中国每年铝灰的产生量已达400万吨，且90％以上的铝灰采用粗放的填埋与堆存方式进行处置，《国家危废名录(2021年版)》的实施，铝灰的出路问题成为了铝灰产生企业的头等难题，部分大型铝灰产生企业已出现铝灰爆仓现象，严重影响及制约企业的正常生产。此外，铝灰中金属铝含量为5wt.～20wt.％，氧化铝含量为20wt.～50wt.％，具有良好的回用价值，如果作为固体废弃物处理，会造成极大的资源浪费。

现有铝灰综合利用技术主要集中于对一次铝灰中金属铝的回收。提铝后的二次铝灰只有少部分做到了无害化与资源化利用，主要包括用传统的“湿法”工艺制备聚合氯化铝(净水剂)以及“火法”工艺制备如水泥，炼钢脱硫剂(铝酸钙) 等。但湿法处理铝灰工艺存在产生有毒有害和易燃性气体造成安全隐患。铝灰水泥窑协同处置可以对铝灰中有害物质进行高温氧化分解、固溶等，但水泥熟料中 Cl^-含量应满足≤0.06％，Na和K含量(碱含量)应满足R₂O≤0.6％，铝灰中F、Cl、Na和钾含量较高，若采用该方法，铝灰掺量极低，无法实现大规模综合利用；采用铝灰替代高铝矾土生产铝酸钙，可有效降低铝酸钙生产成本，但该工艺需在1400℃下进行，且高温所产生煅烧过程污染较重，包括颗粒物、氟化物、氮氧化物等，若处置不当易造成设备腐蚀，引发环境污染。

焚烧处置残渣(HW18)是焚烧炉尾气处理过程中所产生固体废物，包括生活垃圾焚烧、危险废物焚烧所产生的残渣，目前主要以无害化后填埋的方式处置。但因焚烧处置残渣具有较高的重金属浸出毒性以及一定量的二噁英等有毒污染物，采用固化稳定化的填埋方式，其赋存的有毒有害物质可能发生迁移转化，对生态环境造成潜在威胁。少部分生活垃圾焚烧飞灰的资源化利用主要集中于制备陶粒，并实现了工业化生产。其他如危险废物焚烧处置产生的残渣目前尚未得到合理化的处置利用。

发明内容

针对现有技术对铝灰处理方法存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种将二次铝灰搭配焚烧处置飞灰、焚烧处置炉渣、电镀污泥及含硅固废等固废经过一步高温固相反应制备多孔陶瓷材料的方法，该方法操作简单，制备过程无水参与，规避了铝灰遇水反应释放有害气体，且原料全部采用固废，无需额外添加商品化学试剂，成本低廉，且制备的多孔陶瓷材料容重小，强度高，对重金属固化效果好，无二次污染。

本发明的第二个目的是在于提供一种容重小、强度高，对重金属固化效果好的铝灰基多孔陶瓷材料。