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1、李风亭:李风亭:危险废弃物铝灰的资源化危险废弃物铝灰的资源化 与铝盐混凝剂的生产研究与铝盐混凝剂的生产研究 同济大学环境科学与工程学院同济大学环境科学与工程学院联合国环境署联合国环境署-同济环境与可持续发展学院同济环境与可持续发展学院团队指导丁一汇 院士S.Kitagawa北川进日本 院士团队成员王颖王颖教授、副院长教授、副院长顾逸凡研究员 博导王洪涛副教授 博导吴一楠副教授 博导张冰如教授李杰副教授李风亭教授团队负责人工业水处理学会副主任 水处理化学品标准委员会副主任 (主持水处理剂国家标准制定)联合国环境规划署-同济绿色科创中心 主任非洲科学院院士 2020年中国气象
2、局上海城市气候变化应对重点实验室 主任 2015至今李风亭教授、非洲科学院院士团队负责人 拥有发明专利100多项,目前国内60多家企业采用相关的技术 两次获得国家教学成果二等奖,两次获得上海市技术发明一等奖。1.聚合铁系列混凝剂2.电池和光伏行业废酸再生、资源化与清洁生产 (氢氟酸、硝酸、磷酸、硫酸和盐酸)3.各种重金属处理药剂(水处理和材料净化)4.焦化废水专用处理剂 5.铝灰和各种废酸处理资源化技术等6.聚合氯化铝系列混凝剂 饮用水和污水专用7.工业废渣转化新能源材料磷酸铁(锂)等生产技术8.污泥、湖泊河道底泥脱水药剂9.循环冷却水-高浓度废水联合处理技术 产业化成果转化产业化成果转化主持
3、的国家标准主持的国家标准水处理剂水处理剂 聚氯化铝聚氯化铝 GB/T22627-2014水处理剂水处理剂 聚氯化铝铁聚氯化铝铁 HG/T 5359-2018水处理剂水处理剂 氯化铁氯化铁 GB/T4482-2018 水处理剂水处理剂 硫酸亚铁硫酸亚铁 GB 10531-2006水处理剂水处理剂 聚合硫酸铁聚合硫酸铁 GBT 14591-2016水处理剂水处理剂 聚氯化铁聚氯化铁 HG_T 4672-2014,2020净净 水水 剂剂 聚氯化铝聚氯化铝 GB 15892-2019(饮用水级别)水处理剂水处理剂 复合混凝剂复合混凝剂 20202020混凝剂、絮凝剂类别类别名称名称type无机小分子
4、无机小分子硫酸铝硫酸铝alum,aluminum sulfate氯化硫酸铁氯化硫酸铁ferric sulfate chloride硫酸铁硫酸铁ferric sulfate硫酸亚铁硫酸亚铁ferrous sulfate氯化铁氯化铁ferric chloride无机高分子无机高分子800万吨年(液体)万吨年(液体)液体聚铁液体聚铁600万吨万吨聚氯化铝聚氯化铝poly aluminum chloride聚硫酸铝聚硫酸铝poly aluminum sulfate聚氯化铁聚氯化铁poly ferric chloride聚硫酸铁聚硫酸铁poly ferric sulfate聚硫酸铁铝聚硫酸铁铝poly
5、aluminum ferric sulfate聚硅氯化铝聚硅氯化铝poly aluminum silicate chloride聚硅硫酸铝聚硅硫酸铝poly aluminum silicate sulfate聚硅氯化铝铁聚硅氯化铝铁poly aluminum ferric silicate chloride聚硅硫酸铁聚硅硫酸铁poly ferric silicate sulfate聚硅硫酸铝铁聚硅硫酸铝铁poly aluminum ferric silicate sulfate7混凝剂、絮凝剂类别名称type无机小分子硫酸硫酸铝铝alum,aluminum sulfate氯化硫酸铁ferric
6、 sulfate chloride硫酸铁ferric sulfate硫酸亚铁ferrous sulfate氯化铁ferric chloride无机高分子800万吨年(液体)液体聚铁600万吨聚氯化聚氯化铝铝poly aluminum chloride聚硫酸铝铝poly aluminum sulfate聚氯化铁聚氯化铁poly ferric chloride聚硫酸聚硫酸铁poly ferric sulfate聚硫酸铁铝铝poly aluminum ferric sulfate聚硅氯化铝铝poly aluminum silicate chloride聚硅硫酸铝铝poly aluminum sili
7、cate sulfate聚硅氯化铝铝铁poly aluminum ferric silicate chloride聚硅硫酸铁poly ferric silicate sulfate聚硅硫酸铝铁poly aluminum ferric silicate sulfate81300万吨31%盐酸氯气 3000万吨电解铝 3500万吨每年铝灰400万吨每年55%6%6%33%世界铝产量中国印度俄罗斯其他研究表明,通常情况下利用铝矿石直接生产1 000 t 的金属铝会产生1020 t 的铝灰,而二次铝资源回收将产生2050 t 甚至更高的、成分更加复杂的铝灰。据数据统计,2019 年世界铝产量6 365
8、.7 万t,中国占一半以上,达到3 579.5 万t。据此估计,我国2021 年产生的铝灰超400 万万tHW48有色金属采选和冶炼废物有色金属采选和冶炼废物1 电解铝生产过程产生的炭渣2 再生铝和铝材加工过程中,废铝及铝锭重熔、精炼、合金化、铸造熔体表面产生的铝灰渣,及其回收铝过程产生的盐渣和二次铝灰3 铝灰热回收铝过程烟气处理集(除)尘装置收集的粉尘,铝冶炼和再生过程烟气处理集(除)尘装置收集的粉尘2016年铝灰列入国家危险废弃物名录铝灰铝灰 再生铝生产、铝锭熔铸过程中产出的浮渣,金属铝的含量约为20%60%,呈块状,不遇水则稳定。浮渣通过回转窑再次分离金属后的产生的二次铝灰,呈细颗粒状,
9、金属铝的含量降至5%10%,其中铝的形态主要是氧化铝(40%-70%),氮化铝(1%-5%),其他(15%-40%)。二次铝灰主要有毒有害物质为AlN、Al4C3、氟化铝,AlN、Al4C3 遇水产生NH3和CH4等,散发恶臭气味,空气中浓度达到一定范围,遇点火源可引发爆炸,氟化铝遇水溶出会污染水体。HW48有色金属采选和冶炼废物有色金属采选和冶炼废物1 电解铝生产过程产生的炭渣2 再生铝和铝材加工过程中,废铝及铝锭重熔、精炼、合金化、铸造熔体表面产生的铝灰渣,及其回收铝过程产生的盐渣和二次铝灰3 铝灰热回收铝过程烟气处理集(除)尘装置收集的粉尘,铝冶炼和再生过程烟气处理集(除)尘装置收集的粉
10、尘2016年铝灰列入国家危险废弃物名录铝灰成分复杂,长期大量堆积易造成水体和土壤重金属污染、土壤盐碱化,受潮解会产生有刺激性气味的氨气铝灰金属铝氧化铝氮化铝盐类(氯盐和氟盐)其他杂质 可用铝资源含量高达70%80%,其中金属铝含量可达50%以上金属铝含量约为5%20%,氧化铝含量约为20%50%,并含有大量盐类组分 酸不溶物 30-40%铝灰主要成分铝灰资源化:聚氯化铝生产工艺氢氧化铝+盐酸 加压加温反应 重金属含量低,可用于饮用水处理。盐基度较低,对设备要求高。1960s日本:1970s:1980s:(工业氢氧化铝 活性氢氧化铝)+盐酸 聚合氯化铝铝灰+盐酸 一步法工艺 重金属含量较高?18
11、铝灰是宝贵的资源南方某地铝灰成分南方某地铝灰成分MnCrCoFeNiCuZnAl百分比0.18%0.10%0.02%4.94%0.04%0.18%3.96%53.04%PPM800铝灰原料破碎分离脱氨固氟酸溶产氢聚合反应过滤残渣聚铝产品氨吸收氨水 铵盐氢气纯化气体分离氢气储存滤液惰性氧化铝滤渣铝酸钙 耐温材料等 回用率90%前处理阶段水处理剂聚铝生产副产品阶段提取铝金属金属铝铝加工铝灰安全高效的资源化路线图碳减排的贡献碳减排的贡献焚烧焚烧填埋填埋资源化资源化利用铝灰中的各种含铝化合物生产聚合氯利用铝灰中的各种含铝化合物生产聚合氯化铝水处理剂带来市场价值估算化铝水处理剂带来
12、市场价值估算也可以不计也可以不计碳交易费用碳交易费用南方某市样品含铝废渣渣1渣2渣3渣4AnalyteResult%ppmppmAnalyteResult%AnalyteResult%AnalyteResult%Al2O368.322Al2O364.897Al2O341.9387Al2O352.3613SO310.736SO312.305SO319.3831CaO10.9043CaO4.523SnO23.717CaO16.0462SiO28.6116F4.168CaO3.611Fe2O34.2091MgO6.7426SnO23.452CuO3.395SiO24.186SO35.1581MgO1
13、.808MgO2.817F4.033BaO3.7169Fe2O31.706Fe2O32.325SnO23.5146Fe2O33.1055SiO21.615F2.137P2O51.6722Cl2.8765P2O51.471SiO21.92MgO1.4393TiO22.3838Na2O0.717ZrO20.852Na2O0.7783Na2O1.9562CuO0.709Na2O0.718MnO0.6898P2O50.7663NiO0.21221202120NiO0.375BaO0.4922K2O0.4965MnO0.146MnO0.354TiO20.421SrO0.253Cl0.127Cr2O30.
14、241CuO0.3559SnO20.2112Cr2O30.P2O50.151Cr2O30.2275CuO0.0914ZrO20.0798Cl0.0866NiO0.195MnO0.0883ZnO0.058ZnO0.0613K2O0.165Cr2O30.0845SrO0.021SrO0.0213SrO0.1149ZnO0.0799Co2O30.0154I0.0759NiO0.0606ZnO0.0431PbO0.0269MoO30.0184Ga2O30.0149超标超标200倍倍水处理剂PAC重金属指标全部达到国家标准副产酸达标1.1.生产原料为铝工业废弃物铝灰和化工厂废盐酸,
15、原料充生产原料为铝工业废弃物铝灰和化工厂废盐酸,原料充分分2.2.反应控制是关键,反应条件要适中,氢气问题是关键反应控制是关键,反应条件要适中,氢气问题是关键3.3.工艺简单、流程短、资源循环利用、投资少工艺简单、流程短、资源循环利用、投资少相较于传统聚氯化铝生产工艺,利用铝灰与废酸生产聚氯化相较于传统聚氯化铝生产工艺,利用铝灰与废酸生产聚氯化铝有较大的优势铝有较大的优势 (可回收利用铝灰约(可回收利用铝灰约70%-80%70%-80%)总结总结废弃物处置以疏通和资源化为主,而不是终极填埋废弃物处置以疏通和资源化为主,而不是终极填埋危险废弃物行业与传统混凝剂行业打通危险废弃物行业与传统混凝剂行业打通重金属分离重金属分离 利润倍增利润倍增 同时风险加大同时风险加大合适的技术可以完全使得铝灰完全资源化合适的技术可以完全使得铝灰完全资源化复合除氟剂、除磷剂的价格是多少?复合除氟剂、除磷剂的价格是多少?250 250元元/吨吨 性能优于聚铝和聚合硫酸铁性能优于聚铝和聚合硫酸铁河道修复剂河道修复剂 1-21-2天去处黑臭问题天去处黑臭问题30李风亭电话 微信 期盼与大的水务和环境公司合作感谢支持 携手推动绿色发展!