1.本发明涉及铝灰处理技术领域，尤其涉及一种铝灰无害化处理工艺以及由其获得的制品。
背景技术：
2.铝灰产生于铝电解、铝(含再生铝)加工等所有铝发生融熔的工序。其来源可分为铝电解冶炼过程中产生的铝灰、铝熔铸过程中的铝灰和再生铝加工过程中的铝灰。作为世界产能和产量均位列第一的电解铝大国，中国的电解铝、铝加工、再生铝每年排出的铝灰量保守的估计在500万吨以上。其中，铸造过程中熔体表面产生的铝灰渣、铝回收过程中产生的盐渣和二次铝灰被明确定义为危险废物。
3.铝灰和二次铝灰组分为：10-11％的残余铝金属(见水、酸、碱会产生氢气会爆炸燃烧)、30-40％氮化铝(见水、酸会产生氨气，污染环境)、50-60％氧化铝、1-5％氧化铁。将铝灰和二次铝灰无毒化后直接应用于墙体砖等建筑材料的制备是一种较为简单的处理技术，但也存在产品附加价值低、产生再次污染等问题。
4.中国专利cn112408835a公开一种抑制工业废矿渣有毒物质浸出的方法及应用，其通过将铝灰等废矿渣粉碎后经疏水处理，然后将疏水处理后的废矿渣粉、水泥以及其他无机废粉料混合，加水搅拌均匀经成型养护制砖，从而抑制工业废矿渣有毒物质浸出。该专利中疏水处理过程采用的防水喷雾为甲基硅酸钠或甲基硅酸钾水溶液，其通过喷涂、干化过程最终形成含水率小于20％的防水膜。但是由于铝灰中含有大量氮化铝，操作过程中将剧烈反应产生大量氨气，污染环境；同时，固化过程在水溶液中进行使形成的疏水膜强度低，在后续搅拌、挤压等高剪切操作中容易丧失疏水能力；此外疏水铝灰在施工过程很难与水泥、水等物料混合均匀，且会造成不同结构材料微粒之间由于疏水性能的巨大差异而粘合不好，导致制品无侧限抗压强度等指标显著下降。
5.因此，提供一种铝灰无害化处理工艺并通过该工艺获得具有高性能、高价值的制品具有重要的意义。
技术实现要素：
6.有鉴于此，有必要提供一种铝灰无害化处理工艺以及由其获得的制品，用以解决现有技术中铝灰处理工艺污染性大、所得制品性能差的技术问题。
7.本发明的第一方面提供一种铝灰无害化处理工艺，包括以下步骤：
8.通过高分子硅聚合物对铝灰进行疏水处理；
9.对经疏水处理后的铝灰进行亲水处理；
10.通过经亲水处理后的铝灰制备制品。
11.本发明的第二方面提供一种制品，该制品由本发明第一方面提供的铝灰无害化处理工艺得到。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
13.本发明通过对铝灰进行疏水处理形成高强度疏水膜，随后经亲水处理形成亲水膜，一方面可以防止铝灰遇水产氨、避免污染环境，另一方面减少疏水处理后铝灰微粒的施工混合难度并增加成品无侧限抗压强度。
具体实施方式
14.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
15.本发明的第一方面提供一种铝灰无害化处理工艺，包括以下步骤：
16.s1、对铝灰进行疏水处理；
17.s2、对经疏水处理后的铝灰进行亲水处理；
18.s3、通过经亲水处理后的铝灰制备制品。
19.本发明通过对铝灰进行疏水处理，在铝灰的反应表面形成高强度疏水膜，使其在使用环境中隔绝水分子，永远不会与水参与反应，避免产氨产臭污染环境；
20.本发明通过对具有疏水性的铝灰微粒进行亲水处理，使其表面形成亲水膜，恢复铝灰微粒的亲水性，用以减少铝灰微粒的施工混合难度并增加成品无侧限抗压强度；
21.本发明通过利用经亲水处理后的铝灰制备制品，所得制品性能优良、变废为宝。
22.本发明中，通过高分子硅聚合物对铝灰进行疏水处理。
23.在本发明的一些优选实施方式中，高分子硅聚合物为疏水硅油。本发明通过选用疏水硅油，在使用过程中直接将疏水硅油与铝灰搅拌均匀，无需加入稀释剂，然后搅拌升温交联固化，疏水硅油分子之间会交联形成网络状，形成的疏水膜会牢固地抓附在铝灰微粒表面，这种疏水结构在后续搅拌、挤压等高剪切操作中会保持疏水能力。
24.本发明对选用的疏水硅油的具体种类不作限制，本领域技术人员可以根据需要进行选择，使其能在铝灰表面交联固化形成网络状疏水膜即可。
25.在本发明的一些具体实施方式中，高分子硅聚合物为烃基含氢硅油、含氢含烷氧基硅油、烃基烷氧基硅油中的至少一种。通过采用上述高分子硅聚合物，可使其在非水环境中升温交联固化，无需使用额外的引发剂、固化剂和催化剂。本发明对上述烃基含氢硅油、含氢含烷氧基硅油、烃基烷氧基硅油的具体种类不做限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。例如可以为甲基含氢硅油、美国道康宁mhx-1107含氢硅油或甲基乙氧基硅油等。
26.在本发明的一些优选实施方式中，高分子硅聚合物的加入量为铝灰质量的3
‰
～3％。
27.本发明中，疏水处理的过程为：将高分子硅聚合物与铝灰混合均匀后在100℃～250℃交联固化0.3～1.5小时。
28.在本发明的一些具体实施方式中，交联固化的温度为150℃～250℃。
29.本发明中，亲水处理的过程为：将经疏水处理后的铝灰与表面活性剂溶液混合均匀，得到亲水处理后的铝灰。
30.本发明中的表面活性剂可以为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂等，本发明对选用的表面活性剂的具体种类不作限制，本领域技
术人员可以根据实际情况进行选择。例如，表面活性剂可以为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇醚硫酸盐aes、单硬脂酸甘油酯、烷基酚聚氧乙烯醚tx-10、脂肪醇聚氧乙烯醚aeo-9等。
31.在本发明的一些优选实施方式中，表面活性剂溶液的质量分数为1％～30％，进一步为5％～20％，疏水处理后铝灰与表面活性剂溶液的用量比为1g：(0.05～100)ml，优选为1g：(0.05～0.2)ml；混合温度为20℃～40℃，时间为0.5h～12h。
32.本发明中，通过经亲水处理后的铝灰制备制品具体为：
33.将经亲水处理后的铝灰与石膏、水泥、固化剂、水混合均匀后，经成型和养护得到制品。
34.本发明通过利用经亲水处理后的铝灰与石膏、水泥、固化剂生产建筑或道路成型材料，强度达到砌墙砖试验方法gb/t2542-2012强度mu7.5要求，变废为宝。
35.在本发明的一些优选实施方式中，按重量份计，制备制品的原料包括：经亲水处理后的铝灰50～60份、石膏30～50份、水泥3～10份、固化剂1～6份、水10～25份。
36.在本发明的一些具体实施方式中，石膏为磷石膏。
37.在本发明的一些优选实施方式中，固化剂可为有机固化剂或无机固化剂中的至少一种。有机固化剂和无机固化剂为建筑材料常用的固化剂，本发明对其不作限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。例如，有机固化剂为硅丙乳液、苯丙乳液、丙烯酸乳液、水性聚氨酯等，无机固化剂为硅酸钠、磷酸二氢铝等。
38.本发明中，成型的方式可以为压制成型或浇筑成型。
39.本发明中，养护的条件为：常温养护3～28天。
40.在本发明的一些具体实施方式中，养护的时间为7天。
41.本发明中，铝灰在进行疏水处理前，还包括预处理过程。
42.在本发明的一些具体实施方式中，预处理为：去除铝灰中的高硬度磁性物质和铝粒，随后粉碎过筛。
43.在本发明的一些具体实施方式中，通过永磁除铁器除去铝灰中铁氧化物等高硬度磁性物质，避免后续工艺装备受损。
44.在本发明的一些具体实施方式中，通过三辊式碾碎机将铝灰碾压，使金属氧化物和氮化物碾成微粒、金属铝碾压延展成薄片，筛分回收金属铝，变废为宝。
45.在本发明的一些具体实施方式中，将去除高硬度磁性物质和铝粒的铝灰粉碎后过筛100～300目筛。
46.本发明的第二方面提供一种制品，该制品由本发明第一方面提供的铝灰无害化处理工艺得到。
47.本发明以下各实施例和对比例中，为避免赘述，铝灰的预处理过程如下：
48.铸铝所产铝灰通过永磁除铁器除去铝灰中铁氧化物等高硬度磁性物质，然后采用三辊式碾碎机低成本回收金属铝，处理后的铝灰粉碎后过200目筛。
49.实施例1
50.(1)疏水处理：向经预处理后的铝灰中加入占经预处理的铝灰质量3％的甲基含氢硅油，高速搅拌均匀后搅拌升温到150℃交联固化1小时，形成完整疏水表面；
51.(2)亲水处理：向经疏水处理后的铝灰中按照1g：0.1ml的用量比加入质量分数为10％的十二烷基苯磺酸钠溶液，搅拌均匀形成亲水表面；
52.(3)制砖：将经亲水处理后的铝灰55份、磷石膏40份、水泥8份、磷酸二氢铝3份、水18份混合均匀后用制砖机压制成型，养护七天，得到制品。
53.实施例2
54.(1)疏水处理：向经预处理后的铝灰中加入占经预处理的铝灰质量0.5％的甲基乙氧基硅油，高速搅拌均匀后搅拌升温到250℃交联固化1.2小时，形成完整疏水表面；
55.(2)亲水处理：向经疏水处理后的铝灰中按照1g：0.05ml的用量比加入质量分数为20％的十二烷基苯磺酸钠溶液，搅拌均匀形成亲水表面；
56.(3)制砖：将经亲水处理后的铝灰60份、磷石膏50份、水泥3份、水性聚氨酯6份、水25份混合均匀后用制砖机压制成型，养护七天，得到制品。
57.实施例3
58.(1)疏水处理：向经预处理后的铝灰中加入占经预处理的铝灰质量2％的mhx-1107含氢硅油，高速搅拌均匀后搅拌升温到150℃交联固化0.3小时，形成完整疏水表面；
59.(2)亲水处理：向经疏水处理后的铝灰中按照1g：0.2ml的用量比加入质量分数为5％的脂肪醇醚硫酸盐溶液，搅拌均匀形成亲水表面；
60.(3)制砖：将经亲水处理后的铝灰50份、磷石膏30份、水泥10份、丙烯酸乳液6份、水10份混合均匀后用制砖机压制成型，养护七天，得到制品。
61.对比例1
62.与实施例1相比，区别仅在于，直接将经疏水处理后的铝灰55份、磷石膏40份、水泥8份、磷酸二氢铝3份、水18份混合均匀后，经成型和养护得到制品。
63.对比例2
64.(1)疏水处理：向经预处理后的铝灰中加入占经预处理的铝灰质量3％的甲基硅酸钠防水剂，高速搅拌均匀后交联固化24小时，形成疏水表面；该过程中产生大量氨臭；
65.(2)亲水处理：向经疏水处理后的铝灰中按照1g：0.1ml的用量比加入质量分数为10％的十二烷基苯磺酸钠溶液，搅拌均匀形成亲水表面；
66.(3)制砖：将经亲水处理后的铝灰55份、磷石膏40份、水泥8份、磷酸二氢铝3份、水18份混合均匀后用制砖机压制成型，养护七天，得到制品。
67.试验组1
68.对上述实施例1～3和对比例2中经疏水处理后的样品进行疏水膜包覆效果测试，结果见表1。
69.疏水膜包覆效果测试：采用泡水检验，取100g疏水膜包覆后的铝灰微粒加入1kg自来水搅拌60秒观察有无氨臭产生，放置24小时后观察有无水分浸润现象产生以及有无氨臭产生。
70.表1
[0071] 搅拌60s放置24h实施例1无氨臭无水分浸润现象、无氨臭实施例2无氨臭无水分浸润现象、无氨臭实施例3无氨臭无水分浸润现象、无氨臭对比例2少量氨臭水分浸润明显、较多氨臭
[0072]
试验组2
[0073]
对上述实施例1～3和对比例1～2的制品砖进行性能测试，结果见表2。
[0074]
无限抗压强度测试：砌墙砖试验方法gb/t2542-2012。
[0075]
表2
[0076] 无限抗压强度(mpa)实施例18.6实施例28.8实施例39.0对比例17.3对比例28.0
[0077]
通过表2可以看出，本发明实施例1～3所得制品强度可达砌墙砖试验方法gb/t2542-2012强度mu7.5要求。
[0078]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。