CN115504478B - 一种工业固废协同处理的系统与工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种工业固废协同处理的系统与工艺，系统包括原料预处理系统、酸性浸出系统、碱性浸出系统、有价金属提取系统、硅化合物制备系统、高温处理系统、矿物固碳系统、酸液处理系统、碱液处理系统以及尾渣处理系统；原料预处理系统分别与酸性浸出系统、碱性浸出系统、硅化合物制备系统以及高温处理系统相连；酸性浸出系统出口分别与碱性浸出系统、有价金属提取系统以及尾渣处理系统相连；碱性浸出系统出口分别与酸性浸出系统、有价金属提取系统、硅化合物制备系统以及尾渣处理系统相连；本发明实现工业固废协同处理高值化利用，使各个原料与产品之间产生协同效应，实现资源流、废物流和能量流的合理配置，减少固废处理的建设投资。

Description

一种工业固废协同处理的系统与工艺
技术领域
本发明涉及一种固废协同处理的系统与方法，具体涉及一种工业固废协同处理的系统与工艺方法，属于资源环保技术领域。
背景技术
随着我国工业生产的不断发展，工业固废数量日趋增多，据统计，大宗固废的累计堆存量约达600亿吨，年新增堆存量近30亿吨，种类繁多，成分复杂，处理利用相当困难。截至目前，仅有限的几种工业废物能被利用，但利用率较为低下，大多数仍以“简单填埋”、“焚烧”、“土地堆存”等处理方式为主，不仅占用了大量的土地资源，还存在着较大的生态环境安全隐患。目前，工业固废的利用主要集中在制砖、水泥等利用领域，不仅利用过程能耗较高，不符合“双碳”形势下的战略目标，而且产品附加值较低，不利于推广。因此，产废企业迫切需求工业固废处理技术，挖掘工业固废的资源属性，进行综合处置和治理，实现减量化与高值化利用，为经济社会高质量发展提供有力支撑。
工业固废多产生于煤-电-化新型能源产业转化过程中，主要包括粉煤灰、煤矸石、电石渣、电石净化灰、钢渣、水渣、磷石膏、脱硫石膏、盐泥、白灰粉、锅炉渣等，种类繁多，成分复杂。目前工业固废的利用方式主要分为两种：一是对单一种类固废进行多技术工艺处理，用于生产水泥、混凝土等建材或制备硅、铝、钙等无机化合物产品；二是采用生产水泥建材等形式单一的工艺协同处理少量几种工业固废。如，CN201210115005.X将粉煤灰掺入陶粒并制备空心砌块，CN202110553261.6利用煤矸石或建筑垃圾制作成发泡混凝土浆料，用于煤矿开采；CN201811374818.4将粉煤灰通过酸浸、碱浸方式制备铝硅多孔材料，却对原料中其他有价元素未提取利用；CN202110553333.7以煤化工副产物气化渣为原料，经旋流分离装置实现碳质材料和气化渣分离，对所得固相干燥处理得到超细粉体材料，替代多孔性碳粉，但未利用其中含量很高的硅铝等组分；CN201810421417.3将气化渣酸浸活化后，与碱液进行脱硅反应得到高模数可溶性酸盐等，但未对硅元素进行有效利用。可以看出，传统的利用方式大多集中于针对单一固废或单一有价组分进行无害化建材应用或个别高值化利用，资源浪费较大。
此外，如，专利CN202110418826.X利用生活垃圾焚烧飞灰与赤泥、电石渣生产免烧砖，CN201911050279.3以粉煤灰、磷渣、镁渣以及尘泥窑渣为原料，结合助磨剂共生产填料；CN202110285561.0以脱硫石膏、粉煤灰和水泥为原料，在激发剂和发泡剂的存在下制备轻质隔墙板；CN202110529276.9指了固体废弃物联合处置方法用以产出水泥砂浆、陶粒以及建材产品。可见现有专利虽然针对几种固废进行的综合利用，但均以水泥、建材为产品，浪费了其中的有价组分，附加值较低，未能真正将固废中的有价组分协同利用起来。
综上所述，目前针对于工业固废，不论是对单一固废进行多技术工艺处理，还是采用建材化等形式单一的工艺处理多种固废，以从资源协同配置的角度出发，这类固废利用工艺均无法前后内外循环衔接起来，存在着严重的资源利用率不足、能耗浪费较大、装置利用率低、单独处置成本高昂以及较大局限性等缺点。
发明内容
为了解决目前工业固废资源利用率不足、能耗浪费较大、装置利用率低、单独处置成本高昂以及较大局限性的问题，本发明的目的是提供了一种工业固废协同处理的系统与工艺方法，该系统能够实现固废实现绿色、高效、高质、高值、规模化利用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种工业固废协同处理的系统，包括原料预处理系统、酸性浸出系统、碱性浸出系统、有价金属提取系统、硅化合物制备系统、高温处理系统、尾气处理系统、矿物固碳系统、酸液处理系统、碱液处理系统以及尾渣处理系统；
所述的原料预处理系统出口分别与酸性浸出系统、碱性浸出系统、硅化合物制备系统以及高温处理系统相连；酸性浸出系统出口分别与碱性浸出系统、有价金属提取系统以及尾渣处理系统相连；碱性浸出系统出口分别与酸性浸出系统、有价金属提取系统、硅化合物制备系统以及尾渣处理系统相连；有价金属提取系统出口分别与高温处理系统、矿物固碳系统、酸液处理系统以及尾渣处理系统相连；硅化合物制备系统出口与碱液处理系统相连；高温处理系统出口分别与酸性浸出系统、碱性浸出系统、有价金属提取系统以及尾气处理系统相连；尾气处理系统出口与矿物固碳系统和硅化合物制备系统相连；矿物固碳系统出口与酸液处理系统相连；酸液处理系统出口与酸性浸出系统相连；碱液处理系统出口与碱性浸出系统相连。
进一步的，还包括建材制备系统，建材制备系统包括混料装置、成型设备和养护装置；混料装置出口与成型设备入口相连；成型设备出口与养护装置入口相连；
原料预处理系统和碱性浸出系统均与混料装置相连。
进一步的，原料预处理系统包括破碎装置、粉磨装置和分级装置；破碎装置出口与粉磨装置入口相连，粉磨装置出口与分级装置入口相连；分级装置出口分为五路，一路与酸性浸出系统相连，一路与碱性浸出系统相连，一路与硅化合物制备系统相连，一路与建材制备系统相连，一路与高温处理系统相连；
酸性浸出系统包括酸性浸出装置、沉降池和过滤器，酸性浸出装置的出口与沉降池入口相连，沉降池出口与过滤器入口相连，过滤器出口分为三路，一路与碱性浸出系统相连，一路与尾渣处理系统相连，一路与有价金属提取系统相连。
进一步的，碱性浸出系统包括碱性浸出装置和过滤器；碱性浸出装置出口与过滤器入口相连，过滤器出口分为四路，分别与酸性浸出系统、有价金属提取系统、硅化合物制备系统以及建材制备系统相连；
有价金属提取系统包括除杂设备、萃取装置、金属化合物提取装置和过滤器；除杂设备出口分为两路，一路与萃取装置入口相连，另一路与金属化合物提取装置入口相连，萃取装置出口与金属化合物提取装置入口相连，金属化合物提取装置出口与过滤器入口相连，过滤器出口分为三路，一路与高温处理系统相连，一路与酸液处理系统相连，一路与矿物固碳系统相连。
进一步的，硅化合物制备系统包括碳酸化装置、苛化装置和过滤器；碳酸化装置与过滤器相连，苛化装置与过滤器相连，过滤器出口与碱液处理系统相连；
高温处理系统包括高温活化煅烧装置，高温活化煅烧装置出口分别与尾气处理系统、酸性浸出系统、碱性浸出系统以及有价金属提取系统相连。
进一步的，尾气处理系统包括除尘净化设备和脱硫设备；除尘净化设备出口与脱硫设备相连，脱硫设备出口分为两路，分别与矿物固碳系统以及硅化合物制备系统相连；
矿物固碳系统包括碳化塔和过滤器；碳化塔出口与过滤器入口相连，过滤器出口与酸液处理系统相连。
进一步的，酸液处理系统和蒸发浓缩设备；净化设备出口与蒸发浓缩设备入口相连；蒸发浓缩设备出口与酸性浸出系统相连；
碱液处理系统包括净化设备和蒸发浓缩设备；净化设备出口与蒸发浓缩设备入口相连，蒸发浓缩设备出口与碱性浸出系统相连。
进一步的，还包括酸储罐和碱储罐，酸储罐出口与酸性浸出装置相连，碱储罐出口与碱性浸出装置相连。
一种基于如上所述系统的工业固废协同处理工艺，包括以下步骤：
将工业固废原料送入原料预处理系统中进行预处理，得到高含碳固废粉体、工业固废粉体、高硅铝类固废粉体以及高钙固废粉体；或得到水类固废粉体、工业固废粉体、高硅铝类固废粉体以及高钙固废粉体；
将高含碳或高含水类固废粉体和高钙固废粉体送入高温处理系统中，得到活化物料粉体，将高钙固废粉体经高温处理活化高钙固废粉体，将活化物料粉体分别输送至酸性浸出系统和碱性浸出系统，将活化高钙固废粉体输送至有价金属提取系统；
将工业固废粉体送入酸性浸出系统后，与酸性浸出系统中的酸性溶液进行酸浸反应，反应结束后，进行沉降，沉降后进行固液分离，得到固相酸浸尾渣、酸浸滤饼和液相酸浸液；将固相酸浸尾渣输送至尾渣处理系统；将酸浸滤饼输送至碱性浸出系统；将液相酸浸液输送至有价金属提取系统；
将高硅铝类固废粉体送入碱性浸出系统中，与碱性溶液进行碱浸反应；反应结束后，将产生的碱浸浆料进行固液分离，得到固相碱浸尾渣、碱浸滤饼、含有价金属碱浸液以及硅酸钾/钠碱液；将固相碱浸尾渣输送尾渣处理系统；将碱浸滤饼输送至酸性浸出系统B；将含有价金属碱浸液输送至有价金属提取系统；将硅酸钾/钠碱液输送至硅化合物制备系统；
将高钙固废粉体送入硅化合物制备系统中，与硅酸钾/钠碱液混合，进行碳酸化反应，过滤，得到氧化硅化合物与碳酸钾钠溶液，碳酸钾钠溶液与硅酸钾/钠碱液进行苛化反应后过滤，得到硅酸钙类化合物和苛化碱液，苛化碱液输送至碱液处理系统中，进行净化，浓缩，得到的碱液输送至碱性浸出系统；
有价金属碱浸液、酸浸液以及活化高钙固废粉体在有价金属提取系统进行反应，得到金属盐、高含钙镁滤液、循环酸性溶液以及高含钙镁滤液，或得到氢氧化物、高含钙镁滤液、循环酸性溶液以及高含钙镁滤液；将金属盐或氢氧化物输送至高温处理系统进行煅烧处理；将高含钙镁滤液输送至矿物固碳系统中，进行碳化反应，然后进行固液分离，得到碳化母液以及碳酸盐；将循环酸性溶液输送至酸液处理系统中进行净化，浓缩，产生的浓缩酸液输送至酸性浸出系统。
进一步的，活化处理的温度为700-1100℃，活化处理的时间30-150min；
高钙固废粉体的活化温度为500-1000℃，活化时间30-120min；将金属盐或氢氧化物输送至高温处理系统进行煅烧处理的温度为700-1200℃，时间为60-180min；
金属盐为碳酸镁、碳酸锂或硫酸钾，氢氧化物为氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化钙、氢氧化锌或氢氧化镍；
酸性溶液通过以下过程制得：将盐酸、硝酸、硫酸、柠檬酸、草酸、硫酸铵、硫酸氢铵、氯化铵与硝酸铵中的一种或多种，与酸液处理系统的浓缩酸液混合，得到浓度为0.1-5mol/L的溶液；
酸浸反应的温度为25-150℃，酸浸反应的时间5-300min；
固相酸浸尾渣中SiO2与Al2O3的总的质量分数＜10%；酸浸滤饼中SiO2与Al2O3的总质量分数≥10%。
进一步的，碱性溶液通过以下过程制得：将氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠与碳酸氢钾中的一种或多种，与碱液处理系统返回的浓缩碱液混合，得到0.5-10mol/L的溶液；
碱浸反应的温度为60-260℃，碱浸反应的时间30-300min；
固相碱浸尾渣中CaO、MgO、Fe2O3以及Al2O3的总质量分数＜15%，碱浸滤饼中CaO、MgO、Fe2O3以及Al2O3的总质量分数≥15%；含有价金属碱浸液中金属元素总浓度≥100ppm，硅酸钠溶液中质量浓度K2O＜1%；
硅酸钾/钠碱液浓度为0.5-2.0mol/L，以CO2气体为介质进行碳酸化反应，CO2气体浓度10-30%，反应温度40-95℃，反应时间20-180min；
高钙固废粉体中质量分数CaO≥90%，粒度＜200目，高钙固废粉体中摩尔比Ca：Si=1：（0.8-1.3），苛化反应的温度60-95℃，苛化反应的时间30-120min；
碳化反应的温度为40-80℃，时间为20-180min；高含钙镁滤液中CaO与MgO的总浓度为0.2-2.0mol/L；
有价金属碱浸液、酸浸液以及活化高钙固废粉体在有价金属提取系统进行反应的温度为60-80℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中通过设置原料预处理系统、酸性浸出系统以及碱性浸出系统，使得原料适用性强，对于成分含量不同的工业固废均有较好的处理效果，系统协同处理固废种类多，可协同处理粉煤灰、煤矸石、气化渣、锅炉渣、电石渣、净化灰渣、钢渣、水渣等多种工业固废。本发明的资源利用率高，工业固废中的有用元素基本实现了综合利用，硅、铝、铁、镁、钙及其他贵重元素均可制备成不同类型的工业产品，实现高附加值利用。
本发明的工艺过程能耗低，固废协同处理过程可实现热量的高效分配，减少热量损失，显著降低能耗。本发明中矿物固碳，碳酸盐产品制备过程消耗大量二氧化碳，对CO2减排有积极效应，符合“双碳”形势下的战略目标。本发明的工业固废协同处理工艺过程中，各个原料产品之间产生协同效应，实现资源流、废物流和能量流的合理配置，减少固废处理建设投资，提高经济效益。本发明实现工业固废协同处理高值化利用，使各个原料与产品之间产生协同效应，实现资源流、废物流和能量流的合理配置，减少固废处理的建设投资，形成1+1＞2的效应。
附图说明
图1为本发明一种工业固废协同处理的系统与工艺方法的整体工艺系统示意图；
图2为本发明一种工业固废协同处理的系统与工艺方法的细化工艺组成示意图；
附图标记：
图中：A为原料预处理系统，B为酸性浸出系统，C为碱性浸出系统，D为有价金属提取系统，E为硅化合物制备系统，F为建材制备系统，G为高温处理系统，H为尾气处理系统，I为矿物固碳系统，J为酸液处理系统，K为碱液处理系统，L为尾渣处理系统；
1为破碎装置，2为粉磨装置，3为分级装置，4为酸性浸出装置，5为沉降池，6为第一过滤器，7为碱性浸出装置，8为第二过滤器，9为酸储罐，10为碱储罐，11为高温活化煅烧装置，12为除杂设备，13为萃取装置，14为金属化合物提取装置，15为第三过滤器，16为碳酸化装置，17为苛化装置，18为第四过滤器，19为混料装置，20为成型设备，21为养护装置，22为净化设备，23为第一蒸发浓缩设备，24为除尘净化设备，25为脱硫设备，26为碳化塔，27为第五过滤器，28为净化设备，29为第二蒸发浓缩设备，30为无害化装置；101为块状固废原料，102为粉状固废原料，103为粒状原料、104为未分级固废原料粉体，105为高硅铝类固废粉体分支，106为高含碳或高含水类固废粉体，107为工业固废粉体，108为高硅铝类固废粉体，109为固废原料粉体筛余物，110为碱，111为酸，112为浓酸性溶液，113为酸性溶液，114为浓碱性溶液，115为碱性溶液，116为浓酸浸浆料，117为酸浸浆料，118为酸浸滤饼，119为酸浸尾渣，120为碱浸浆料，121为碱浸滤饼，122为含有价金属碱浸液；123为硅酸钾/钠碱液，124为碱浸尾渣，125为硅酸钾/钠水玻璃，126为硅酸钠溶液，127为酸浸液，128为烧结材料，129为金属氧化物，130为煅烧尾气，131为活化物料粉体，132为活化后工业固废粉体，133为高硅铝类活化固废粉体，134为酸浸液，135为不含贵重金属酸浸液，136为酸浸萃取后溶液，137为提取浆料，138为氢氧化物，139为循环酸性溶液，140为高价值金属化合物，141为高含钙镁滤液，142为有价金属化合物，143为第一硅酸钾/钠碱液的分支，144为第二硅酸钾/钠碱液的分支，145为碳化浆料，146为碳酸钾钠溶液，147为苛化浆料，148为氧化硅化合物，149为硅酸钙类化合物，150为苛化碱液，151为净化碱液，152为浓缩碱液，153为均化原料，154为成型胚体，155为免烧建材，156为除尘废气，157出口，158为第一净化的CO2气体，159为第二净化的CO2气体，160为废酸性液，161为净化酸性溶液，162为浓缩酸液，163为碳酸化浆料，164为碳化母液，165为碳酸盐，166为尾渣，167为无害尾渣，168为高钙固废粉体，169为活化高钙固废粉体，170为无用尾渣，171为碳化尾气。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
为加强大宗固废综合利用全过程管理，利用协同资源化分质处理和利用技术，规模化的分质转化为系列产品，实现其中有价元素完全提取，平价元素高端赋值、资源流、废物流和能量流的合理配置，研发一种处理效果好、经济效益高、运行成本低的工业大宗固废协同处理技术及工艺，对促进大宗固废实现绿色、高效、高质、高值、规模化利用以及综合利用率的提升有着极其重要的作用。本发明实现工业固废协同处理高值化利用，使各个原料产产品之间产生协同效应，实现资源流、废物流和能量流的合理配置，减少固废处理的建设投资，形成1+1＞2的效应。
参见图1和图2，本发明提供了一种工业固废协同处理的系统，包括原料预处理系统A、酸性浸出系统B、碱性浸出系统C、有价金属提取系统D、硅化合物制备系统E、建材制备系统F、高温处理系统G、尾气处理系统H、矿物固碳系统I、酸液处理系统J、碱液处理系统K以及尾渣处理系统L。
所述的原料预处理系统A出口分别与酸性浸出系统B、碱性浸出系统C、硅化合物制备系统E、建材制备系统F以及高温处理系统G相连；酸性浸出系统B出口分别与碱性浸出系统C、有价金属提取系统D以及尾渣处理系统L相连；碱性浸出系统C出口分别与酸性浸出系统B、有价金属提取系统D、硅化合物制备系统E、建材制备系统F以及尾渣处理系统L相连；有价金属提取系统D出口分别与高温处理系统G、矿物固碳系统I、酸液处理系统J以及尾渣处理系统L相连，并输出有价金属化合物和高价金属化合物；硅化合物制备系统E出口与碱液处理系统K相连，并输出硅化合物氧化硅化合物、硅酸钙类化合物和硅酸钾/钠水玻璃；建材制备系统F输出新型免烧建材；高温处理系统G出口分别与酸性浸出系统B、碱性浸出系统C、有价金属提取系统D以及尾气处理系统H相连，并输出金属氧化物和烧结材料；尾气处理系统H出口与矿物固碳系统I和硅化合物制备系统E相连；矿物固碳系统I出口与酸液处理系统J相连，并输出碳酸盐产品和碳化尾气；酸液处理系统J出口与酸性浸出系统B相连；碱液处理系统K出口与碱性浸出系统C相连；尾渣处理系统L输出无害尾渣。
图2中虚线框划分了每一系统的具体结构，对本发明做进一步详细说明。下面对本发明的各系统中设备之间的连接关系进一步详细说明：
参见图2，原料预处理系统A包括破碎装置1，粉磨装置2和分级装置3；块状原料经破碎装置1粉碎成粒状原料103，破碎装置1出口连接粉磨装置2；除粒状原料103外，粉磨装置2设置有另外两个粉状原料102和固废原料粉体筛余物109入口，粉磨装置2出口与分级装置3入口相连；依据固废原料种类不同，粉磨装置2出口的未分级固废原料粉体104进入分级装置3中，分级装置3上设置有高硅铝类工业固废粉体分支105、高含碳或高含水类固废粉体106出口、工业固废粉体107出口、高硅铝类固废粉体108出口、高钙固废粉体168出口，共五个出口。高硅铝类工业固废粉体分支105与建材制备系统F相连，高含碳或高含水类固废粉体106出口与高温处理系统G相连，工业固废粉体107（包含所有种类）出口与酸性浸出系统B相连，高硅铝类固废粉体108出口与碱性浸出系统C相连，高钙固废粉体168出口分别与硅化合物制备系统E和高温处理系统G相连。
酸性浸出系统B包括酸性浸出装置4，沉降池5和第一过滤器6，酸性浸出装置4上设置有工业固废粉体107入口、酸性溶液113入口、活化后工业固废粉体入口132以及碱浸滤饼121入口，共四个入口，酸性浸出装置4的出口与沉降池5入口相连，酸性浸出装置4的浓酸浸浆料116进入沉降池5中，沉降池5出口与第一过滤器6入口相连，沉降池5出口的酸浸浆料117进入到第一过滤器6中；第一过滤器6上设置有酸浸滤饼118出口，酸浸尾渣119出口和酸浸液127，共三个出口。酸浸滤饼118出口与碱性浸出系统C相连，酸浸尾渣119出口与尾渣处理系统L相连，酸浸液127与有价金属提取系统D相连。
碱性浸出系统C包括碱性浸出装置7和第二过滤器8；碱性浸出装置7上开设有高硅铝类固废粉体108入口、碱性溶液115入口、酸浸滤饼118入口、高硅铝类活化固废粉体133入口，共四个原料入口，出口与第二过滤器8入口相连，出口的碱浸浆料120进入第二过滤器8中；第二过滤器8上开设有碱浸滤饼121出口、含有价金属碱浸液122出口、硅酸钾/钠碱液123出口、碱浸尾渣124出口、硅酸钾/钠水玻璃125出口和硅酸钠溶液126出口，共六个出口。碱浸滤饼121出口与酸性浸出系统B相连，含有价金属碱浸液122出口与有价金属提取系统D相连，硅酸钾/钠碱液123出口与硅化合物制备系统E相连，硅酸钠溶液126出口与建材制备系统F相连。
本发明还包括酸储罐9和碱储罐10。酸11进入酸储罐9中进行存储，酸储罐9出口与酸性浸出装置4相连。碱110进入碱储罐10中进行存储，碱储罐10出口与碱性浸出装置7相连。
有价金属提取系统D包括除杂设备12，萃取装置13，金属化合物提取装置14和第三过滤器15；除杂设备12上设置有有价金属碱浸液122入口、酸浸液127入口和活化高钙固废粉体169入口，以及酸浸液134出口，不含贵重金属酸浸液135出口和无用尾渣170出口；萃取装置13上设置有酸浸液134入口，以及浸萃取后溶液136出口和高价值金属化合物140出口；金属化合物提取装置14上设置有不含贵重金属酸浸液135入口和酸浸萃取后溶液136入口，金属化合物提取装置14出口与第三过滤器15相连，金属化合物提取装置14出口的提取浆料137进入第三过滤器15中；第三过滤器15上开设有金属盐或氢氧化物138出口、循环酸性溶液139出口、高含钙镁滤液141出口以及有价金属化合物142出口。
其中，酸浸液134出口与酸浸液134入口相连，不含贵重金属酸浸液135出口与不含贵重金属酸浸液135入口相连，无用尾渣170出口与尾渣处理系统L相连。设有金属盐或氢氧化物138出口与高温处理系统G相连，循环酸性溶液139出口与酸液处理系统J相连，高含钙镁滤液141出口与矿物固碳系统I相连。
硅化合物制备系统E包括碳酸化装置16，苛化装置17和第四过滤器18；碳酸化装置16上设置有硅酸钾/钠碱液123入口和第二净化的CO2气体159入口，碳酸化装置16与第四过滤器18相连，碳酸化装置16出口的碳化浆料145进入与第四过滤器18中；苛化装置17上设置有硅酸钾/钠碱液123入口、碳酸钾/钠溶液146入口以及高钙固废粉体168入口，苛化装置17出口与第四过滤器18相连，苛化装置17出口的苛化浆料147也进入第四过滤器18中；第四过滤器18上设置有无机硅化合物148出口、硅酸钙类化合物149出口和苛化碱液150出口。其中，苛化碱液150出口与碱液处理系统K相连。
建材制备系统F包括混料装置19、成型设备20和养护装置21；混料装置19以工业固废粉体分支105和硅酸钠溶液126为入口原料，混料装置19出口与成型设备20入口相连；成型设备20出口与养护装置21入口相连，混料装置19的均化原料153进入成型设备20中，成型设备20出口的成型胚体154进入养护装置21中；养护装置21出口为免烧建材155。
高温处理系统G包括高温活化煅烧装置11，高温活化煅烧装置11上设置有高含碳或高含水类固废粉体106入口、金属盐或氢氧化物138入口和高钙固废粉体168入口，以及烧结材料128出口，金属氧化物129出口，煅烧尾气130出口，活化物料粉体131出口，活化高钙固废粉体169出口。金属氧化物129出口作为产品出口，煅烧尾气130出口与尾气处理系统H相连，活化物料粉体131出口与酸性浸出系统B和碱性浸出系统C相连，活化高钙固废粉体169出口与有价金属提取系统D相连。
尾气处理系统H包括除尘净化设备24和脱硫设备25；除尘净化设备24上设置有煅烧尾气130入口，除尘净化设备24出口与脱硫设备25相连，除尘净化设备24出口的除尘废气156进入脱硫设备25中；脱硫设备25的出口157分为两路，一路为第一净化的CO2气体158分支，第一净化的CO2气体158分支与矿物固碳系统I相连，另一路为第二净化的CO2气体159分支，第二净化的CO2气体159分支与硅化合物制备系统E的碳酸化装置16相连。
矿物固碳系统I包括碳化塔26和第五过滤器27；碳化塔26上设置有高含钙镁滤液141入口和第一净化的CO2气体158入口，碳化塔26出口与第五过滤器27入口相连，出口的碳酸化浆料163进入第五过滤器27中；第五过滤器27上开设有碳化母液164出口、碳酸盐产物165出口和碳化尾气171出口。碳化母液164出口与酸液处理系统J相连，碳酸盐产物165出口排出碳酸盐产物165。
酸液处理系统J包括净化设备22和第一蒸发浓缩设备23；净化设备22上开设有循环酸性溶液139入口和碳化母液164入口，净化设备22出口与第一蒸发浓缩设备23入口相连；第一蒸发浓缩设备23出口排出浓缩酸液162，循环至酸性浸出装置4使用。
碱液处理系统K包括净化设备28和第二蒸发浓缩设备29；净化设备28上设置有苛化碱液150入口，出口与第二蒸发浓缩设备29相连，出口产生的净化碱液进入第二蒸发浓缩设备29中；第二蒸发浓缩设备29出口产生浓缩碱液152，循环至碱性浸出装置7中循环使用。
尾渣处理系统L上开设有尾渣166入口，出口产生无害尾渣167。
一种工业固废协同处理的工艺，包括以下步骤：
工业固废按组成和形态进行分类。按成分主要分为：高含氧化钙类固废、高含氧化钙和氧化镁类固废、高含氧化硅和氧化铝类固废、高含碳或水类固废；所述的高含氧化钙类固废指CaO质量分数＞85%（干基）的固废，包括但不限于白灰粉；所述的高含氧化钙和氧化镁类固废指（CaO+MgO）质量分数＞50%（干基）的固废，包括但不限于净化灰渣、盐泥、电石渣、钢渣，石膏；所述的高含氧化硅和氧化铝类固废指（SiO2+Al2O3）质量分数＞50%（干基）的固废，包括但不限于气化渣、粉煤灰、锅炉渣、煤矸石；所述的高含碳或水类固废指[C+（H2O或OH）]质量分数＞10%（干基）的固废，包括但不限于煤矸石、气化渣、锅炉渣、电石渣。按形态分类主要分为：块状原料和粉状原料两种。
工业固废原料按组成和形态分类分别送入原料预处理系统A中，块状原料经过粉碎、球磨和筛分工序，粉状原料经过球磨和筛分工序，粒度＞100目的未分级固废原料粉体返回至球磨装置，直至处理成100-400目的粉体原料。其中，其中部分高硅铝类固废粉体送入碱性浸出系统C，其他剩余高硅铝类工业固废粉体分支送入建材制备系统F；高含碳或高含水类固废粉体106送入高温处理系统G，工业固废粉体107（包含所有种类）送入酸性浸出系统B，高硅铝类固废粉体108送入碱性浸出系统C，高钙固废粉体168筛分至粉体粒度＞200目（＜75μm）分别送入硅化合物制备系统E和高温处理系统G。
参见图1，原料预处理系统A以块状工业固废101和粉状工业固废102为入口原料，设有高硅铝类工业固废粉体分支105、高含碳或高含水类固废粉体106、工业固废粉体107、高硅铝类固废粉体108和高钙固废粉体168共五个出口；高硅铝类工业固废粉体分支105出口与建材制备系统F相连，高含碳固废粉体或水类固废粉体106出口与高温处理系统G相连，工业固废粉体107出口与酸性浸出系统B相连，高硅铝类固废粉体108出口与碱性浸出系统C相连，高钙固废粉体168出口分别与硅化合物制备系统E和高温处理系统G相连。
酸性浸出系统B以工业固废粉体107、酸性溶液113、碱浸滤饼121、活化后工业固废粉体132共四个原料入口，设有酸浸尾渣119、酸浸滤饼118、酸浸液127共三个出口；酸浸尾渣119出口与尾渣处理系统L相连，酸浸滤饼118出口与碱性浸出系统C相连，酸浸液127出口与有价金属提取系统D相连。
碱性浸出系统C以高硅铝类固废粉体108、碱性溶液115、酸浸滤饼118、高硅铝类活化固废粉体133为原料，设有碱浸滤饼121出口、含有价金属碱浸液122出口、硅酸钾/钠碱液123出口、碱浸尾渣124出口、硅酸钠溶液126出口，共五个出口；碱浸滤饼121出口与酸性浸出系统B相连，含有价金属碱浸液122出口与有价金属提取系统D相连，硅酸钾/钠碱液123出口与硅化合物制备系统E相连，碱浸尾渣124出口与尾渣处理系统L相连，硅酸钠溶液126出口与建材制备系统F相连。
有价金属提取系统D以有价金属碱浸液122、酸浸液127和活化高钙固废粉体169共三个原料入口，设有金属盐或氢氧化物138、循环酸性溶液139、高含钙镁滤液141、有价金属化合物142和无用尾渣170共五个出口；金属盐或氢氧化物138出口与高温处理系统G相连，循环酸性溶液139出口与酸液处理系统J相连，高含钙镁滤液141出口与矿物固碳系统I相连，无用尾渣170出口与尾渣处理系统L相连。
硅化合物制备系统E以硅酸钾/钠碱液123、净化的CO2气体分支159和高钙固废粉体168为原料，设有无机硅化合物148和苛化碱液150两个出口；苛化碱液150出口与碱液处理系统K相连。
建材制备系统F以高硅铝类工业固废粉体分支105和硅酸钠溶液126为原料入口，设新型免烧建材155出口。
高温处理系统G以高含碳或高含水类固废粉体106、金属盐或氢氧化物138和高钙固废粉体168为原料入口，设有烧结材料128出口，金属氧化物129出口，煅烧尾气130出口，活化物料粉体出口，活化高钙固废粉体169出口，共五个出口；煅烧尾气130出口与尾气处理系统H相连，活化物料粉体出口分别与酸性浸出系统B和碱性浸出系统C相连，活化高钙固废粉体169出口与有价金属提取系统D相连。
矿物固碳系统I以高含钙镁滤液141和净化的CO2气体158为原料入口，设有碳化母液164出口和碳酸盐产物165出口，碳化母液164与酸液处理系统J相连。
尾气处理系统H以煅烧尾气130为原料入口，出口产生第一净化的CO2气体分支158和第二净化的CO2气体分支159，其中第一净化的CO2气体分支158与矿物固碳系统I相连，第二净化的CO2气体分支159与硅化合物制备系统E相连。
酸液处理系统J以循环酸性溶液139和碳化母液164为原料入口，出口产生浓缩酸液162与酸性浸出系统B相连；碱液处理系统K以苛化碱液150为原料入口，出口产生浓缩碱液152与碱性浸出系统C相连；尾渣处理系统L以尾渣166为原料入口，出口产生无害尾渣167。
参见图2，工业固废原料按组成和形态分类分别送入原料预处理系统A中，块状原料经过粉碎、球磨和筛分工序，粉状原料经过球磨和筛分工序，粒度＞100目的未分级固废原料粉体104返回至粉磨装置2，直至处理成100-400目的粉体原料。高硅铝类工业固废粉体分支105送入建材制备系统F，高含碳或高含水类固废粉体106送入高温处理系统G，工业固废粉体107（包含所有种类）送入酸性浸出系统B，高硅铝类固废粉体108送入碱性浸出系统C，高钙固废粉体168分别送入硅化合物制备系统E和高温处理系统G中，高钙固废粉体168的粒度＜200目（＜75μm）。
酸性浸出系统B中，以工业固废粉体107、酸性溶液113、碱浸滤饼121、活化后工业固废粉体132为原料，并将原料输送至酸性浸出装置4中进行酸浸反应；反应结束后，浓酸浸浆料116输送至沉降池5进行沉降后，沉降后的酸浸浆料117输送至第一过滤器6进行固液分离；其中，酸性溶液113以盐酸、硝酸、硫酸、柠檬酸、草酸、硫酸铵、硫酸氢铵、氯化铵与硝酸铵中的一种或多种，与酸液处理系统J返回的浓缩酸液162混合配比而成，以此酸性浸出介质进行浸出反应；其中，酸性溶液113的浓度为0.1-5mol/L，浸出温度为25-150℃，浸出时间5-300min；浸出反应完成后经过沉降、过滤固液分离；难于利用的固相酸浸尾渣119，其（SiO2+Al2O3）质量分数＜10%（干基），直接输送尾渣处理系统L；可利用的酸浸滤饼118，其（SiO2+Al2O3）质量分数≥10%（干基）输送至碱性浸出系统C；液相酸浸液127输送至有价金属提取系统D。
碱性浸出系统C中，以高硅铝类固废粉体108、碱性溶液115、酸浸滤饼118、高硅铝类活化固废粉体133为原料，并将原料输送至碱性浸出装置7中进行碱浸反应；反应结束后，将产生的碱浸浆料120输送至第二过滤器8中进行固液分离；其中，碱性溶液115以氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠与碳酸氢钾中的一种或多种，与碱液处理系统K返回的浓缩碱液152混合配比而成，以此碱性浸出介质进行浸出反应；其中，碱性溶液115的浓度为0.5-10mol/L，浸出温度为60-260℃，浸出时间30-300min；浸出反应完成后经过滤固液分离；难于利用的固相碱浸尾渣124，其（CaO+MgO+Fe2O3+Al2O3）质量分数＜15%（干基），直接输送尾渣处理系统L；可利用的碱浸滤饼121，其（CaO+MgO+Fe2O3+Al2O3）质量分数≥15%（干基）输送至酸性浸出系统B；含有价金属碱浸液122（含钪、镓、钒、镍、钴等元素，元素总浓度≥100ppm）输送至有价金属提取系统D；硅酸钾/钠碱液123输送至硅化合物制备系统E；另一部分含K2O＜1%的硅酸钠溶液126输送至建材制备系统F，硅酸钾/钠水玻璃125也可作为产品输出。
有价金属提取系统D中，以有价金属碱浸液122、酸浸液127为原料，并将原料输送至除杂设备12中，以活化高钙固废粉体169进行除杂，除杂后含贵重金属的酸浸液134进入萃取装置13中进行回收贵重金属化合物，萃取后的酸浸溶液136与不含贵重金属酸浸液135直接进入金属化合物提取装置14中沉淀有价金属元素，沉淀过程中产生的提取浆料137进入第三过滤器15进行固液分离，得到的固相为金属盐或氢氧化物138，液相为循环酸性溶液139，将金属盐或氢氧化物138输送至高温处理系统G进行煅烧处理；将循环酸性溶液139输送至酸液处理系统J；高含钙镁滤液141输送至矿物固碳系统I中；无用尾渣170直接输送至尾渣处理系统L，其他有价金属化合物142作为产品出口。其中，除杂过程中，活化高钙固废粉体169加入至溶液pH=2-5时，停止加入，反应温度60-80℃；含有价金属碱浸液122经过萃取分离贵重金属化合物后，以活化高钙固废粉体169为原料，采用金属盐或氢氧化物沉淀法，分别将Fe、Al与Mg等元素分离制备相应的化合物，实现有价元素的综合提取。
硅化合物制备系统E中，以硅酸钾/钠碱液123、净化的CO2气体分支159和高钙固废粉体168为原料；并将原料通过第一硅酸钾/钠碱液的分支143输送至碳酸化装置16中，以净化的CO2气体分支159为介质进行碳酸化反应；碳化浆料145经过过滤装置18过滤，得到固相为氧化硅化合物148，液相为碳酸钾钠溶液146，碳酸钾钠溶液146与碱浸过程产生的第二硅酸钾/钠碱液的分支144进入苛化装置17中，以高钙固废粉体168为原料进行苛化反应，反应结束后苛化浆料进入过滤装置18中过滤，固相为硅酸钙类化合物149，液相为苛化碱液150，液相输送至碱液处理系统K；氧化钙硅化合物148、硅酸钙类化合物149和硅酸钾/钠水玻璃125作为产品排出。
其中，碳酸化反应过程中，硅酸钾/钠碱液123浓度为0.5-2.0mol/L，CO2气体浓度10-30%，反应温度40-95℃，反应时间20-180min；苛化反应过程中，高钙固废粉体168中质量分数CaO≥90%，粒度＜200目（＜75μm），物料摩尔比Ca/Si =1：（0.8-1.3），反应温度60-95℃，时间30-120min。
建材制备系统F中，以高硅铝类工业固废粉体分支105和硅酸钠溶液126为原料，经过混合、成型、养护，制备成新型免烧建材155产品；其中，硅酸钠溶液126模数为1.5-3.0，质量分数为5-15%，养护温度30-90℃，养护时间12-48h。
高温处理系统G中，以高含碳或高含水类固废粉体106、金属盐（或氢氧化物138）和高钙固废粉体168为原料；其中，高含碳或高含水类固废粉体106经过此系统进行煅烧处理，去除影响酸浸和碱过程中的碳或水，同时使固废原料中的硅铝等氧化物活性提高，达到较高的浸出效果，或制备烧结材料128；金属盐或氢氧化物138经过此系统进行活化处理制备相应的氧化物产品；高含碳或高含水类固废粉体106的活化温度为700-1100℃，活化时间30-150min；高钙固废粉体168的活化温度为500-1000℃，活化时间30-120min；高温处理系统G中煅烧的温度为700-1200℃，煅烧时间为60-180min；制备烧结材料128的烧结温度为1000-1300℃，烧结时间60-120min；反应结束后，煅烧尾气130输送至尾气处理系统H，活化物料粉体131分别输送至酸性浸出系统B和碱性浸出系统C，活化高钙固废粉体169输送至有价金属提取系统D，烧结材料128和金属氧化物129作为产品排出。
金属盐为碳酸镁、碳酸锂或硫酸钾等，氢氧化物为氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化钙、氢氧化锌或氢氧化镍等。
矿物固碳系统I中，以高含钙镁滤液141为原料，将原料输送至碳化塔26中，以第一净化的CO2气体158进行碳化反应，碳化反应后产生的碳酸化浆料163进入过滤装置27中进行固液分离；其中，高含钙镁滤液141中（CaO+MgO）的浓度为0.2-2.0mol/L，第一净化的CO2气体158浓度为10-30%；直接将净化的CO2气体通入高含钙镁滤液中，反应温度40-80℃，时间20-180min；碳化母液164输送至酸液处理系统J，碳化尾气171排出，碳酸盐165（碳酸钙和碳酸镁）作为产品输出。
尾气处理系统H中，以煅烧尾气130为原料，原料先经过除尘装置24除尘，为避免产生硫酸钙杂质，除尘后的气体经过脱硫装置25进行脱硫处理，产生净化的CO2气体；其中，净化的CO2气体浓度为10-30%，SO2含量＜30mg/m3；净化的CO2气体分为两路，一路经第一净化的CO2气体158分支输送至矿物固碳系统I，另一路经第二净化的CO2气体159分支输送至硅化合物制备系统E。
酸液处理系统J中，以循环酸性溶液139和碳化母液164为原料，将循环酸性溶液139和碳化母液164混合成废酸性液160并进入净化设备22中进行净化，净化后的净化酸性溶液161进入第一蒸发浓缩设备23进行浓缩，产生的浓缩酸液162输送至酸性浸出系统B；碱液处理系统K中，以苛化碱液150为原料，苛化碱液150进入净化设备28，净化后的净化碱液151进入第一蒸发浓缩设备23进行浓缩，产生浓缩碱液152输送至碱性浸出系统C。
尾渣处理系统L中，以酸浸尾渣119，碱尾渣124和无用尾渣170混合成尾渣166为原料入口，经过酸碱性调节、洗涤和重金属固化等工序，实现尾渣无害化，产生无害尾渣167。
以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效交换，均为本发明的权利要求所覆盖。

Claims (10)

1.一种工业固废协同处理的系统，其特征在于，包括原料预处理系统（A）、酸性浸出系统（B）、碱性浸出系统（C）、有价金属提取系统（D）、硅化合物制备系统（E）、高温处理系统（G）、尾气处理系统（H）、矿物固碳系统（I）、酸液处理系统（J）、碱液处理系统（K）以及尾渣处理系统（L）；
所述的原料预处理系统（A）出口分别与酸性浸出系统（B）、碱性浸出系统（C）、硅化合物制备系统（E）以及高温处理系统（G）相连；酸性浸出系统（B）出口分别与碱性浸出系统（C）、有价金属提取系统（D）以及尾渣处理系统（L）相连；碱性浸出系统（C）出口分别与酸性浸出系统（B）、有价金属提取系统（D）、硅化合物制备系统（E）以及尾渣处理系统（L）相连；有价金属提取系统（D）出口分别与高温处理系统（G）、矿物固碳系统（I）、酸液处理系统（J）以及尾渣处理系统（L）相连；硅化合物制备系统（E）出口与碱液处理系统（K）相连；高温处理系统（G）出口分别与酸性浸出系统（B）、碱性浸出系统（C）、有价金属提取系统（D）以及尾气处理系统（H）相连；尾气处理系统（H）出口与矿物固碳系统（I）和硅化合物制备系统（E）相连；矿物固碳系统（I）出口与酸液处理系统（J）相连；酸液处理系统（J）出口与酸性浸出系统（B）相连；碱液处理系统（K）出口与碱性浸出系统（C）相连。
2.根据权利要求1所述的一种工业固废协同处理的系统，其特征在于，还包括建材制备系统（F），建材制备系统（F）包括混料装置（19）、成型设备（20）和养护装置（21）；混料装置（19）出口与成型设备（20）入口相连；成型设备（20）出口与养护装置（21）入口相连；
原料预处理系统（A）和碱性浸出系统（C）均与混料装置（19）相连。
3.根据权利要求1所述的一种工业固废协同处理的系统，其特征在于，原料预处理系统（A）包括破碎装置（1）、粉磨装置（2）和分级装置（3）；破碎装置（1）出口与粉磨装置（2）入口相连，粉磨装置（2）出口与分级装置（3）入口相连；分级装置（3）出口分为五路，一路与酸性浸出系统（B）相连，一路与碱性浸出系统（C）相连，一路与硅化合物制备系统（E）相连，一路与建材制备系统（F）相连，一路与高温处理系统（G）相连；
酸性浸出系统（B）包括酸性浸出装置（4）、沉降池（5）和第一过滤器（6），酸性浸出装置（4）的出口与沉降池（5）入口相连，沉降池（5）出口与第一过滤器（6）入口相连，第一过滤器（6）出口分为三路，一路与碱性浸出系统（C）相连，一路与尾渣处理系统（L）相连，一路与有价金属提取系统（D）相连。
4.根据权利要求2所述的一种工业固废协同处理的系统，其特征在于，碱性浸出系统（C）包括碱性浸出装置（7）和第二过滤器（8）；碱性浸出装置（7）出口与第二过滤器（8）入口相连，第二过滤器（8）出口分为四路，分别与酸性浸出系统（B）、有价金属提取系统（D）、硅化合物制备系统（E）以及建材制备系统（F）相连；
有价金属提取系统（D）包括除杂设备（12）、萃取装置（13）、金属化合物提取装置（14）和第三过滤器（15）；除杂设备（12）出口分为两路，一路与萃取装置（13）入口相连，另一路与金属化合物提取装置（14）入口相连，萃取装置（13）出口与金属化合物提取装置（14）入口相连，金属化合物提取装置（14）出口与第三过滤器（15）入口相连，第三过滤器（15）出口分为三路，一路与高温处理系统（G）相连，一路与酸液处理系统（J）相连，一路与矿物固碳系统（I）相连。
5.根据权利要求1所述的一种工业固废协同处理的系统，其特征在于，硅化合物制备系统（E）包括碳酸化装置（16）、苛化装置（17）和第四过滤器（18）；碳酸化装置（16）与第四过滤器（18）相连，苛化装置（17）与第四过滤器（18）相连，第四过滤器（18）出口与碱液处理系统（K）相连；
高温处理系统（G）包括高温活化煅烧装置（11），高温活化煅烧装置（11）出口分别与尾气处理系统（H）、酸性浸出系统（B）、碱性浸出系统（C）以及有价金属提取系统（D）相连。
6.根据权利要求1所述的一种工业固废协同处理的系统，其特征在于，尾气处理系统（H）包括除尘净化设备（24）和脱硫设备（25）；除尘净化设备（24）出口与脱硫设备（25）相连，脱硫设备（25）出口分为两路，分别与矿物固碳系统（I）以及硅化合物制备系统（E）相连；
矿物固碳系统（I）包括碳化塔（26）和第五过滤器（27）；碳化塔（26）出口与第五过滤器（27）入口相连，第五过滤器（27）出口与酸液处理系统（J）相连。
7.根据权利要求1所述的一种工业固废协同处理的系统，其特征在于，酸液处理系统（J）包括净化设备（22）和第一蒸发浓缩设备（23）；净化设备（22）出口与第一蒸发浓缩设备（23）入口相连；第一蒸发浓缩设备（23）出口与酸性浸出系统（B）相连；
碱液处理系统（K）包括净化设备（28）和第二蒸发浓缩设备（29）；净化设备（28）出口与第二蒸发浓缩设备（29）入口相连，第二蒸发浓缩设备（29）出口与碱性浸出系统（C）相连。
8.一种基于权利要求1-7中任意一项所述系统的工业固废协同处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将工业固废原料送入原料预处理系统（A）中进行预处理，得到高含碳或高含水类固废粉体（106）、工业固废粉体（107）、高硅铝类固废粉体（108）以及高钙固废粉体（168）；
将高含碳或高含水类固废粉体（106）和高钙固废粉体（168）送入高温处理系统（G）中，得到活化物料粉体（131），将高钙固废粉体（168）经高温处理得到活化高钙固废粉体（169），将活化物料粉体（131）分别输送至酸性浸出系统（B）和碱性浸出系统（C），将活化高钙固废粉体（169）输送至有价金属提取系统（D）；
将工业固废粉体（107）送入酸性浸出系统（B）后，与酸性浸出系统（B）中的酸性溶液（113）进行酸浸反应，反应结束后，进行沉降，沉降后进行固液分离，得到固相酸浸尾渣（119）、酸浸滤饼（118）和液相酸浸液（127）；将固相酸浸尾渣（119）输送至尾渣处理系统（L）；将酸浸滤饼（118）输送至碱性浸出系统（C）；将液相酸浸液（127）输送至有价金属提取系统（D）；
将高硅铝类固废粉体（108）送入碱性浸出系统（C）中，与碱性溶液（115）进行碱浸反应；反应结束后，将产生的碱浸浆料（120）进行固液分离，得到固相碱浸尾渣（124）、碱浸滤饼（121）、含有价金属碱浸液（122）以及硅酸钾/钠碱液（123）；将固相碱浸尾渣（124）输送尾渣处理系统（L）；将碱浸滤饼（121）输送至酸性浸出系统B；将含有价金属碱浸液（122）输送至有价金属提取系统（D）；将硅酸钾/钠碱液（123）输送至硅化合物制备系统（E）；
将高钙固废粉体（168）送入硅化合物制备系统（E）中，与硅酸钾/钠碱液（123）混合，进行碳酸化反应，过滤，得到氧化硅化合物（148）与碳酸钾钠溶液（146），碳酸钾钠溶液（146）与硅酸钾/钠碱液（123）进行苛化反应后过滤，得到硅酸钙类化合物（149）和苛化碱液（150），苛化碱液（150）输送至碱液处理系统（K）中，进行净化，浓缩，得到的碱液（152）输送至碱性浸出系统（C）；
有价金属碱浸液（122）、酸浸液（127）以及活化高钙固废粉体（169）在有价金属提取系统（D）进行反应，得到金属盐、高含钙镁滤液（141）、循环酸性溶液（139）以及高含钙镁滤液（141），或得到氢氧化物（138）、高含钙镁滤液（141）、循环酸性溶液（139）以及高含钙镁滤液（141）；将金属盐或氢氧化物（138）输送至高温处理系统（G）进行煅烧处理；将高含钙镁滤液（141）输送至矿物固碳系统（I）中，进行碳化反应，然后进行固液分离，得到碳化母液（164）以及碳酸盐（165）；将循环酸性溶液（139）输送至酸液处理系统（J）中进行净化，浓缩，产生的浓缩酸液（162）输送至酸性浸出系统（B）。
9.一种根据权利要求8所述的工业固废协同处理工艺，其特征在于，
活化处理的温度为700-1100℃，活化处理的时间30-150min；
高钙固废粉体（168）的活化温度为500-1000℃，活化时间30-120min；将金属盐或氢氧化物（138）输送至高温处理系统（G）进行煅烧处理的温度为700-1200℃，时间为60-180min；
金属盐为碳酸镁、碳酸锂或硫酸钾，氢氧化物为氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化钙、氢氧化锌或氢氧化镍；
酸性溶液（113）通过以下过程制得：将盐酸、硝酸、硫酸、柠檬酸、草酸、硫酸铵、硫酸氢铵、氯化铵与硝酸铵中的一种或多种，与酸液处理系统（J）的浓缩酸液（162）混合，得到浓度为0.1-5mol/L的溶液；
酸浸反应的温度为25-150℃，酸浸反应的时间5-300min；
固相酸浸尾渣（119）中SiO2与Al2O3的总的质量分数＜10%；酸浸滤饼（118）中SiO2与Al2O3的总质量分数≥10%。
10.一种根据权利要求8所述的工业固废协同处理工艺，其特征在于，
碱性溶液（115）通过以下过程制得：将氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠与碳酸氢钾中的一种或多种，与碱液处理系统（K）返回的浓缩碱液（152）混合，得到0.5-10mol/L的溶液；
碱浸反应的温度为60-260℃，碱浸反应的时间30-300min；
固相碱浸尾渣（124）中CaO、MgO、Fe2O3以及Al2O3的总质量分数＜15%，碱浸滤饼（121）中CaO、MgO、Fe2O3以及Al2O3的总质量分数≥15%；含有价金属碱浸液（122）中金属元素总浓度≥100ppm，硅酸钠溶液（126）中质量浓度K2O＜1%；
硅酸钾/钠碱液（123）浓度为0.5-2.0mol/L，以CO2气体为介质进行碳酸化反应，CO2气体浓度10-30%，反应温度40-95℃，反应时间20-180min；
高钙固废粉体（168）中质量分数CaO≥90%，粒度＜200目，高钙固废粉体（168）中摩尔比Ca：Si =1：（0.8-1.3），苛化反应的温度60-95℃，苛化反应的时间30-120min；
碳化反应的温度为40-80℃，时间为20-180min；高含钙镁滤液（141）中CaO与MgO的总浓度为0.2-2.0mol/L；
有价金属碱浸液（122）、酸浸液（127）以及活化高钙固废粉体（169）在有价金属提取系统（D）进行反应的温度为60-80℃。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998056464A1 (fr) * 1997-06-11 1998-12-17 B Et C Services, S.A.R.L. Procede pour traiter les residus d'epuration des fumees d'incineration d'ordures menageres et/ou de dechets industriels
JP2002018395A (ja) * 2000-07-06 2002-01-22 Taiheiyo Cement Corp 廃棄物の処理方法
CN101913632A (zh) * 2010-08-30 2010-12-15 昆明理工大学 煤矸石燃烧灰渣提取氧化铝、氧化硅和氧化铁的方法
CN102500184A (zh) * 2011-11-15 2012-06-20 中南大学 生产棕刚玉与电石产生的废气与废渣闭路循环利用工艺
CN104278152A (zh) * 2013-07-12 2015-01-14 无锡成博科技发展有限公司 一种红土镍矿熔融碱法浸出综合利用工艺
CN112939046A (zh) * 2021-02-26 2021-06-11 四川顺应动力电池材料有限公司 一种煤系固体废物的综合回收利用方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998056464A1 (fr) * 1997-06-11 1998-12-17 B Et C Services, S.A.R.L. Procede pour traiter les residus d'epuration des fumees d'incineration d'ordures menageres et/ou de dechets industriels
JP2002018395A (ja) * 2000-07-06 2002-01-22 Taiheiyo Cement Corp 廃棄物の処理方法
CN101913632A (zh) * 2010-08-30 2010-12-15 昆明理工大学 煤矸石燃烧灰渣提取氧化铝、氧化硅和氧化铁的方法
CN102500184A (zh) * 2011-11-15 2012-06-20 中南大学 生产棕刚玉与电石产生的废气与废渣闭路循环利用工艺
CN104278152A (zh) * 2013-07-12 2015-01-14 无锡成博科技发展有限公司 一种红土镍矿熔融碱法浸出综合利用工艺
CN112939046A (zh) * 2021-02-26 2021-06-11 四川顺应动力电池材料有限公司 一种煤系固体废物的综合回收利用方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
我国固废资源化的技术及创新发展;席北斗;刘东明;李鸣晓;孟繁华;;环境保护(20);20-23 *

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