一種鋁灰的資源化利用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁灰的資源化利用方法，本發(fā)明以電解鋁冶煉過程中產(chǎn)生的初煉爐渣及易燃性撇渣、粗鋁精煉加工過程中產(chǎn)生的鹽渣、浮渣等鋁灰為原料，經(jīng)過破碎、粉磨、振動篩分等工藝，回收金屬鋁，而后分別采用水洗、加壓堿浸、常壓酸浸等工藝技術(shù)，得到富氧化鋁的鋁灰。鋁灰經(jīng)微波干燥并活化后重返鋁電解槽內(nèi)。酸洗廢液和堿洗廢液進(jìn)行有效中和后，濃縮蒸發(fā)回收有效鹽分。該發(fā)明工藝可就地實(shí)現(xiàn)鋁灰的資源化利用，工藝方法簡單易行，生產(chǎn)成本低，避免了鋁灰造成的環(huán)境污染及資源浪費(fèi)。
【專利說明】一種鋁灰的資源化利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁電解、鋁加工、廢鋁回收【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鋁灰的資源化利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁灰產(chǎn)生于所有鋁發(fā)生熔融的生產(chǎn)工序，含鋁量10%~80%不等，其中的鋁約占鋁生產(chǎn)使用過程中總損失量的1%~12%，主要分為兩種:一種是一次鋁灰，在電解原鋁及鑄造等不添加鹽熔劑過程中產(chǎn)生浮渣，是一種主要成分為金屬鋁和鋁氧化物的混合物，鋁含量可達(dá)15%~70%;另一種是二次鋁灰，經(jīng)鹽浴處理回收一次鋁灰或鋁合金精煉產(chǎn)生的NaCl、KCl、氟化物、氧化鋁和鋁的混合物，鋁含量較一次鋁灰低。 [0003]2008年國家環(huán)境保護(hù)部和發(fā)展和改革委員會將鋁火法冶煉過程中產(chǎn)生的初煉爐渣、粗鋁精煉加工過程中產(chǎn)生的鹽渣、浮渣和鋁火法冶煉過程中產(chǎn)生的易燃性撇渣列入《國家危險(xiǎn)廢物名錄》。隨著我國電解鋁產(chǎn)量、鋁加工、廢鋁回收的逐年增加，每年將產(chǎn)生大量的鋁灰(約1500萬噸)，如不妥善處理，不僅浪費(fèi)了資源，而且還污染環(huán)境，因此如何經(jīng)濟(jì)有效地綜合回收利用鋁灰將對我國電解鋁工業(yè)產(chǎn)生重要意義。
[0004]鋁灰是一種可再生的資源，但一直沒得到足夠的重視，成為破壞環(huán)境的一個因素，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，廢鋁灰積蓄量的逐年大幅度增加，如果不尋找經(jīng)濟(jì)有效、環(huán)保的方法加以處理，將越來越突顯其對環(huán)境的嚴(yán)重威脅。我國目前鋁渣處理回收率低，能量消耗大和浪費(fèi)大，如一種提取鋁灰中鋁和氯化物的方法(200810115443.X)、一種從鋁灰中回收氧化鋁和氯鹽、氟鹽的方法(201110324018.3)、一種鋁灰處理與循環(huán)利用的方法(201310078058.3)、一種利用廢鋁灰生產(chǎn)鋁電解槽用含氟β氧化鋁的方法(200710179676.1)和鋁灰回收裝置(201110394868.0)等相關(guān)專利，因此應(yīng)大力發(fā)展新技術(shù)和采用國外的先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備來改變這一落后狀態(tài)，研究和開發(fā)綜合有效加工處理工業(yè)鋁渣、鋁灰技術(shù)，對于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價值。為此，研制開發(fā)一種鋁灰的資源化回收利用方法具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種鋁灰的資源化回收利用方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，包括如下步驟:
Α、招灰經(jīng)過破碎機(jī)破碎后,用球磨機(jī)進(jìn)行球磨,把球磨后的招灰在200目振動篩上進(jìn)行篩分，得到篩上物和篩下鋁灰，篩上物回收金屬鋁；
B、以步驟A得到的篩下鋁灰為原料，與蒸餾水混合，控制反應(yīng)溫度和時間進(jìn)行攪拌，過濾得到水洗后鋁灰；
C、將步驟B水洗后鋁灰按照與堿溶液混合后，置于加壓反應(yīng)釜內(nèi)，進(jìn)行攪拌，過濾得到堿浸后招灰和堿洗廢液；
D、將步驟C堿浸后鋁灰與酸溶液混合，進(jìn)行攪拌酸浸，過濾、洗滌得到酸浸后鋁灰和酸洗廢液；
E、將步驟D得到的酸浸后鋁灰置于微波場下進(jìn)行活化，而后與氧化鋁混合一起進(jìn)入鋁電解槽，進(jìn)行電解；
F、酸洗廢液和堿洗廢液進(jìn)行有效中和蒸發(fā)后，回收有效鹽分。
[0007]本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)鋁灰的高效、綜合的回收利用，使鋁灰變廢為寶，最大程度的實(shí)現(xiàn)其資源化利用。該方法簡單易行，生產(chǎn)效率高，設(shè)備投資少，能耗低，成本低，避免了環(huán)境污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0010]本發(fā)明包括如下步驟:
A、招灰經(jīng)過破碎機(jī)破碎后,用球磨機(jī)進(jìn)行球磨,把球磨后的招灰在200目振動篩上進(jìn)行篩分，得到篩上物和篩下鋁灰，篩上物回收金屬鋁；
B、以步驟A得到的篩下鋁灰為原料，與蒸餾水混合，控制反應(yīng)溫度和時間進(jìn)行攪拌，過濾得到水洗后鋁灰；
C、將步驟B水洗后鋁灰按照與堿溶液混合后，置于加壓反應(yīng)釜內(nèi)，進(jìn)行攪拌，過濾得到堿浸后招灰和堿洗廢液；
D、將步驟C堿浸后鋁灰與酸溶液混合，進(jìn)行攪拌酸浸，過濾、洗滌得到酸浸后鋁灰和酸洗廢液；
E、將步驟D得到的酸浸后鋁灰置于微波場下進(jìn)行活化，而后與氧化鋁混合一起進(jìn)入鋁電解槽，進(jìn)行電解；
F、酸洗廢液和堿洗廢液進(jìn)行有效中和蒸發(fā)后，回收有效鹽分。
[0011]所述A步驟的球磨時間為15~60min。
[0012]所述B步驟的蒸餾水與篩下鋁灰的質(zhì)量比為3~8:1。
[0013]所述B步驟的攪拌溫度為6(T90°C，攪拌時間為2~4h。
[0014]所述C步驟的堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水中的一種或幾種混合溶液，堿溶液的濃度為10(Tl40g/L。
[0015]所述C步驟的堿浸反應(yīng)溫度為10(T250°C，反應(yīng)壓強(qiáng)為0.5-5MPa,與水洗后鋁灰的液固比為4~8:1，混合攪拌時間為4~6h。
[0016]所述D步驟酸浸的酸溶液為硫酸、鹽酸或硝酸中的一種或幾種混合溶液，酸溶液的濃度為20-40%，酸浸溫度為7(T95°C，與堿浸后鋁灰的液固比為4~8:1，混合攪拌時間為4 ~6h。
[0017]所述E步驟的微波設(shè)備輸出功率為5~10W/g，干燥時間為3~7min，風(fēng)速為l(T40m/min0
[0018]所述E步驟的氧化鋁與微波活化后鋁灰混合質(zhì)量比100-500:1。
[0019]實(shí)施例1鋁灰經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎后，進(jìn)行球磨，球磨時間為15min，球磨后200目篩下物約占50%，球磨后鋁灰進(jìn)行振動篩分，金屬鋁的延展性較好，球磨篩分可回收鋁灰中金屬鋁，其回收率在95%;球磨后篩下的鋁灰為原料，按照蒸餾水與鋁灰的質(zhì)量比為3:1進(jìn)行混合，混合攪拌溫度為65°C,攪拌時間為4h,過濾水洗后招灰；將氫氧化鈉溶液與水洗后招灰置于高壓爸內(nèi)按液固比為7:1進(jìn)行混合攪拌,其中氫氧化鈉溶液濃度為130g/L,溫度為140°C,反應(yīng)壓強(qiáng)為1.5MPa。混合攪拌時間6h后，過濾；將硫酸、鹽酸混合溶液與堿浸后鋁灰按液固比為6:1進(jìn)行混合攪拌，其中酸溶液濃度為20%，溫度為80°C，混合攪拌時間5h后，過濾，蒸餾水與過濾后鋁灰按液固比10:1洗滌2次，然后將鋁灰置于輸出功率為5W/g的微波設(shè)備內(nèi)干燥活化7min，抽風(fēng)速度為30m/min，活化后的鋁灰與氧化鋁的質(zhì)量比1:100投入電解鋁系統(tǒng)，投入后槽電壓和電流效率均保持一致。產(chǎn)出的鋁液的質(zhì)量符合鋁錠的要求。
[0020]實(shí)施例2
鋁灰經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎后，進(jìn)行球磨，球磨時間為30min，球磨后200目篩下物約占55%，球磨后鋁灰進(jìn)行振動篩分，金屬鋁的延展性較好，球磨篩分可回收鋁灰中金屬鋁，其回收率在96%;球磨后篩下的鋁灰為原料，按照蒸餾水與鋁灰的質(zhì)量比為5:1進(jìn)行混合，混合攪拌溫度為70°C,攪拌時間為3h,過濾得水洗后招灰；將氫氧化鈉、氫氧化鉀混合后溶液與水洗后招灰置于高壓爸內(nèi)按液固比為6:1進(jìn)行混合攪拌,其中堿溶液濃度為120g/L,溫度為165°C,反應(yīng)壓強(qiáng)為2.5MPa。混合攪拌時間5h后,過濾；將硫酸溶液與堿浸后招灰按液固比為5:1進(jìn)行混合攪拌，其中硫酸溶液濃度為30%，溫度為85°C，混合攪拌時間4h后，過濾，蒸餾水與過濾后鋁灰按液固比15:1洗滌2次，然后將鋁灰置于輸出功率為6W/g的微波設(shè)備內(nèi)干燥活化6min，抽風(fēng)速度為30m/min，活化后鋁灰與氧化鋁的質(zhì)量比1:200投入電解鋁系統(tǒng)，投入后槽電壓和電 流效率均保持一致。產(chǎn)出的鋁液的質(zhì)量符合鋁錠的要求。
[0021]實(shí)施例3
鋁灰經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎后，進(jìn)行球磨，球磨時間為45min，球磨后200目篩下物約占60%，球磨后鋁灰進(jìn)行振動篩分，金屬鋁的延展性較好，球磨篩分可回收鋁灰中金屬鋁，其回收率在98%;球磨后篩下的鋁灰為原料，按照蒸餾水與鋁灰的質(zhì)量比為7:1進(jìn)行混合，混合攪拌溫度為85°C，攪拌時間為2h，過濾得水洗后鋁灰；將氨水與水洗后鋁灰置于高壓釜內(nèi)按液固比為8:1進(jìn)行混合攪拌，溫度為195°C，反應(yīng)壓強(qiáng)為0.SMPa?；旌蠑嚢钑r間6h后，過濾；將硫酸、硝酸溶液與堿浸后招灰按液固比為4:1進(jìn)行混合攪拌,其中酸溶液濃度為40%,溫度為85°C，混合攪拌時間5h后，過濾，蒸餾水與過濾后鋁灰按液固比20:1洗滌2次，然后將鋁灰置于輸出功率為9W/g的微波設(shè)備內(nèi)干燥活化5min，抽風(fēng)速度為25m/min，活化后鋁灰與氧化鋁的質(zhì)量比1:400投入電解鋁系統(tǒng)，投入后槽電壓和電流效率均保持一致。產(chǎn)出的鋁液的質(zhì)量符合鋁錠的要求。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁灰的資源化利用方法，其特征在于包括如下步驟: A、招灰經(jīng)過破碎機(jī)破碎后,用球磨機(jī)進(jìn)行球磨,把球磨后的招灰在200目振動篩上進(jìn)行篩分，得到篩上物和篩下鋁灰，篩上物回收金屬鋁； B、以步驟A得到的篩下鋁灰為原料，與蒸餾水混合，控制反應(yīng)溫度和時間進(jìn)行攪拌，過濾得到水洗后鋁灰； C、將步驟B水洗后鋁灰與堿溶液混合后，置于加壓反應(yīng)釜內(nèi)，進(jìn)行攪拌，過濾得到堿浸后招灰和堿洗廢液； D、將步驟C堿浸后鋁灰與酸溶液混合，進(jìn)行攪拌酸浸，過濾、洗滌得到酸浸后鋁灰和酸洗廢液； E、將步驟D得到的酸浸后鋁灰置于微波場下進(jìn)行活化，而后與氧化鋁混合一起進(jìn)入鋁電解槽，進(jìn)行電解； F、酸洗廢液和堿洗廢液進(jìn)行有效中和蒸發(fā)后，回收有效鹽分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰的資源化利用方法，其特征在于所述A步驟的球磨時間為 15~60mino
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰的資源化利用方法，其特征在于所述B步驟的蒸餾水與篩下鋁灰的質(zhì)量比為3~8:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰的資源化利用方法，其特征在于所述B步驟的攪拌溫度為6(T90°C，攪拌時間為2~4h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰的資源化利用方法，其特征在于所述C步驟的堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水中的一種或幾種混合溶液，堿溶液的濃度為10(Tl40g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰的資源化利用方法，其特征在于所述C步驟的堿浸反應(yīng)溫度為10(T25(TC，反應(yīng)壓強(qiáng)為0.5^5MPa,與水洗后鋁灰的液固比為4~8:1，混合攪拌時間為4~6h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰的資源化利用方法，其特征在于所述D步驟酸浸的酸溶液為硫酸、鹽酸或硝酸中的一種或幾種混合溶液，酸溶液的濃度為20-40%，酸浸溫度為7(T95°C，與堿浸后鋁灰的液固比為4~8:1，混合攪拌時間為4~6h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰的資源化利用方法，其特征在于所述E步驟的微波設(shè)備輸出功率為5~10W/g，干燥時間為3~7min，風(fēng)速為l(T40m/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁灰的資源化利用方法，其特征在于所述E步驟的氧化鋁與微波活化后鋁灰混合質(zhì)量比100~500:1。
【文檔編號】C25C3/06GK103555955SQ201310561485
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】謝剛, 于站良, 田林, 謝天鑒, 陳家輝, 施輝獻(xiàn), 許娜 申請人:昆明冶金研究院