一种再生铝合金灰的资源化利用方法技术

本发明专利技术提供一种再生铝合金灰的资源化利用方法，以再生铝熔炼、精炼过程中产生的再生铝合金灰为原料，经破碎、球磨、筛分、磁选等工艺回收其中碎屑状或块状铝合金并得到二次再生铝合金灰；然后对二次再生铝合金灰通过水洗、过滤、蒸发等工艺重新回收其中各种盐类并循环利用；采用催化脱氮法回收剩余灰渣中的氮组分，采用水喷淋法吸收氨气所制得的氨水可用于工业生产中的脱硫脱销；最后对脱氮后的固体灰进行高温煅烧，得到以氧化铝为主的还含有少量其它有价组分的物料，再通过组分调配和熔盐电解等工艺，得到各元素组分可控的铝合金锭。本发明专利技术不仅工艺流程短，而且在节约了成本的同时，又防止了污染，实现了再生铝合金灰的无害化及资源化综合利用。

A Resource Utilization Method of Recycled Aluminum Alloy Ash

【技术实现步骤摘要】
一种再生铝合金灰的资源化利用方法
本专利技术涉及再生铝工业固体废物回收利用
，特别是指一种再生铝合金灰的资源化利用方法。
技术介绍
再生铝指的是通过对废旧铝、废铝合金材料或者含铝废料进行分选、盐熔炼和重熔提炼后得到的铝合金或铝金属。其废料主要来源包括铝锭、易拉罐、铝线和铝切片等。随着铝工业的快速发展以及金属铝储量经过长时间的积累，我国即将迎来铝报废的高峰期，再生铝资源不断增长，废铝回收潜力开始成熟，可回收利用的废铝资源大大增加。再生铝合金灰产生于废铝合金回收重熔的过程中，是熔融的铝与大气接触使得表面发生氧化而形成漂浮在上层的半固态浮渣。再生铝合金灰相较于电解铝铝灰的盐含量较多，颜色较深，一般呈现灰黑色。其主要原因是重熔过程中通常会加入NaCl、KCl或氟化物(CaF)等盐类作为精炼剂。再生铝合金灰的主要成分为铝(10～50％)、氧化铝(30％～50％)、盐类(5％～15％)以及其他氧化物(Fe、Cu、Mg、Si、Zn等)。据统计我国2018年再生铝的产量为693万吨，再生过程中铝的回收率一般为75％～85％，每生产一吨铝大约产生100-200kg再生铝合金灰，全国总计年产生量约为70～150万吨。再生铝合金灰中含有大量的重金属元素，重金属元素沉淀造成水资源的污染。再生铝合金灰中的氮化铝与水接触时，会释放出氨气，造成大气污染。铝灰已于2016年被列入了《国家危险废物名录》。再生铝合金灰如果不妥善处理，不仅产生了环境的污染，还造成了包括铝以及多种有价金属在内的资源浪费。我国目前再生铝合金灰的处理存在回收率低、能量消耗大和资源浪费大等问题。专利号为CN10169396B的中国专利公开了一种铝及铝合金灰直接用于电解生产循环利用的方法，该专利将熔配过程中产生的铝灰冷却后直接返回电解槽进行循环利用。铝灰所含有的AlN未经处理直接返回电解槽，AlN不溶于电解质，且其密度大于电解质，往往会造成炉底沉淀。公开号为CN106399693A的中国专利公开了一种铝灰综合处理利用的方法，其通过加热分离一次铝灰，回收90％以上得铝，使用氧化铝吸附所产生的一次性气体得到载氟氧化铝，载氟氧化铝返回电解槽使用；再通过冷却、研磨、水或稀酸浸出、洗涤过滤、烘干等工艺技术处理二次铝灰，制备得到氧化铝粉，同样返回电解槽使用。再生铝合金灰中存在的大量有价元素，不仅造成了大量有价元素的浪费，同时产生的废液不加处理还会造成环境的污染。因此，已公开的专利或技术未能高效经济地解决再生铝合金灰的回收及资源化利用问题。研究和开发综合处理回收再生铝工业铝灰的技术，对于实现再生铝工业废弃物的无害化和资源化综合利用，对于提高再生铝企业的经济效益和竞争力具有重要的现实意义和实用价值。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对再生铝合金灰的赋存特性，提供一种再生铝合金灰的资源化利用方法，克服现有技术的不足，实现再生铝合金灰的无害化及资源化综合利用。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供一种再生铝合金灰的资源化利用方法，所述再生铝合金灰的资源化利用方法包括：步骤一、对待处理的再生铝合金灰进行预处理，得到二次再生铝合金灰；利用磁选法除去所述二次再生铝合金灰中的铁粉及其氧化物；步骤二、向除去铁粉及其氧化物的二次再生铝合金灰中加入水和催化剂并搅拌混匀，通过加热水解脱氮；对产生的氨气采用水喷淋法进行回收，得低浓度氨水；脱氮完成后进行过滤，并将滤液逐级蒸发以回收其中盐类；步骤三、在预设温度下，对过滤后所得到的滤渣进行预设时长的煅烧，得到含多种有价金属元素的氧化铝再生物料。进一步地，所述方法还包括：步骤四、对步骤三中得到的氧化铝再生物料，根据预设电解要求向其中加入氧化铝进行混料，得到调配后的再生物料；步骤五、将步骤四中得到的调配后的再生物料作为原料送入铝电解槽中，通过熔盐电解的方法制备铝合金。进一步地，所述方法还包括：步骤六、对得到的铝合金，通过组分调配和熔炼铸造工艺铸成符合预设要求的铝合金锭。进一步地，步骤一中对待处理的再生铝合金灰进行预处理，得到二次再生铝合金灰，包括：步骤A、将待处理的再生铝合金灰通过破碎机破碎后，利用磁选法除去其中的块状铁金属及其氧化物，然后送入球磨机进行球磨；步骤B、通过振动筛对球磨后的再生铝合金灰进行筛分，得到筛上物和筛下物；利用磁选法除去筛上物中的铁粉及其氧化物，从筛上物中回收金属铝和碎屑状或块状铝合金；筛下物为二次再生铝合金灰。进一步地，步骤A中对再生铝合金灰的球磨时间为5～120分钟，球磨后的再生铝合金灰的平均粒度不超过20目；步骤B中所用的振动筛为100目的振动筛。可选地，所述磁选法所采用的回收装置为永磁铁或电磁铁。优选地，所述催化剂为氟化铝、碳酸钠、氢氧化钠、强酸盐、有机酸及其盐类中的任意一种或多种的组合；上述步骤二中采用三级水喷淋法对产生的氨气进行回收。进一步地，所述步骤二中加入的水与二次再生铝合金灰的质量比为1:1～10；加热温度为50～200℃，脱氮反应时间为10～480分钟。进一步地，步骤三中的煅烧温度为600～1100℃，煅烧时间为1秒-60分钟。进一步地，所述步骤五中的电解温度为900～960℃，所述铝电解槽容量为160-600kA。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：本专利技术根据再生铝企业生产再生铝时产生的再生铝合金灰的组分特点，采用多种工艺相结合的方法对其进行资源化的综合处理及利用。本专利技术所得的铝合金锭中所含有的各种微量元素，在后续的铝合金铸造过程中都需要添加，且微量元素的含量均在可控范围之内。相较于现有的方法，本专利技术不仅回收了再生铝合金灰中的铝资源，而且也使得污染环境的有价重金属元素得到了充分利用。对于再生铝生产过程中使用精炼剂而产生的氟盐和氯盐，一部分被重新回收为盐类，另一部分在电解过程中作为添加剂被有效利用。本专利技术实现了再生铝合金灰的高值化综合回收；不仅工艺流程短，而且在节约成本的同时，防止了污染，真正实现了再生铝合金灰的无害化及资源化综合利用，经济效益显著。附图说明图1为本专利技术的再生铝合金灰的资源化利用方法的工艺流程示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术针对现有技术未能高效经济地解决再生铝合金灰的回收及资源化利用的问题，提供一种再生铝合金灰的资源化利用方法；如图1所示，该再生铝合金灰的资源化利用方法包括：步骤一、将待处理的再生铝合金灰通过颚式破碎机破碎后，利用磁选法除去其中的大块铁金属及其氧化物，然后送入球磨机进行球磨；其中，上述步骤中的球磨时间为5～120分钟，球磨后的再生铝合金灰的平均粒度不超过20目。步骤二、通过振动筛对球磨后的再生铝合金灰进行筛分，得到筛上物和筛下物；利用磁选法除去筛上物中的铁粉及其氧化物，从筛上物中回收金属铝和碎屑状或块状铝合金；筛下物为二次再生铝合金灰；步骤三、利用磁选法除去二次再生铝合金灰中的铁粉及其氧化物；其中，上述步骤中所用的振动筛为100目的振动筛；磁选法所采用的回收装置为永磁铁或电磁铁。步骤四、向除去铁粉及其氧化物的二次再生铝合金灰中加入水和催化剂并搅拌混匀，通过加热水解脱氮；对产生的氨气采用水喷淋法进行回收，得低浓度氨水；脱氮完成后进行过滤，并将滤液逐级蒸发以回收其中盐类；其中，上述步骤所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种再生铝合金灰的资源化利用方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一、对待处理的再生铝合金灰进行预处理，得到二次再生铝合金灰；利用磁选法除去所述二次再生铝合金灰中的铁粉及其氧化物；步骤二、向除去铁粉及其氧化物的二次再生铝合金灰中加入水和催化剂并搅拌混匀，通过加热水解脱氮；对产生的氨气采用水喷淋法进行回收，得低浓度氨水；脱氮完成后进行过滤，并将滤液逐级蒸发以回收其中盐类；步骤三、在预设温度下，对过滤后所得到的滤渣进行预设时长的煅烧，得到含多种有价金属元素的氧化铝再生物料。

【技术特征摘要】
1.一种再生铝合金灰的资源化利用方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一、对待处理的再生铝合金灰进行预处理，得到二次再生铝合金灰；利用磁选法除去所述二次再生铝合金灰中的铁粉及其氧化物；步骤二、向除去铁粉及其氧化物的二次再生铝合金灰中加入水和催化剂并搅拌混匀，通过加热水解脱氮；对产生的氨气采用水喷淋法进行回收，得低浓度氨水；脱氮完成后进行过滤，并将滤液逐级蒸发以回收其中盐类；步骤三、在预设温度下，对过滤后所得到的滤渣进行预设时长的煅烧，得到含多种有价金属元素的氧化铝再生物料。2.如权利要求1所述的再生铝合金灰的资源化利用方法，其特征在于，所述方法还包括：步骤四、对步骤三中得到的氧化铝再生物料，根据预设电解要求向其中加入氧化铝进行混料，得到调配后的再生物料；步骤五、将步骤四中得到的调配后的再生物料作为原料送入铝电解槽中，通过熔盐电解的方法制备铝合金。3.如权利要求2所述的再生铝合金灰的资源化利用方法，其特征在于，所述方法还包括：步骤六、对得到的铝合金，通过组分调配和熔炼铸造工艺铸成符合预设要求的铝合金锭。4.如权利要求3所述的再生铝合金灰的资源化利用方法，其特征在于，步骤一中对待处理的再生铝合金灰进行预处理，得到二次再生铝合金灰，包括：步骤A、将待处理的再生铝合金灰通过破碎机破碎后，利用磁选法除去其中的块状铁金属及其氧化物，然后送入球磨机...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘风琴，赵洪亮，李荣斌，左正平，吕晗，杨新，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11