一种利用铝灰渣回收制备铝硅合金的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用铝灰渣回收制备铝硅合金的方法，包括以下步骤：S1、对铝灰渣进行磁选并粉碎，得到粉碎铝灰渣；S2、将冰晶石基电解质加入电解槽并加热至熔融状态；S3、将粉碎铝灰渣加入电解槽中搅拌并电解，得到铝硅合金；S4、检测铝硅合金中元素含量，测定铝硅合金中的硅含量和铝含量；S5、若硅含量不在1～3wt％或者铝含量不在94～97wt％，向电解槽中添加硅砂或氧化铝；S6、电解获得含有1～3wt％硅元素，94～97wt％铝元素的铝硅合金。本发明专利技术使用熔盐电解方法，氧化损失较小，具有回收率高的特点，做到了对铝灰渣中铝硅元素的精准回收利用，实现了固体废弃物的无害化和资源化，还可根据电解生产的铝硅合金元素分析，灵活调整配料，生产出含硅量合适的铝硅合金。生产出含硅量合适的铝硅合金。生产出含硅量合适的铝硅合金。

【技术实现步骤摘要】
一种利用铝灰渣回收制备铝硅合金的方法


[0001]本专利技术涉及铝灰渣再利用
，具体涉及一种利用铝灰渣回收制备铝硅合金的方法。

技术介绍

[0002]虽然我国是世界第一大产铝国，铝土矿资源总储量较为丰富，但80％以上的储量为中低品位矿，而铝的生产需要消耗大量的优质铝土矿资源，所以我国铝土矿资源后备储量不足，每年需要大量进口国外资源我国铝土矿的对外依存度已连续多年超过50％。而在原铝及再生铝生产加工过程中每生产一吨原生铝或者再生铝会形成10～20％的铝灰渣，由此可以间接大致计算出我国2020年产生的铝灰渣高达500万吨以上，所以铝灰渣的资源化再利用十分必要。
[0003]根据所用原料和生产目的的不同，铝灰渣的组成和含量会有较大区别，但通常都含有金属铝，铝的氧化物、氮化物和碳化物，氯盐，电解质，其他金属氧化物以及一些其他成分。铝灰渣中含有很多直接或间接危害环境的元素或化合物，如铝灰渣中的氮化铝遇水会生成氨气，含有的氯化物和氟化物也会溶于水对环境造成污染，国家在2016年已将铝灰列入危险废弃物名录，因此对铝灰渣的去污染化处理也十分必要。
[0004]而近年来研究较多的化学药剂处理、热处理等方法存在产品不纯、二次污染严重且成本过高等一系列问题，无法完全无害化和资源化的解决处理处置问题，还存在铝回收率低，杂质含量高，铝灰渣中除铝外的其他金属元素并未充分回收等各种问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种利用铝灰渣回收制备铝硅合金的方法，涉及金属再生和危险废弃物综合回收利用领域，利用该方法可制备出化学性质稳定且可控制合金中铝硅含量的铝硅合金。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]本专利技术提供一种利用铝灰渣回收制备铝硅合金的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、对铝灰渣进行磁选并粉碎，得到粉碎铝灰渣；
[0009]S2、将冰晶石基电解质加入电解槽并加热至熔融状态；
[0010]S3、将粉碎铝灰渣加入电解槽中搅拌并电解，得到铝硅合金；
[0011]S4、检测铝硅合金中元素含量，测定铝硅合金中的硅含量和铝含量；
[0012]S5、若硅含量不在1～3wt％或者铝含量不在94～97wt％，向电解槽中添加硅砂或氧化铝；
[0013]S6、电解获得含有1～3wt％硅元素，94～97wt％铝元素的铝硅合金。
[0014]其中，粉碎铝灰渣中铝的含量为45wt％～55wt％，硅的含量为1wt％～3wt％，铁含量≤5wt％，镁的含量为5～7wt％，钠的含量为2～4wt％，钙的含量为1～3wt％，电解的电解质过热度为10～20℃。
[0015]本方案中除铁后的铝灰渣直接混合氧化铝加入电解槽电解，在回收铝灰渣过程不仅可以从铝灰渣中回收铝硅元素以制备铝硅合金，其中含有的镁、钠、钙等原属于电解质中的微量元素不需要任何处理，且能循环利用其中的电解质成分以降低电解成本，熔盐中的铝硅合金与熔盐熔融体分离后，含有害物质的熔盐熔融体可进行重复利用，做到了对铝灰渣中铝硅元素的精准回收利用，并且有效降低了化学试剂的消耗，降低制备铝硅合金的成本，实现了固体废弃物的无害化和资源化；本方案还利用该方法及设备根据电解生产的铝硅合金元素分析，灵活调整配料，生产出含硅量合适的铝硅合金。
[0016]进一步地，所述步骤S5包括：
[0017]S51、若硅含量<1wt％，则添加硅砂；若铝含量<94wt％，则添加氧化铝；
[0018]S52、添加的硅砂或氧化铝按照粉碎铝灰渣量的10％进行配比，重复步骤S3、S4，若硅的含量仍不足，添加的硅砂配比按粉碎铝灰渣量的30％、50％、80％逐步增加，直至满足要求为止，若铝的含量仍不足，添加的氧化铝配比按粉碎铝灰渣量的30％、50％、80％逐步增加，直至满足要求为止。
[0019]通过对物料配比的控制，进而控制铝硅合金中硅元素含量，生产出硅含量合适的铝硅合金。
[0020]进一步地，所述冰晶石基电解质包括2～5wt％的氟化镁、2～3wt％的氟化锂、2～6wt％的氟化钙、2～5wt％的氟化钾、2～5wt％的氧化铝、3～7wt％的氟化铝和余量的冰晶石。
[0021]进一步地，所述冰晶石基电解质的熔融温度为950～980℃。
[0022]进一步地，所述冰晶石的分子比为2.2～2.8。
[0023]进一步地，粉碎铝灰渣、硅砂和氧化铝的粒径不大于200μm。
[0024]进一步地，步骤S3中，粉碎铝灰渣占全部熔盐含量的8～15wt％。
[0025]进一步地，步骤S3中，电解的还原电压为0.3
‑
2V。
[0026]本专利技术具有以下有益效果：
[0027]1、本专利技术利用铝电解槽处理铝灰渣制备铝硅合金，使用熔盐电解方法，相较于其他热处理回收方法，氧化损失较小，因而具有回收率高的特点；除铁后的铝灰渣直接混合氧化铝加入电解槽电解，其中含有的镁、钠、钙等原属于电解质中的微量元素不需要任何处理，因而相对于其他铝灰渣回收方法流程更短。
[0028]2、本专利技术中将熔盐中的铝硅合金与熔盐熔融体分离后，含有害物质的熔盐熔融体可进行重复利用，这将有效降低了化学试剂的消耗，降低制备铝硅合金的成本，并且本方法做到了对铝灰渣中铝硅元素的回收利用，由此实现了固体废弃物的无害化和资源化。
[0029]3、本专利技术利用氧化铝电解铝灰渣来制备铝硅合金，铝灰渣中除铁、硅、铝外的其他微量元素难以被电解出，因此铝硅合金中主要杂质为铁元素，因而得到的铝硅合金具有纯度高、化学稳定性高的特点。
[0030]4、本专利技术通过对物料配比的控制，进而控制铝硅合金中硅元素含量，生产出硅含量合适的铝硅合金，不仅解决了其他铝灰渣处理方式中元素含量不稳定的问题，且生产出特定硅含量的铝硅合金有利于增加经济效益。
附图说明
[0031]图1为本专利技术利用铝灰渣回收制备铝硅合金的流程示意图；
[0032]图2为本专利技术利用铝灰渣回收制备铝硅合金的的装置；
[0033]图3为图2中的加热保温机构；
[0034]图4为图2中的伸缩机构。
[0035]图中：1
‑
轴杆；2
‑
缸筒；3
‑
密封盖；4
‑
螺丝钉；5
‑
炉盖；6
‑
出气管；7
‑
炉体；8
‑
加热保温机构；9
‑
轴伸缩杆；10
‑
阴极石墨棒；11
‑
旋转叶片；12
‑
进气管；13
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石墨坩埚；14
‑
熔融电解质；15
‑
阳极石墨棒；16
‑
螺丝钉；17
‑
缸筒；18
‑
热电偶；19
‑
电源；20
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用铝灰渣回收制备铝硅合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对铝灰渣进行磁选并粉碎，得到粉碎铝灰渣；S2、将冰晶石基电解质加入电解槽并加热至熔融状态；S3、将粉碎铝灰渣加入电解槽中搅拌并电解，得到铝硅合金；S4、检测铝硅合金中元素含量，测定铝硅合金中的硅含量和铝含量；S5、若硅含量不在1～3wt％或者铝含量不在94～97wt％，向电解槽中添加硅砂或氧化铝；S6、电解获得含有1～3wt％硅元素，94～97wt％铝元素的铝硅合金。其中，粉碎铝灰渣中铝的含量为45wt％～55wt％，硅的含量为1wt％～3wt％，铁含量≤5wt％，镁的含量为5～7wt％，钠的含量为2～4wt％，钙的含量为1～3wt％，电解的电解质过热度为10～20℃。2.如权利要求1所述的利用铝灰渣回收制备铝硅合金的方法，其特征在于：所述步骤S5包括：S51、若硅含量<1wt％，则添加硅砂；若铝含量<94wt％，则添加氧化铝；S52、添加的硅砂或氧化铝按照粉碎铝灰渣量的10％进行配比，重复步骤S3、S4，若硅的含量仍不足，添加的硅砂配比按粉碎铝灰渣量的30％、50％、80％逐步增加，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建平，卢相莹，李海龙，孟凡悦，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：