回收铝固相提纯的方法技术

本发明专利技术提供一种回收铝固相提纯的方法，其中所述回收铝固相提纯方法包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
回收铝固相提纯的方法


[0001]本专利技术涉及一种铝合金领域，特别涉及一种回收铝固态提纯的方法
。

技术介绍

[0002]铝合金由于具有密度低
、
强度高
、
塑性好
、
优良的导热
、
导电
、
耐腐蚀等特点，被广泛的应用与航空
、
航天
、
汽车交通
、
建筑
、
医疗等领域
。
随着经济社会的发展，社会对于铝合金的需求日益增大，铝合金的消耗量也逐年增长，成为目前主要的金属材料
。
根据文献资料研究结果表明，每开采1吨铝土矿将产生消耗矿藏5吨，破坏植被
1.314m2
，生产1吨氧化铝将会产生1吨赤泥，氧化铝的电解过程中消耗电量约为
1.4
万
KW/h
，产生固体废弃物
18Kg
，危险废弃物
25Kg。
根据国际铝协统计结果显示：
2018
年全球铝的需求量已经达到
9500
万吨，其中
6400
万吨需求量需要由铝土矿石生产来满足的
。
鉴于铝合金生产过程中产生的高能耗
、
高污染，这无疑将严重阻碍铝合金的应用进程，为人类环境保护带来极大的压力
。
[0003]由于原铝生产过程中所带来的能耗及环保的压力，废铝回收相比较于原铝生产每吨将会节约水资源/>14m3
，节约标煤
3.4t
，总能耗下降
20
倍，减少固体废弃物
20t
，温室气体排放降低
24
倍，因此回收铝的研究和应用将会成为解决铝合金高污染
、
高能耗的有效途径
。2018
年全球回收铝的使用量达到
3100
万吨，根据国际铝协的预测到
2050
年，全球对铝的需求将增长
80
％
。
这意味着回收铝的供应量将会持续增加，到
2050
年预计需求量高达
7000
万吨
。
[0004]铝是回收再利用效率最高的金属，铝金属可以反复回收，几乎可以无限循环利用，从而成为最可信最高效的可持续材料
。
国际铝协通过全面的全球数据库和原创开发的物流分析系统，每年都对铝的物质流进行分析，可以按铝产品
、
质量
、
形式和地域类别，对铝废料进行溯源，包括从废料产生的源头至终端消费的全过程
。
与利用铝土矿生产原铝相比，生产再生铝所需要的能源减少
95
％，有效减少和避免了包括温室气体在内的污染物排放
。
全球
75
％的铝至今仍在使用中
。
迄今全球生产的近
15
亿吨铝中，约
75
％的部分仍在各种应用环节被使用中
。
[0005]铝与铁和铜一样，是社会上广泛使用的三大贵金属之一，尽管铝是一种非常好的回收金属，但它不可避免地被目前的回收过程降级
。
这是因为精炼消费后废铝的困难
。
到目前为止铝回收的成功一直取决于对降级铝的强劲需求
。
目前铝回收主要是通过降级使用的方式实现的
。
废铝回收后通过重熔并加入原铝以及进行合金成分的调整之后用于下一级铝铸件的生产过程中，例如壳体
、
罩盖等零部件，铸造铝合金成为废铝的最终归宿
。
在铝回收的过程大量的锻造铝合金不断的降级成为铸造铝合，同时社会对锻造铝合金的需求量持续在增加，势必会导致开采大量的铝土矿同时进行电解，满足锻造铝合金对原铝的需求，对未来社会增加环境负担
。
[0006]随着废铝的回收再利用过程的进行，优质铝制品报废后通过重熔降级为铸造铝合金
。
这部分铸造铝合金可用来生产安全件和结构件，例如铝轮毂和转向节等
。
铝制安全件和结构件报废后通过重熔降级为薄壁外观件用于汽车发动机壳体和罩盖等
。
随着新能源汽车
的发展和普遍应用，消费者选择电池电动汽车取代内燃机汽车，汽车用于生产内燃机发动机壳体和罩盖等薄壁外观件的需求下降
。
伴随着这些低品位回收铝的需求下降，最终这些低品质废铝成为铝循环的低端和社会污染物
。
[0007]在工业中，铝通常与硅
、
铜
、
镁和其他元素一起合金化，其中锻造合金中合金元素的含量通常约有5％，而铸造合金中合金元素的含量高达
10
‑
27
％，比锻造合金的范围要大得多
。
由于铝的化学和物理特性，使得铝合金中的合金元素几乎不可能再通过熔化的方式从铝熔体中去除，特别是
Si、Fe、Mn、Cu
等合金元素
。
因此，随着连续一轮又一轮的循环利用，合金元素在铝中的积累是不可避免的，这意味着回收铝的化学成分将越来越复杂，越来越难以再次循环利用
。
低品质的废铝将会循环过程中的“废品”，难以进行循环利用
。
[0008]当前废铝回收主要通过降级重熔的方式进行回收，在回收的过程中高品质的锻造铝合金降级成为低品质的铸造铝合金，随着电动汽车的普及以及燃油汽车市场的萎缩，存在大量低品质铸造铝合金难以被循环应用
。
铝合金中含有复杂的合金元素，在铝熔体中与反应形成高温难熔的化合物，难以通过精炼
、
除渣等方式进行去除，在循环利用过程中造成这些元素的积累，严重降低回收铝的品质
。
随着高品质铝需求的增加，例如在航空
、
航天
、
电子等行业，由于回收铝纯度难以到达原铝的水平，加大对原铝的依赖，导致大量的铝土矿开采，造成能源浪费以及环境污染
。
[0009]为了满足社会对高品质铝的需求，避免进行新铝土矿的开发，同时实现废铝全部循环利用，并将废铝升级到原铝的水平成为高品质铝的原料，因此有必要专利技术一种回收范围广
、
回收率高
、
低能耗
、
升级循环
、
环保的回收铝固相提纯方法
。

技术实现思路

[0010]本专利技术目的是对应用废料循环利用过程中化学元素积累严重
、
低品质废铝“废弃”量大
、
回收利用率低
、
回收纯度不高
、
回收品质差
、
回收能耗大等问题，提出的一种回收范围广
、
回收率高
、
低能耗
、
升级循环
、
环保的回收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种回收铝固相提纯的方法，其中所述回收铝固相提纯方法包括如下步骤：
(a)
将回收的废料进行熔化，制备成薄片；
(b)
将特定比例的氯化镁
、
氯化钠
、
氯化钾
、
氯化钙
、
氟化钙混合均匀放入电解槽中进行加热；以及
(c)
将阳极和阴极插入到盛有高温熔盐电解质的电解槽中，当阳极和阴极与熔盐电解质温度一致后进行通电，以在阴极上面收集高纯铝
。2.
根据权利要求1所述的回收铝固相提纯方法，其中在所述步骤
(a)
之前进一步包括：将适量粉末状的氯化镁
、
氯化钠
、
氯化钾
、
氯化钙电解质干燥，并在真空条件下冷却备用
。3.
根据权利要求2所述的回收铝固相提纯方法，其中纯度为氯化镁
>98.0
％
、
氯化钠
>99.0
％
、
氯化钾
>99.6
％
、
氯化钙＞
99.0
％，将氯化镁
、
氯化钠
、
氯化钾
、
氯化钙电解质在
220℃
的真空条件下保温
78
小时，然后继续升温至
330℃
保温
14
小时
。4.
根据权利要求2所述的回收铝固相提纯方法，其中纯度为氯化镁
>98.0
％
、
氯化钠
>99.0
％
、
氯化钾
>99.6
％
、
氯化钙＞
99.0
％，将氯化镁
、
氯化钠
、
氯化钾
、
氯化钙电解质在
180℃
的真空条件下保温
80
小时，然后继续升温至
300℃
保温
18
小时
。5.
根据权利要求2所述的回收铝固相提纯方法，其中纯度为氯化镁
>98.0
％
、
氯化钠
>99.0
％
、
氯化钾
>99.6
％
、
氯化钙＞
99.0
％，将氯化镁
、
氯化钠
、
氯化钾
、
氯化钙电解质在
250℃
的真空条件下保温
72
小时，然后继续升温至
350℃
保温
12
小时
。6.
根据权利要求3至5任一所述的回收铝固相提纯方法，其中在步骤
(a)
中，薄片的尺寸规格为
:
长度为
100mm

【专利技术属性】
技术研发人员：白帮伟，梁鑫，徐佐，刘海峰，王宇，朱志华，秦鹏，李瑞，王佶，张宏仁，谢理明，马超，乔侠，李文良，
申请(专利权)人：中信戴卡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：