CN103361487A - 再生铝的生产方法 - Google Patents

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吴津生
陈荣立
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Abstract

本发明涉及一种再生铝的生产方法,是将废铝或铝灰渣先进行分类堆放，然后分离，所述的分离，是用清洗、破碎的方法除去污物，用磁选法除去钢铁，然后将初步纯净的铝进行破碎，经筛分，得到杂铝粉，进入采用回转炉进行燃烧反应，使铝渣或废铝分解成铝液和铝灰；铝液放到精炼炉进一步熔炼，得到纯度较高的铝液，泻出形成铝铸锭，纯铝含量可以达到99.99%；从回转炉卸出的铝灰与烟气经旋风除尘器得到的铝灰，残渣含铝1-3%，包装后可以提供给钢厂作为冶炼添加剂。

Description

再生铝的生产方法
技术领域
本发明是一种金属熔炼加工方法，特别是再生铝的生产方法。
背景技术
由于我国优质铝矿资源相对比较缺乏，只有山西、广西、贵州、河南和江西几个地方有较丰富的铝土矿，从氧化铝生产铝金属的能耗大，工艺复杂，电解铝金属生产还不能满足日益发展的建设发展要求，所以一些地方的铝资源主要从回收的废杂铝中获得，所述的废杂铝包括铝加工企业的纯铝边角料、建筑工地的旧建筑变形铝合金、铸造铝合金、铝芯线和废铝制品等，而文献报道废杂铝的再生加工，一般经过分类、分离、磁选、破碎、烘干、熔炼，得到纯铝或铝合金。
有关废铝回收加工，我们检索到以下文献：
1、中国专利，名称: 一种利用回转炉处理冷铝灰渣的工艺，申请（专利）号: CN 201110376122.7，公开（公告）号: CN102392139A  申请（专利权）人:江西万泰铝业有限公司  地址:江西省抚州市崇仁县工业园区C区，发明（设计）人:刘庆德，摘要:一种利用回转炉处理冷铝灰渣的工艺，其特征在于其处理工艺为：将冷铝灰渣破碎，筛分为粗颗粒备用；先将占总投量5-20%的专用熔剂加入炉口设有加热装置的回转炉中，专用熔剂由氯化物90—96%和氟化物4—10%组成；再点燃烧器，开始加热，同时旋转回转炉，待回转炉中的专用熔剂熔化后，加入总投量80—95%的冷铝灰渣粗颗粒；再旋转和加热，当冷铝灰渣中的铝合金液与灰渣分离，铝合金液集于下部，灰渣浮于铝合金液表面时，停止旋转和加热，先倒出铝液，再一边旋转回转炉一边倒出固体灰。本发明的专用熔剂改善了灰渣与铝合金的界面张力，易于分离，同时覆盖铝不致进一步氧化，从而提高金属回收率，适合于规模生产。
2、中国专利，名称:一种再生铝的生产工艺  申请（专利）号: CN201210226451.8 公开（公告）号: CN102703739A  申请（专利权）人: 遂宁市新华西铝业有限公司  地址: 　  629000 四川省遂宁市开善路264号 发明（设计）人: 李远平  摘要:一种再生铝的生产工艺，属于金属铝回收再生技术领域。本发明通过对再生铝生产工艺中熔炼工序的搅拌步骤进行改进，采用空气压缩机，所述的空气压缩机通过管道连接振动棒一端，所述的振动棒的另一端伸入熔炼炉的炉膛，搅拌时开启空气压缩机，带动振荡棒在炉膛内振动搅拌，提高产品质量、提高生产效率、降低生产成本、减轻劳动量、改善工作环境的有益技术效果。主权项: 一种再生铝的生产工艺，包括废铝料预制备、配料、熔炼、化验成分以及浇注铸造得到最后再生铝产品，其特征在于：所述的熔炼工序包括以下工艺步骤：A、将经过配料后的废铝料装入熔炼炉中；B、在650～760℃下进行熔炼，同时进行搅拌，搅拌具体为采用空气压缩机，所述的空气压缩机通过管道连接振动棒一端，所述的振动棒的另一端伸入熔炼炉的炉膛，搅拌时开启空气压缩机，带动振荡棒在炉膛内振动搅拌，搅拌时间为10～15min，搅拌完成后进行加料；C、按照步骤B中的工艺重复两次，即依次进行搅拌、加料、搅拌、加料；D、按照步骤B中的搅拌工艺搅拌一次；E、按照步骤B中的搅拌工艺搅拌一次，然后依次进行取样和调整成分工序；F、按照步骤B中的搅拌工艺搅拌一次，然后进行精炼除气工序，再扒去表面熔渣；G、按照步骤B中的搅拌工艺搅拌一次，完成熔炼，得到熔炼铝液。 　  
上述的再生铝生产方法虽然能够将废杂铝回收利用，但是由于国内的技术还不够成熟，无论是分离、磁选和熔炼都与国外的金属回收公司存在较大差距，特别是废杂铝的熔炼过程，一些含铁和重金属杂质或者含有机物的原料例如钢芯铝绞线、铁芯铝线、塑料皮铝芯线等很多去除达不到要求，只能做一些生活用铝合金的低端产品，生产过程还造成了废气、废水的环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种再生铝的生产方法，该方法能够将边角纯铝、变形铝合金、铸造铝合金、废铝制品等废杂铝分离纯化后得到纯铝和铝合金，用于制造铝制品。
本发明是这样实现的：
再生铝的生产方法，包括将废杂铝或铝灰渣先进行分类堆放，然后经过分离、清洗、破碎、磁选、除有机物、破碎和筛分，得到杂铝粉，然后进入回转炉进行熔炼，使使铝灰渣或废杂铝分解成铝液和铝灰；铝液放到精炼炉进一步精炼，得到纯度较高的铝液，泻出形成铝铸锭，纯铝含量可以达到99.99%；从回转炉卸出的铝灰与烟气经旋风除尘器得到的铝灰合并，残渣含铝1-3%，包装后可以提供给钢厂作为冶炼添加剂。
所述的熔炼，是将杂铝粉在回转炉熔炼，熔炼中加入除铁剂，温度700-760℃，时间1-2小时。
所述的精炼，是将铝液放到精炼炉中，加入精炼剂进行熔炼，温度700-760℃，时间2-3小时，得到纯铝或铝合金。
以上所述的分类堆放是将纯铝、变形铝合金、铸造铝合金、铝芯线和废铝制品进行分类堆放，对于从废旧公司回收的废铝制品，如废旧门窗、铝炊具等，应进行拆解，去除与铝料连接的钢铁及其他有色金属件，要进行细分。
分选归类又称预处理，是再生铝生产工艺流程的第一步，分选得越细，归类得越准确，再生铝的化学成分就会越精确，经济效益也就越高，因此分选归类就成为再生铝生产的一道关键工序。分选归类的原则与目的，是去除废铝中混杂的其他金属与非金属，二是按成分或合金牌号分类，使废铝成分得到充分利用，三是将废料的油污、涂料、水分等清除干尽，使废铝完全符合入炉条件;四是使废铝中的铝得到最经济最合理的利用。
以上所述的分离，是用清洗、破碎的方法除去污泥、纤维和纸张，大件的废铝制品要先打碎才清洗，对于轻薄松散的片状废旧铝件，如汽车上的锁紧臂、速度齿轮轴套以及铝屑等，要用液压金属打包机打压成包；对于钢芯铝绞线，应先分离钢芯，然后将铝线绕成卷；
清洗过程使用重量含量1-2%表面活性剂的水溶液，水温40-60℃，采用喷射旋转的方式进行清洗。
对于含有油漆、油类、塑料、橡胶等有机非金属杂质的废杂铝，以及铝箔纸、铝塑管等我们在另一个专利中申请，此处不加以描述。
以上所述的磁选，是用磁选设备分离废铝中有磁性的废钢铁等，铁类杂质对于废铝的冶炼是十分有害的，铁质过多时会在铝中形成脆性的金属结晶体，从而降低其机械性能，并减弱其抗蚀能力，应在预选工序最大限度地去掉，含铁量一般应控制在1.2%以下。用磁选的前提是将含有废铝的物料适当打碎，然后通过有磁场的设备分离出钢铁物质。
磁选。磁选设备形式多样，比较简单投资少的是传送带的十字交叉法。传送带上的废铝沿横向运动，当进入磁场之后废钢铁被吸起离开横向皮带，立即被纵向带吸起，运转的纵向带离开磁场后，废钢铁失去磁性而自动落入收集箱。此法处理的废铝料不宜过火，大块废料在破碎后方可进行磁选。
以上所述的破碎，是分别将大块的铝加工厂的边角料和铝废旧铝件破碎至容易入炉的小块或颗粒，并适当筛分。
以上所述的烘干，是将铝小块或颗粒用热风加热，使水分全部挥发，热风温度70-105℃。
所述的除铁剂由氯化钠、氯化钾、氟硅酸钠以及冰晶石粉组成的除铁剂，其重量份数为：氯化钠30-40份、氯化钾30-40份、氟硅酸钠3-8以及冰晶石粉3-5。
所述的精炼剂的成分和重量份数为：镧或铈0.2-2.0、KCl 50-70、CaF25-8、Na2SiF63-5、Na3A1F63-5、C2Cl64-5、Na2SO43-5，MgCl或MgSO43-8。
本发明所述的再生铝的生产方法所需要的设备，主要包括清洗机、干燥机、破碎机、倾式回转炉、精炼炉；从分拣机挑选出来的废铝制品经传送带输送到干燥机，然后进入破碎机，将大块的铝加工厂的边角料和铝废旧铝件破碎至容易入炉的小块或颗粒，并适当筛分后进入倾式回转炉，熔炼后精炼炉，使铝渣或废杂铝分解成铝液和铝灰，铝液放到精炼炉进一步精炼，得到纯度较高的铝液，泻出形成铝铸锭；从倾式回转炉卸出的铝灰与烟气经旋风除尘器得到的铝灰合并，残渣含铝1-3%，包装后可以提供给钢厂作为冶炼添加剂。
所述的倾式回转炉和精炼炉出口的烟气管安装有冷却夹套，将冷水进行加热，夹套出口热水管接到清洗机用于清洗废铝制品。
所述的清洗机是转鼓形喷射清洗机，转鼓容器内安装若干根喷射管，从不同角度将含有重量含量1-2%表面活性剂的水溶液，水温40-60℃的高压水喷射到转鼓内的废铝制品，并旋转，使得泥浆和一些油污或杂物从废铝制品中溶解和分离出来。
所述的干燥机安装在传送带上的箱体，传送带有网状孔洞，热风机将70-105℃的热风从孔洞喷出，对废铝制品进行干燥，因为废铝制品夹带的水份会使回转炉温度降低，耗费能源，还会使回转炉内有水蒸气，熔炼铝过程受到影响。
所述的倾式回转炉采用的结构是：再生铝熔炼回转炉的炉体外面有齿圈，齿圈安装在托辊上，用电机带动，炉子基础结构部分的炉体底,安装有液压倾斜轴承，由三角支座和支架支撑；炉体基础结构带有液压倾斜系统，炉体倾斜角度+8°至–25°，炉体端头有活动支架和炉门，炉门安装有倾斜耳轴；炉体内两端均安装对流氧气燃烧系统；液压倾斜系统的两个液压缸可在两个方向上倾斜；炉口排气道设有热量回收装置。
废铝零件往往有一些镶嵌件，它们是以钢或铜合金为主的非铝件，在熔炼过程中不及时扒出，就会导致再生铝成分中增加一些不需要的成分如铁、铜等。因此，在再生铝熔炼初期，即在废杂铝(非均一的高等级洁净废铝)刚刚熔化不久就必须有一道扒镶嵌件的工序，俗称扒铁，把废杂铝中的尚末熔化的铁、铜块等扒出，扒得越及时越干净，于生铝的成分就越易于控制。扒铁时熔体温度不宜高，温度升高会有更多的铁、铜等熔解，虽然温度比它们的熔点低很多，扒铁也可以视为预处理的一部分。
倾式回转炉采用的对流氧气燃烧的具体装置是炉体燃料进口与氧气同时进行喷射，炉体出口（另一端）也安装有氧气喷嘴，炉体燃料进口与氧气喷射装置采用采用双环式喷嘴，高压氧气从双环式喷嘴的内管喷出，燃料气（包括氢气、天然气、液化石油气）从环管喷出，在倾式回转炉充分燃烧，对废铝制品加热，使之形成纯铝液和铝灰渣。
装置中有一个允许气体微粒通过的过滤器，在液化层，铝沉淀于底部，废铝中附着的油漆等有机物在450℃以上分解成气体、焦油和固体炭，再通过分离器内部的氧化装置完全燃烧。废料通过旋转鼓搅拌，与仓中的溶解液混合，砂石等杂质分离到砂石分离区，被废料带出的溶解渡通过回收螺旋桨返回液化仓。
上述倾式回转炉的操作过程如下：（1）将废铝制品和铝灰渣破碎，筛分为粗颗粒备用；（2）先将占总投量5%-20%的专用熔剂加入回转炉中；（3）再点燃加热装置的燃烧器，向炉内喷射燃料和氧气，物料开始加热，同时旋转回转炉，待回转炉中的专用熔剂熔化后，加入废铝制品和铝灰渣粗颗粒，废铝制品和铝灰渣颗粒的加入量为总投量80—95%；（4）进一步旋转回转炉，同时对回转炉加热，铝合金开始熔融，反应时间足够后，废铝制品和铝灰渣中的铝合金液与灰渣开始分离，铝合金液集于下部，灰渣浮于铝合金液表面时，停止旋转和加热，倾倒回转炉体使炉口下降，先倒出铝液，再一边旋转回转炉一边倒出固体灰，完成一个操作周期。
 
本发明的实质性特点和显著的进步是：
1、采用分类堆放、分离、清洗、破碎、磁选、除有机物、破碎、筛分、熔炼和精炼的工艺，得到纯度较高的铝液，纯铝含量可以达到99.99%，很好地将废旧铝重新回收，节约了资源，降低的成本。
2、清洗过程采用转鼓形喷射清洗机，转鼓容器内安装若干根喷射管，从不同角度将含有重量含量1-2%表面活性剂的水溶液，水温40-60℃的高压水喷射到转鼓内的废铝制品，并旋转，使得泥浆和一些油污或杂物从废铝制品中溶解和分离出来。
3、熔炼过程采用倾式回转炉，高低不平的卧式设计，具备更加的热效率，回收率更高，盐添加物更少，因为有一个控制的炉子气氛，因此熔炼时把氧气降到最少，炉体倾斜角度+8°至–25°，这样既可以生产液体渣，也可以生产固体渣。
4、倾式回转炉内采用的对流氧气燃烧的具体装置是炉体燃料进口与氧气同时进行喷射，炉体出口（另一端）也安装有氧气喷嘴，炉体燃料进口与氧气喷射装置采用采用双环式喷嘴，高压氧气从双环式喷嘴的内管喷出，燃料气（包括氢气，或天然气、液化石油气）从环管喷出，在倾式回转炉充分燃烧，对废铝制品加热，使之形成纯铝液和铝灰渣。对流（逆流）燃烧系统具备更佳的能源效率。
5、废铝的液化分离是今后回收金属铝的发展方向，它将废铝杂料的预处理与重新熔铸相结合，既缩短了工艺流程，又可以最大限度地避免空气污染，而且使得净金属的回收率大大提高。重熔的二次合金锭(RSI)可用于制造易拉罐专用薄板，薄板的质量已使每支易拉罐的质量下降到只有14g左右；含铝量（99.9%）的再生铝，可以用于制造计算机软盘驱动器的框架。
6、本发明的工艺设计合理，设备的维修成本低，生产效率高。生产成本低，金属回收率提高，废物排放比其他工艺大大减少。
附图说明
图1是本发明再生铝的生产方法的工艺流程图；
图2是本发明再生铝熔炼过程的倾式回转炉结构示意图。
图中序号相对的部件名称：
1、炉体，2、齿圈，3、活动支架，4、炉门，5、炉口排气道，6、冷水夹套，7、液压缸，8、液压装置，9、电机，10、三角支座，11、支架，12、托辊，13、辅助氧气进口阀。
具体实施方式
如图1所示，本发明再生铝的生产方法的工艺包括将废杂铝或铝灰渣先进行分类堆放，然后经过分离、清洗、破碎、磁选、筛分和除有机物，得到杂铝粉，然后进入回转炉进行熔炼，使使铝灰渣或废杂铝分解成铝液和铝灰；铝液放到精炼炉进一步精炼，得到纯度较高的铝液，泻出形成铝铸锭，纯铝含量可以达到99.99%；从回转炉卸出的铝灰与烟气经旋风除尘器得到的铝灰合并，残渣含铝1-3%，包装后可以提供给钢厂作为冶炼添加剂。
从附图2看到，再生铝熔炼回转炉的炉体1外面有齿圈2，齿圈2安装在托辊12上，用电机9带动，炉子基础结构部分的炉体底,16安装有液压倾斜轴承15，由三角支座10和支架11支撑，使得回转炉运转时平稳；炉体1基础结构带有液压倾斜系统15，炉体1倾斜角度+8°至–25°，炉体端头有活动支架3和炉门4，炉门安装有倾斜耳轴；炉体内两端均安装对流氧气燃烧系统；液压倾斜系统的两个液压缸可在两个方向上倾斜；炉口排气道5设有热量回收装置。
实施例1
将纯铝、变形铝合金、铸造铝合金、铝芯线和废铝制品进行分类堆放，对于从废旧公司回收的废铝制品，应进行拆解，去除与铝料连接的钢铁及其他有色金属件，然后进行细分，然后用清洗、破碎的方法除去污泥、纤维和纸张，大件的废铝制品要先打碎才清洗，对于轻薄松散的片状废旧铝件，用液压金属打包机打压成包；对于钢芯铝绞线，先分离钢芯，再将铝线绕成卷；清洗过程使用重量含量1-2%表面活性剂的水溶液，水温40-60℃，采用喷射旋转的方式进行清洗；清洗后用磁选设备分离废铝中有磁性的废钢铁，磁选前将含有废铝的物料适当打碎，然后通过有磁场的设备分离出钢铁物质，磁选传送带用十字交叉法。传送带上的废铝沿横向运动，当进入磁场之后废钢铁被吸起离开横向皮带，立即被纵向带吸起，运转的纵向带离开磁场后，废钢铁失去磁性而自动落入收集箱。此法处理的废铝料不宜过火，大块废料在破碎后方可进行磁选；磁选后将铝小块或颗粒用热风加热，使水分全部挥发，热风温度70-105℃，再破碎和筛分，得到杂铝粉，然后进入回转炉进行熔炼，熔炼中加入除铁剂，温度700-760℃，时间1-2小时。所述的除铁剂由氯化钠、氯化钾、氟硅酸钠以及冰晶石粉组成的除铁剂，其重量份数为：氯化钠30-40份、氯化钾30-40份、氟硅酸钠3-8以及冰晶石粉3-5，使铝灰渣或废杂铝分解成铝液和铝灰；熔炼后铝液放到精炼炉，加入精炼剂进行熔炼，温度700-760℃，时间2-3小时，得到纯铝或铝合金。所述的精炼剂的成分和重量份数为：镧或铈0.2-2.0、KCl 50-70、CaF25-8、Na2SiF63-5、Na3A1F63-5、C2Cl64-5、Na2SO43-5，MgCl或MgSO43-8。得到纯铝重量含量99.99%以上的铝液，泻出形成铝铸锭；从回转炉卸出的铝灰与烟气经旋风除尘器得到的铝灰合并，残渣含铝1-3%，包装后可以提供给钢厂作为冶炼添加剂。
上述实施例所述的除铁剂根据铝灰渣或废杂铝中铁的含量，其成分和含量有适当改变；
上述实施例所述的精炼剂根据铝液中杂质的含量，其成分和含量也可以有适当改变。

Claims (12)

1.一种再生铝的生产方法，其特征在于：包括将废杂铝或铝灰渣先进行分类堆放，然后经过分离、清洗、破碎、磁选、除有机物、破碎和筛分，得到杂铝粉，然后进入回转炉进行熔炼，使铝灰渣或废杂铝分解成铝液和铝灰；铝液放到精炼炉进一步精炼，得到纯铝重量含量99.99%以上的铝液，泻出形成铝铸锭；从回转炉卸出的铝灰与烟气经旋风除尘器得到的铝灰合并，残渣含铝1-3%，包装后可以提供给钢厂作为冶炼添加剂；
所述的熔炼，是将杂铝粉在回转炉熔炼，熔炼中加入除铁剂，温度700-760℃，时间1-2小时；
所述的精炼，是将铝液放到精炼炉中，加入精炼剂进行熔炼，温度700-760℃，时间2-3小时，得到纯铝或铝合金。
2.根据权利要求1所述的再生铝的生产方法，其特征在于：所述的分类堆放是将纯铝、变形铝合金、铸造铝合金、铝芯线和废铝制品进行分类堆放，对于从废旧公司回收的废铝制品，应进行拆解，去除与铝料连接的钢铁及其他有色金属件，然后进行细分。
3.根据权利要求1所述的再生铝的生产方法，其特征在于：所述的分离，是用清洗、破碎的方法除去污泥、纤维和纸张，大件的废铝制品要先打碎才清洗，对于轻薄松散的片状废旧铝件，用液压金属打包机打压成包；对于钢芯铝绞线，先分离钢芯，然后将铝线绕成卷；
清洗过程使用重量含量1-2%表面活性剂的水溶液，水温40-60℃，采用喷射旋转的方式进行清洗。
4.根据权利要求1所述的再生铝的生产方法，其特征在于：所述的磁选，是用磁选设备分离废铝中有磁性的废钢铁，磁选前将含有废铝的物料适当打碎，然后通过有磁场的设备分离出钢铁物质。
5.根据权利要求1所述的再生铝的生产方法，其特征在于：所述的烘干，是将铝小块或颗粒用热风加热，使水分全部挥发，热风温度70-105℃。
6.根据权利要求1所述的再生铝的生产方法，其特征在于：所述的除铁剂由氯化钠、氯化钾、氟硅酸钠以及冰晶石粉组成的除铁剂，其重量份数为：氯化钠30-40份、氯化钾30-40份、氟硅酸钠3-8以及冰晶石粉3-5。
7.根据权利要求1所述的再生铝的生产方法，其特征在于：所述的精炼剂的成分和重量份数为：镧或铈0.2-2.0、KCl 50-70、CaF25-8、Na2SiF63-5、Na3A1F63-5、C2Cl64-5、Na2SO43-5，MgCl或MgSO43-8。
8.根据权利要求1所述的再生铝的生产方法，其特征在于：所述的再生铝的生产方法所采用的设备，包括清洗机、干燥机、破碎机、倾式回转炉、精炼炉；从分拣机挑选出来的废铝制品经传送带输送到干燥机，然后进入破碎机，将大块的铝加工厂的边角料和铝废旧铝件破碎至容易入炉的小块或颗粒，并适当筛分后进入倾式回转炉熔炼，使铝渣或废杂铝分解成铝液和铝灰，铝液放到精炼炉进一步精炼，得到纯度较高的铝液，泻出形成铝铸锭；从倾式回转炉卸出的铝灰与烟气经旋风除尘器得到的铝灰合并，残渣含铝重量含量1-3%，包装后提供给钢厂作为冶炼添加剂。
9.根据权利要求8所述的再生铝的生产方法，其特征在于：所述的倾式回转炉和精炼炉出口的烟气管安装有冷却夹套，将冷水进行加热，夹套出口热水管接到清洗机用于清洗废铝制品。
10.根据权利要求8所述的再生铝的生产方法，其特征在于：所述的清洗机是转鼓形喷射清洗机，转鼓容器内安装若干根喷射管，从不同角度将含有重量含量1-2%表面活性剂的，温度40-60℃的高压水喷射到转鼓内的废铝制品，并旋转，使得泥浆和一些油污或杂物从废铝制品中溶解和分离出来。
11.根据权利要求8所述的再生铝的生产方法，其特征在于：所述的干燥机安装在传送带上的箱体，传送带有网状孔洞，热风机将70-105℃的热风从孔洞喷出，对废铝制品进行干燥。
12.根据权利要求8所述的再生铝的生产方法，其特征在于：再生铝熔炼回转炉的炉体外面有齿圈，齿圈安装在托辊上，用电机带动，炉子基础结构部分的炉体底,安装有液压倾斜轴承，由三角支座和支架支撑；炉体基础结构带有液压倾斜系统，炉体倾斜角度+8°至–25°，炉体端头有活动支架和炉门，炉门安装有倾斜耳轴；炉体内两端均安装对流氧气燃烧系统；液压倾斜系统的两个液压缸可在两个方向上倾斜；炉口排气道设有热量回收装置。
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