CN104498726A - 一种以铝灰为原料的打渣剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以铝灰为原料的打渣剂及其制备方法，由下列质量百分比的组分组成：NaCl 50～60%、Na₃AlF₆ 12～20%、Na₂CO₃ 6～12%、CaF₂ 6～10%、余量为铝灰，上述各组分总和为100%。将各组分进行搅拌混合，将混合料置于恒温烘干数小时，并控制失重水分≤0.01%以上，冷却至常温后即得打渣剂。有效地循环利用了铝灰资源，将充分利用铝灰中的钠盐、钾盐、氯化物、氟化物资源进行回收再次利用，大幅度的减少了铝灰的库存。解决了购买其他企业生产的打渣剂价格昂贵的影响，研究开发的含有铝灰成分的打渣剂，能有效降低重熔用铝锭铸造及铝合金铸锭生产打渣剂的成本。

Description

一种以铝灰为原料的打渣剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铝电解铸造及铝合金产生的铝灰资源化循环利用的方法，特别涉及一种以铝灰为原料的打渣剂及其制备方法，属于铝电解废物回收利用技术领域。

背景技术

在铝电解重熔铝锭生产或铝合金熔炼过程中，会产生大量的浮渣，这些浮渣浮在铝液上方，又称之为铝灰。2008年国家环保部和发改委将电解铝铸造、铝合金精炼加工及铝型材二次熔炼过程中产生的炉渣、浮渣、易燃性撇渣列入《国家危险废物名录》。随着我国电解铝、铝加工、再生铝产量的与日俱增，每年将产生大量的铝灰（约1500万吨），铝灰中除含有铝外，还含Al₂O₃、氟化盐、AlN等有害物质，如不妥善处理，不仅浪费了资源，还会对环境造成严重污染。因此，如何有效地利用和处理铝灰对我国铝工业产生重要意义。

目前，铝灰的利用方法很多，一种是把铝灰中含量较大的Al₂O₃和氟化盐等回收重新加到电解槽内进行循环利用；另一种是将铝灰用作铝电解极上保温料，此方法可以快速提高阳极上部温度，加快阳极导电时间。其原理是铝灰中含有部分固体铝，在保温料覆盖后固体铝熔化需要吸收大量的热量，将电解槽的热量快速吸收至角部阳极部位，提高角部阳极炭块的温度，在实际操作过程中，添加铝灰量多，会出现加上保温料发红的现象。还有如山西华泽铝电将铝灰制作成阳极钢爪保护环，用于保护钢爪并进行循环利用，并实现了产业化，每年在铝灰中资源价值1800万元。但是铝灰中Al₂O₃和氟化盐的回收利用及铝灰阳极钢爪保护环的制作往往前期投入过大，设备工艺复杂，铝灰保温料会造成电解槽内元素混乱，影响电解槽的正常运行。因此，寻找到一种新的铝灰循环利用方法，对提高企业的经济效益，保护生态环境具有很重要的现实意义和实用价值。

打渣剂又称造渣剂，能改变金属熔体与渣体之间的表面和界面张力，降低熔体与渣体的结合力，使金属与渣有效分离，提高金属的利用率。打渣剂加入金属熔体后，能逸出大量气泡而对熔体起到一定搅拌作用，并将金属液中夹带、吸附的渣充分翻动牵引到金属液表面，有利于捞渣彻底，保障熔体干净。打渣剂对渣体有吸附作用和熔解能力，能充分净化金属熔体，减少渣对金属污染。

目前，国内公开的打渣剂产品一般都含有氯化钠、氟铝酸钠、氟硅酸钠、氟化钠等钠盐中的一种或几种。最常见的打渣剂由以下成分组成：氯化钠25～45%、氯化钾30～50%，氟化钙3～7%，三氯化铝1～6%，Na₃AlF₆ 1～6%，以上配比为重量份数比，适用于含镁量小于2%，使用温度700～800℃情况下，在铝及铝合金熔炼铸造时使用，能减少渣中铝含量，使得渣与合金容易分离。打渣剂能起到充分回收有价有效金属、提高产品直收率、降低成本、降低渣率等作用。目前还尚未见铝灰用于生产打渣剂的报道。

发明内容

为解决现有技术中铝灰处理过程中带来的投资高、设备工艺复杂、利用效果不理想等问题，本发明提供一种以铝灰为原料的打渣剂及其制备方法，使铝灰资源得到循环利用，通过铝灰制作打渣剂的方法，资源化二次回收铝灰。

本发明通过下列技术方案实现：一种以铝灰为原料的打渣剂，其特征在于由下列质量百分比的组分组成：NaCl 50～60%、Na₃AlF₆ 12～20%、Na₂CO₃ 6～12%、CaF₂ 6～10%、余量为铝灰，上述各组分总和为100%。

所述NaCl为工业级NaCl，纯度≥98%。

所述Na₃AlF₆为工业级Na₃AlF₆。俗称冰晶石，是铝电解槽熔体电解质的主要成分。

所述Na₂CO₃为工业级Na₂CO₃。俗称纯碱，是铝电解槽常用添加剂。

所述CaF₂为工业级CaF₂。是铝电解槽熔体电解质的成分之一。

本发明的另一目的在于提供一种以铝灰为原料的打渣剂的制备方法，其特征在于经过下列各步骤：

A、按下列质量百分比的组分备料：NaCl 50～60%、Na₃AlF₆ 12～20%、Na₂CO₃ 6～12%、CaF₂  6～10%、余量为铝灰，上述各组分总和为100%；

B、将步骤A的各组分进行搅拌混合，将混合料置于150～250℃下恒温烘干3～5小时，并控制失重水分≤0.01%以上，冷却至常温后即得打渣剂。

所述步骤A中NaCl、Na₃AlF₆、Na₂CO₃、CaF₂均为工业级试剂，在100℃条件下失重水分≤0.2%。

所述步骤B的恒温烘干温度优选230℃。

所述步骤B的恒温烘干优选4小时。

所述步骤B所得打渣剂储藏于空气干燥的室内。避免环境中的水分潮解，投入使用时会由于水分含量较高和高温熔体接触而发生爆炸。

所述步骤B所得打渣剂作为铝电解重熔用铝锭铸造及铝合金精炼用打渣剂。

本发明具有下列优点和有益效果：

（1）有效地循环利用了铝灰资源，将充分利用铝灰中的钠盐、钾盐、氯化物、氟化物资源进行回收再次利用，大幅度的减少了铝灰的库存。

（2）与常规打渣剂相比，本发明所得打渣剂作为铝电解重熔用铝锭铸造及铝合金精炼用的打渣剂时，渣中铝含量＜1%，除渣率＞98.5%。

（3）解决了购买其他企业生产的打渣剂价格昂贵的影响，研究开发的含有铝灰成分的打渣剂能有效降低重熔用铝锭铸造及铝合金铸锭生产打渣剂的成本费用1000元/吨，为企业创造巨大的经济价值。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

A、按下列质量百分比的组分备料：NaCl 50%、Na₃AlF₆ 18%、Na₂CO₃ 10%、CaF₂  10%、铝灰12%，上述各组分总和为100%，其中NaCl、Na₃AlF₆、Na₂CO₃、CaF₂均为工业级试剂，在100℃条件下失重水分≤0.2%；

B、将步骤A的各组分进行搅拌混合，将混合料置于均质炉内250℃下恒温烘干3小时，并控制失重水分≤0.01%以上，冷却至常温后即得打渣剂。所得打渣剂储藏于空气干燥的室内，并作为铝电解重熔用铝锭铸造及铝合金精炼用打渣剂。渣中铝含量＜1%，除渣率＞98.5%，打渣剂成本费用为2235元/吨。

使用传统的打渣剂（由以下成分组成：氯化钠25～45%、氯化钾30～50%，氟化钙3～7%，三氯化铝1～6%，Na₃AlF₆ 1～6%，以上配比为重量份数比）作为铝电解重熔用铝锭铸造及铝合金精炼用打渣剂，渣中铝含量5%左右，除渣率＞98%、打渣剂成本费用为3000元/吨。

实施例2

A、按下列质量百分比的组分备料：NaCl 53%、Na₃AlF₆ 15%、Na₂CO₃ 8%、CaF₂ 8%、铝灰16%，上述各组分总和为100%，其中NaCl、Na₃AlF₆、Na₂CO₃、CaF₂均为工业级试剂，在100℃条件下失重水分≤0.2%；

B、将步骤A的各组分进行搅拌混合，将混合料置于均质炉内230℃下恒温烘干4小时，并控制失重水分≤0.01%以上，冷却至常温后即得打渣剂。所得打渣剂储藏于空气干燥的室内，并作为铝电解重熔用铝锭铸造及铝合金精炼用打渣剂。渣中铝含量＜1%，除渣率＞98.5%，打渣剂成本费用为1970.5元/吨。

使用传统的打渣剂（由以下成分组成：氯化钠25～45%、氯化钾30～50%，氟化钙3～7%，三氯化铝1～6%，Na₃AlF₆ 1～6%，以上配比为重量份数比）作为铝电解重熔用铝锭铸造及铝合金精炼用打渣剂，渣中铝含量5%左右，除渣率＞98%、打渣剂成本费用为3000元/吨。

实施例3

A、按下列质量百分比的组分备料：NaCl 57%、Na₃AlF₆ 12%、Na₂CO₃ 12%、CaF₂  6%、铝灰13%，上述各组分总和为100%，其中NaCl、Na₃AlF₆、Na₂CO₃、CaF₂均为工业级试剂，在100℃条件下失重水分≤0.2%；

B、将步骤A的各组分进行搅拌混合，将混合料置于均质炉内150℃下恒温烘干5小时，并控制失重水分≤0.01%以上，冷却至常温后即得打渣剂。所得打渣剂储藏于空气干燥的室内，并作为铝电解重熔用铝锭铸造及铝合金精炼用打渣剂。渣中铝含量＜1%，除渣率＞98.5%，打渣剂成本费用为1933.5元/吨。

使用传统的打渣剂（由以下成分组成：氯化钠25～45%、氯化钾30～50%，氟化钙3～7%，三氯化铝1～6%，Na₃AlF₆ 1～6%，以上配比为重量份数比）作为铝电解重熔用铝锭铸造及铝合金精炼用打渣剂，渣中铝含量5%左右，除渣率＞98%、打渣剂成本费用为3000元/吨。

实施例4

A、按下列质量百分比的组分备料：NaCl 60%、Na₃AlF₆ 20%、Na₂CO₃ 6%、CaF₂  6%、铝灰8%，上述各组分总和为100%，其中NaCl、Na₃AlF₆、Na₂CO₃、CaF₂均为工业级试剂，在100℃条件下失重水分≤0.2%；

B、将步骤A的各组分进行搅拌混合，将混合料置于均质炉内230℃下恒温烘干4小时，并控制失重水分≤0.01%以上，冷却至常温后即得打渣剂。所得打渣剂储藏于空气干燥的室内，并作为铝电解重熔用铝锭铸造及铝合金精炼用打渣剂。渣中铝含量＜1%，除渣率＞98.5%，打渣剂成本费用为2192元/吨。

使用传统的打渣剂（由以下成分组成：氯化钠25～45%、氯化钾30～50%，氟化钙3～7%，三氯化铝1～6%，Na₃AlF₆ 1～6%，以上配比为重量份数比）作为铝电解重熔用铝锭铸造及铝合金精炼用打渣剂，渣中铝含量5%左右，除渣率＞98%、打渣剂成本费用为3000元/吨。

Claims (8)

1.一种以铝灰为原料的打渣剂，其特征在于由下列质量百分比的组分组成：NaCl 50～60%、Na₃AlF₆ 12～20%、Na₂CO₃ 6～12%、CaF₂ 6～10%、余量为铝灰，上述各组分总和为100%。

2.根据权利要求1所述的以铝灰为原料的打渣剂，其特征在于：所述NaCl为工业级NaCl，纯度≥98%；所述Na₃AlF₆为工业级Na₃AlF₆；所述Na₂CO₃为工业级Na₂CO₃；所述CaF₂为工业级CaF₂。

3.一种以铝灰为原料的打渣剂的制备方法，其特征在于经过下列各步骤：

A、按下列质量百分比的组分备料：NaCl 50～60%、Na₃AlF₆ 12～20%、Na₂CO₃ 6～12%、CaF₂  6～10%、余量为铝灰，上述各组分总和为100%；

B、将步骤A的各组分进行搅拌混合，将混合料置于150～250℃下恒温烘干3～5小时，并控制失重水分≤0.01%以上，冷却至常温后即得打渣剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤A中NaCl、Na₃AlF₆、Na₂CO₃、CaF₂均为工业级试剂，在100℃条件下失重水分≤0.2%。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤B的恒温烘干温度为230℃。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤B的恒温烘干为4小时。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤B所得打渣剂储藏于空气干燥的室内。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤B所得打渣剂作为铝电解重熔用铝锭铸造及铝合金精炼用打渣剂。