CN104674010A - 废铝绿色再生有害化元素去除方法 - Google Patents

Abstract

一种废铝绿色再生有害化元素去除方法，涉及资源综合利用技术领域，本发明则是在分选分级熔炼废铝时采取低温熔炼，温度控制在铝合金液相线温度以上30℃-100℃范围熔炼，在熔炼过程中加入与铝合金相熔且能与有害元素(Pb、Zn、Mg、Mn)结合的除杂剂，使杂质从铝合金中分离出来，利用磁性吸附除去杂质铁，非常容易，除铁效果好，不会产生其他物质，成本低廉。从而使铝合金熔体发生质变功能，将有害元素降至国际标准以下。本项发明应用于废铝绿色再生熔炼出的铝锭，质量高于国际标准，每吨纯利润直接提升到3000元-5000元。

Description

废铝绿色再生有害化元素去除方法

技术领域

本发明涉及资源综合利用技术领域，具体涉及一种废铝绿色再生有害化元素去除方法。

背景技术

铝是工业发展和人民生活密切相关的基础原材料，被广泛应用于国民经济的各个方面。由于人们环保意识和循环经济意识逐步提高，再生铝越来越受到国家重视，但铝在再生环节存在的环境污染问题，再生铝中有害元素含量过高，严重制约着再生铝产业的生存和更广泛的应用。目前废铝再生在国内普遍采取对废铝初级分选后进行高温(1200℃-1400℃)熔炼，充分熔炼后扒出其它金属镶嵌件，然后浇铸铝锭，生产的再生铝锭有害元素含量过高，每吨再生铝锭仅有500-800元的利润空间。

目前我国尚没有形成比较完善的废铝回收系统，废铝的回收处理较为原始，管理比较混乱，不同品质、不同类型的废旧金属材料相互混杂的现象十分普遍。而广大规模以下的再生铝生产企业不经筛选的熔炼，使再生铝成分变的极为混杂，污染严重，大大降低了再生铝的利用价值；也有采用人工分拣杂质，但不能很好的杜绝有害成分铁、锰、铅、镁、锌等的混入，造成再生铝含杂量过高，再生铝抗拉强度和延伸率过低、流动性差，难以达到铸造铝合金的技术要求。

由于废铝的来源和组成非常复杂，因此必须采用合理的技术才能使之获得有效的处理。铝产品的质量主要取决于熔炼与铸造环节，而除氢、除杂是熔铸工序的关键。我国在过去的几十年间，相继引进SNIF、MINT、ALPUR、RDU等国外先进的铝熔体在线净化技术，也自主研制了DDF等技术，在一定程度上提高了我国铝熔体的精炼水平。

但由于引进的先进技术和自主研制的DDF技术对前处理要求较高，对废铝的适应能力较弱，而且投资巨大、工艺复杂、成本高，难以适应我国废铝再生行业铝来源复杂的现实，是造成大部分废铝再生企业仍然采用原始的冶炼方法，既容易污染环境，且废铝回收率低、再生铝质量较差、冶炼能耗较高现状的主要原因。

传统的方法主要采用采用三步来对废铝进行熔炼，1)粗炼：利用熔化炉对含有各种杂志的废铝进行熔炼，熔炼完成后铸锭；2)精炼：将粗炼后的铝锭再次进行熔炼，在熔炼过程中加入除杂剂，除去铝中的杂质，铸锭；3)加工：将精炼后的铝锭再次进行熔炼，根据需要加工成所需产品；传统工艺需要经过三个步骤才能对废铝进行完全的利用，由于经过三次熔炼过程，能耗非常大，污染物排放多，对环境造成影响。

随着国家对不可再生资源循环利用的重视，废铝的高效再生利用将会是研究和投资的热点。为此，研制开发一种工艺简单、废铝适应性强、铝产品质量稳定、成本低、铝回收率高的除杂方法显得非常有意义，也是解决现有技术难题的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种方法简单，能耗低，效果好的废铝绿色再生有害化元素去除方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种废铝绿色再生有害化元素去除方法，其特征在于，步骤如下：

1)将回收来的废铝件进行分选分级，尽量使品质相似的废铝件分选在一起，也可以初步去除部分大块杂质，然后送入冷冻设备中在-15℃环境下冷冻1-5小时，再取出，在80℃环境下低温烘烤30分钟，对废铝件进行初步改性处理，易于有害元素的清除；

2)将上述改性后的废铝件投入熔炼炉进行熔炼处理，熔炼方式采用低温熔炼，即熔炼温度控制在650-700℃(铝合金液相线温度以上30℃-100℃范围熔炼)；

3)在熔炼过程中采用电磁除铁搅拌装置不断进行搅拌，利用磁性吸附除去杂质铁，将搅拌速度控制在220-250rpm，使未能熔化的杂料进行沉淀，采用物理方法将这部分未能熔化的杂料扒出；

所述电磁除铁搅拌装置包括一能够形成密封的铁质容器，该铁质容器表面均布有凸起，所述铁质容器包括一具有内腔的壳体，在内腔中安装有电磁铁，所述壳体由内层和外层构成，在所述内层和外层之间形成有用于盛放冷却介质的冷却腔，该冷却腔中的冷却介质能够防止外部高温进入铁质容器内部对电磁铁的磁力造成影响，所述电磁铁通过卡扣扣接在铁质容器的内腔中，这种设计对于电磁铁的安装和拆卸都非常方便。

所述铁质容器表面均布有椭圆形凸起，能够增加铁质容器的表面面积，吸附更多的铁。利用磁性吸附除去杂质铁，非常容易，除铁效果好，不会产生其他物质，成本低廉。

4)在熔炼50-120分钟后，进行成分分析，再加入能够与铝溶液相熔且能与有害元素(Pb、Zn、Mg、Mn)相结合的除杂剂，每吨废铝中加入除杂剂5-15公斤，保持铝溶液温度控制在650℃左右，除杂剂加入后要匀速搅拌，搅拌速度为320rpm，使除杂剂与铝溶液很好的混熔，搅拌20分钟之后杂质从铝溶液中开始分离出来，10-180分钟后除杂完成，从而使再生铝发生质变功能，将有害元素降至国际标准以下；

5)除杂完成后铝液中产生的杂质进行撇渣处理，得到纯净的铝溶液，静置保温5-30分钟，然后再进行成分分析，合格后浇铸铝锭即可；

所述除杂剂是由以下重量份数的组分构成：硼砂4-6份、氯化钾5-7份、氯化钠5-7份、氧化钙8-12份、碳酸镁3-5份、五氧化二磷8-12份、多聚磷酸钠盐7-9份、硅钨酸5-7份、柠檬酸钠4-6份、氟化钙3-5份、氯化钡3-5份、填料25-35份、六氟铝酸钠4-6份、海泡石粉4-6份；

所述填料是由以下重量份数的组分构成：二氧化硅5份、蒙脱石5份、石膏5份、煅烧高岭土5份、粘土3份、滑石粉0.5份、稀土0.5份、碳化钨0.5份；制备方法如下：

1)将上述各组分以无水乙醇为分散介质，其中粉料与乙醇的质量比为1：30，在超声清洗机上超声分散1小时；

2)把经超声分散的混合料放入尼龙球磨罐中，以玛瑙球为磨球，球料质量比为7：1，在转速为150转/分的条件下，在球磨机中连续球磨2小时；

3)将球磨完毕的粉料连同玛瑙磨球一起倒入粉料盘中，在80℃下烘干，把烘干的粉料过筛，取出玛瑙磨球，然后将混合粉研磨，直至无较大团聚为止，至此，助填料备完毕。

传统方式需要分别加入除铅剂、除锌剂、除镁剂及除锰剂等进行分步除杂，不能一步到位，时间长，成本高。本发明是应用于废铝再生资源化在实现废铝绿色再生过程中，将再生铝中的有害元素降低到国际标准以下(Pb≤0.09％；Zn≤0.08％；Mg≤0.2％；Mn≤0.18％)，质量高于国际标准，每吨纯利润直接提升到3000-5000元。

本发明的有益效果是：本发明能够有效除去铝合金中多余的铅、锌、镁、锰等有害元素，去除率达90％以上，将有害元素降至国际标准以下，每吨利润直接提升到3000-5000元，提高资源的利用率，保护环境。

附图说明

图1为本发明电磁除铁搅拌装置结构图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例1

一种废铝绿色再生有害化元素去除方法，步骤如下：

1)将回收来的废铝件进行分选分级，尽量使品质相似的废铝件分选在一起，也可以初步去除部分大块杂质，然后送入冷冻设备中在-15℃环境下冷冻1-5小时，再取出，在80℃环境下低温烘烤30分钟，对废铝件进行初步改性处理，易于有害元素的清除；

2)将上述改性后的废铝件投入熔炼炉进行熔炼处理，熔炼方式采用低温熔炼，即熔炼温度控制在650-700℃(铝合金液相线温度以上30℃-100℃范围熔炼)；

3)在熔炼过程中采用电磁除铁搅拌装置不断进行搅拌，利用磁性吸附除去杂质铁，将搅拌速度控制在220-250rpm，使未能熔化的杂料进行沉淀，采用物理方法将这部分未能熔化的杂料扒出；

如图1所示，电磁除铁搅拌装置包括一能够形成密封的铁质容器10，该铁质容器10表面均布有凸起101，铁质容器10包括一具有内腔102的壳体，在铁质容器10的内腔102中安装有电磁铁20，壳体由内层103和外层104构成，在内层103和外层104之间形成有用于盛放冷却介质的冷却腔105，该冷却腔105中的冷却介质能够防止外部高温进入铁质容器10内部对电磁铁20的磁力造成影响，电磁铁20通过卡扣扣接在铁质容器10的内腔102中，这种设计对于电磁铁20的安装和拆卸都非常方便。铁质容器10表面均布有椭圆形凸起101，能够增加铁质容器10的表面面积，吸附更多的铁，铁质容器10为方形或圆形结构，冷却腔105中的冷却介质为水或油。

根据铝的还原性比铁强，熔融铝液中铁多以单质形态存在，利用磁性可以吸除杂质铁，但磁铁在高温熔液中易失磁，所以电磁铁可以避免失磁，但电磁铁要有隔离防护装置，既能不与熔液直接接触，又能避免高温影响，用一个双层铁制容器密闭装载，双层容器之间采取水循环降温。

4)在熔炼50-120分钟后，进行成分分析，根据含杂量的多少再加入能够与铝溶液相熔且能与有害元素(Fe、Pb、Zn、Mg、Mn)相结合的除杂剂，每吨废铝中加入除杂剂5-15公斤，保持铝溶液温度控制在650℃左右，除杂剂加入后要匀速搅拌，搅拌速度为320rpm，使除杂剂与铝溶液很好的混熔，搅拌20分钟之后杂质从铝溶液中开始分离出来，120分钟后除杂完成，从而使再生铝发生质变功能，将有害元素降至国际标准以下；

5)除杂完成后铝液中产生的杂质进行撇渣处理，得到纯净的铝溶液，静置保温5-30分钟，然后再进行成分分析，合格后浇铸铝锭即可；

所述除杂剂是由以下重量份数的组分构成：硼砂5份、氯化钾6份、氯化钠6份、氧化钙10份、碳酸镁4份、五氧化二磷10份、多聚磷酸钠盐8份、硅钨酸6份、柠檬酸钠5份、氟化钙4份、氯化钡4份、填料30份、六氟铝酸钠5份、海泡石粉5份；

所述填料是由以下重量份数的组分构成：二氧化硅5份、蒙脱石5份、石膏5份、煅烧高岭土5份、粘土3份、滑石粉0.5份、稀土0.5份、碳化钨0.5份；制备方法如下：

1)将上述各组分以无水乙醇为分散介质，其中粉料与乙醇的质量比为1：30，在超声清洗机上超声分散1小时；

2)把经超声分散的混合料放入尼龙球磨罐中，以玛瑙球为磨球，球料质量比为7：1，在转速为150转/分的条件下，在球磨机中连续球磨2小时；

3)将球磨完毕的粉料连同玛瑙磨球一起倒入粉料盘中，在80℃下烘干，把烘干的粉料过筛，取出玛瑙磨球，然后将混合粉研磨，直至无较大团聚为止，至此，助填料备完毕。

传统方式需要分别加入除铅剂、除锌剂、除镁剂及除锰剂等进行分步除杂，不能一步到位，时间长，成本高。本发明是应用于废铝再生资源化在实现废铝绿色再生过程中，将再生铝中的有害元素降低到国际标准以下(Pb≤0.09％；Zn≤0.08％；Mg≤0.2％；Mn≤0.18％)，质量高于国际标准，每吨纯利润直接提升到3000-5000元。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种废铝绿色再生有害化元素去除方法，其特征在于，步骤如下：

1)将回收来的废铝件进行分选分级，然后送入冷冻设备中在-15℃环境下冷冻1-5小时，再取出，在80℃环境下低温烘烤30分钟，对废铝件进行初步改性处理；

2)将上述改性后的废铝件投入熔炼炉进行熔炼处理，熔炼方式采用低温熔炼，即熔炼温度控制在650-700℃；

3)在熔炼过程中采用电磁除铁搅拌装置不断进行搅拌，利用磁性吸附除去杂质铁，将搅拌速度控制在220-250rpm，使未能熔化的杂料进行沉淀，采用物理方法将这部分未能熔化的杂料扒出；

4)在熔炼50-120分钟后，进行成分分析，再加入能够与铝溶液相熔且能与有害元素相结合的除杂剂，每吨废铝中加入除杂剂5-15公斤，保持铝溶液温度控制在650℃，除杂剂加入后要匀速搅拌，搅拌速度为320rpm，使除杂剂与铝溶液很好的混熔，搅拌20分钟之后杂质从铝溶液中开始分离出来，10-180分钟后除杂完成；

5)除杂完成后铝液中产生的杂质进行撇渣处理，得到纯净的铝溶液，静置保温5-30分钟，然后再进行成分分析，合格后浇铸铝锭即可；

所述除杂剂是由以下重量份数的组分构成：硼砂4-6份、氯化钾5-7份、氯化钠5-7份、氧化钙8-12份、碳酸镁3-5份、五氧化二磷8-12份、多聚磷酸钠盐7-9份、硅钨酸5-7份、柠檬酸钠4-6份、氟化钙3-5份、氯化钡3-5份、填料25-35份、六氟铝酸钠4-6份、海泡石粉4-6份；

所述填料是由以下重量份数的组分构成：二氧化硅5份、蒙脱石5份、石膏5份、煅烧高岭土5份、粘土3份、滑石粉0.5份、稀土0.5份、碳化钨0.5份；填料的制备方法如下：

1)将上述各组分以无水乙醇为分散介质，其中粉料与乙醇的质量比为1：30，在超声清洗机上超声分散1小时；

2)把经超声分散的混合料放入尼龙球磨罐中，以玛瑙球为磨球，球料质量比为7：1，在转速为150转/分的条件下，在球磨机中连续球磨2小时；

3)将球磨完毕的粉料连同玛瑙磨球一起倒入粉料盘中，在80℃下烘干，把烘干的粉料过筛，取出玛瑙磨球，然后将混合粉研磨，直至无较大团聚为止，至此，填料制备完毕。