CN105253905A - 一种从含铝废料中提取铝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从含铝废料中提取铝的方法，包括以下步骤：先将含铝废料、活性炭及碱金属氯化物分别进行破碎，并按比例混合均匀；再将配好的混合物在高温下置于氯气流中，并用稀盐酸吸收挥发物；将吸收液反复加热浓缩、赶酸后过滤；在热态下向滤液中加入氢氧化钠溶液，调整pH值至12-14，热态下反应1-2小时后过滤，得到富含铝酸钠的滤液；最后从富含铝酸钠的滤液中提取铝或氧化铝产品。本发明将含铝废料中的铝等金属通过氯化的方法，使之转化为氯化物而挥发，并用吸收液将其吸收。通过加热、过滤初步除硅后，调整滤液pH值使铝水解为可溶性的盐类，而其他杂质金属水解为沉淀，从而完成铝的富集，再进一步从富集了铝的溶液中提取铝及其化合物。

Description

一种从含铝废料中提取铝的方法
技术领域
本发明涉及有色冶金技术领域，具体的说是回收率高、能耗低且流程简单的一种从含铝废料中提取铝的方法。
技术背景
铝是一种重要的轻金属，在自然界中，多以氧化铝的形式存在于三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石等矿物中。做为有色金属矿物的重要组成成分，氧化铝也广泛存在于镍、铜、钴等有色金属的矿物之中。在现代有色冶金工业的造渣过程中，通常在熔炼、吹炼过程将氧化铝与投入的造渣剂发生造渣反应而除去，形成了大量含铝的有色冶金渣，成为潜在的铝资源。此外，由于氧化铝具有很强的吸附力和催化活性，常被用作催化剂活性成分的载体而广泛的应用于石油、化工及汽车工业中。当催化剂失去活性后，亦成为待回收的铝资源。
目前，我国再生铝的主要原料主要是铝加工生产中的产生的废弃余料和社会上积存的废杂铝。回收过程为先将废铝原料进行预处理后，再进行火法熔炼。该法存在回收率低、能耗高等缺点。此外，上述废铝原料储量有限，而诸如有色冶炼渣及废催化剂载体等含铝物料产量稳定、产能可观，从其中回收金属铝，对于提升有色冶金资源利用率，有着重要的意义。
发明内容
本发明目的是针对各种含铝废料，尤其是针对有色冶炼渣、废催化剂等含铝废料，提供一种从含铝废料中提取铝的方法，以解决使用传统废铝原料中提取铝时回收率低、能耗高的缺点，并将有色冶炼渣、废催化剂等含铝废料进行再次利用。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种从含铝废料中提取铝的方法，它包括以下步骤：
步骤一、将含铝废料、活性炭及碱金属氯化物分别进行破碎至粒度为80-100目，并混合均匀；
步骤二、将步骤一中混合均匀的物料加入容器中，在高下将物料置于氯气流中进行氯化反应，同时用稀盐酸吸收挥发物，得到吸收液；
步骤三、将步骤二所制备的吸收液进行加热、浓缩，当体积缩小后向其中补入去离子水，反复本步骤3-5次，以缩小吸收液的体积、降低酸度，而后降温过滤并收集滤液；
步骤四、热态下向步骤三所制备的滤液中加入氢氧化钠溶液，调整滤液的pH值至12-14，溶液温度保持85-90℃，反应1-2小时，再次进行过滤，收集到富含铝酸钠的滤液；
步骤五、从步骤四所制备的富含铝酸钠的滤液中用拜耳法或焙烧法或联合法中的一种方法提取铝或氧化铝产品。
作为本发明的进一步改进，所述步骤一中所述含铝废料为铝加工生产中产生的废弃余料或回收的废杂铝或者有色冶炼渣、废催化剂等含铝废料。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤一中所述碱金属氯化物为氯化钠或氯化钾中的一种或几种。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤一中活性炭、碱金属氯化物的加入质量分别为含铝废料中的铝质量的1.0-1.5倍、0.5-1.0倍。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤二中混合物料在500-600℃的温度下置于氯气中进行氯化反应的时间为3-4小时。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤二中稀盐酸浓度为2-3mol/L。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤三浓缩前后体积比为3:1-4:1、浓缩后酸度为0.3-0.5mol/L。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤三中加入的所述氢氧化钠溶液浓度为1-2.5mol/L。
本发明中所述含铝废料的质量百分比组成如表1所示。
表1
铝的提取率按下式进行计算：
\
xi为富集了铝的溶液中铝的量，yi为原料中铝的量。
本发明所述方法的原理是将含铝废料中的铝等金属通过氯化的方法，使之转化为氯化物而挥发，并用吸收液将其吸收。通过浓缩降酸度、过滤初步除硅后，调整滤液pH值使铝水解为可溶性的盐类，而其他杂质金属水解为沉淀，从而完成铝的富集，再进一步从富集了铝的溶液中提取铝及其化合物。其主要过程化学反应方程式如下：
Al2O3+3C→2Al+3CO↑（1）
Al2O3+3CO→2Al+3CO2（2）
2Al+3Cl2→2AlCl3↑（3）
Ne+(n-m)/2Cl2+mXCl→XmNeCln（X为铂、铑等杂质，X为钾或钠）（4）
SiO2+C+2Cl2→SiCl4+CO2（5）
AlCl3+3NaOH→Al(OH)3↓+NaCl（6）
Al(OH)3+NaOH→NaAlO2+2H2O（7）
MeCly+yNaOH→Me(OH)y↓+y/2H2O（8）
本发明所述方法与现有技术相比具有如下有益效果：
（1）本发明从铝废料到铝酸钠溶液过程，铝的提取率可达95%以上，甚至可达99%以上；
（2）本发明试剂用量少、材料成本低，几乎不产生废水；
（3）本发明设备简单、占地面积小、一次性投资少；
（4）本发明反应温度不超过600℃，相比火法流程能耗低；
（5）本发明流程短，用时少，处理速度远高于火法流程；
（6）本发明产生的含铝富集液，可与铝冶炼系统衔接，处理成本低。
附图说明
图1是本发明所述工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
实例1
一种从含铝废料中提取铝的方法，它包括以下步骤：
步骤一、称取含铝废料50g、活性炭20.95g、氯化钠10.48g，将上述物料分别磨碎至粒度为80目后混合均匀；
步骤二、将步骤一中混合均匀的物料放入一石英舟中置于管式炉内，当温度升至500℃时将物料置于氯气流中，氯化反应4小时，同时用2mol/L稀盐酸吸收挥发物，得到吸收液2L；
步骤三、将步骤二所制备的吸收液进行加热浓缩，体积减小至500ml后，加入去离子水至原体积继续浓缩。反复浓缩3次后，所得浓缩液500ml、酸度0.5mol/L。将浓缩液进行过滤，收集滤液；
步骤四、热态下向步骤三所制备的滤液中加入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液，调整滤液的pH值至12，溶液温度保持85℃，反应1小时，再次进行过滤，收集到富含铝酸钠的滤液；
步骤五、从步骤四所制备的富含铝酸钠的滤液中用拜耳法提取铝或氧化铝产品。
本实施例的实验结果数据如表2所示。
表2
实例2
一种从含铝废料中提取铝的方法，它包括以下步骤：
步骤一、称取含铝废料100g、活性炭62.85g、氯化钾41.9g，将上述物料分别磨碎至粒度为100目后混合均匀；
步骤二、将步骤一中混合均匀的物料放入一石英舟中置于管式炉内，当温度升至600℃时将物料置于氯气流中，氯化反应4小时，同时用稀盐酸吸收挥发物，得到吸收液3L；
步骤三、将步骤二所制备的吸收液进行加热浓缩，体积减小至1L后，加入去离子水至原体积继续浓缩。反复浓缩5次后，所得浓缩液1L、酸度0.3mol/L。将浓缩液进行过滤，收集滤液；
步骤四、热态下向步骤三所制备的滤液中加入浓度为2.5mol/L的氢氧化钠溶液，调整滤液的pH值至14，溶液温度保持90℃，反应2小时，再次进行过滤，收集到富含铝酸钠的滤液；
步骤五、从步骤四所制备的富含铝酸钠的滤液中用焙烧法提取铝或氧化铝产品。
本实施例的实验结果数据如表3所示。
表3
实例3
一种从含铝废料中提取铝的方法，按照实例2中步骤，不添加碱金属氯化物进行实施。本实施例的实验结果数据如表4所示。
表4
相比实例2，不添加碱金属氯化物，氯化过程中氯离子浓度降低，导致氯化效率下降，使铝的提取率有明显降低。

Claims (8)

1.一种从含铝废料中提取铝的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一、将含铝废料、活性炭及碱金属氯化物分别进行破碎至粒度为80-100目，并混合均匀；
步骤二、将步骤一中混合均匀的物料加入容器中，在高温下将物料置于氯气流中进行氯化反应，同时用稀盐酸吸收挥发物，得到吸收液；
步骤三、将步骤二所制备的吸收液进行加热、浓缩，当体积缩小后向其中补入去离子水，反复本步骤3-5次，以缩小吸收液的体积、降低酸度，而后降温过滤并收集滤液；
步骤四、热态下向步骤三所制备的滤液中加入氢氧化钠溶液，调整滤液的pH值至12-14，溶液温度保持85-90℃，反应1-2小时，再次进行过滤，收集到富含铝酸钠的滤液；
步骤五、从步骤四所制备的富含铝酸钠的滤液中用拜耳法或焙烧法或联合法中的一种方法提取铝或氧化铝产品。
2.根据权利要求1所述的一种从含铝废料中提取铝的方法，其特征在于：所述步骤一中所述含铝废料为铝加工生产中产生的废弃余料或回收的废杂铝或者有色冶炼渣、废催化剂等含铝废料。
3.根据权利要求1所述的一种从含铝废料中提取铝的方法，其特征在于：所述步骤一中碱金属氯化物为氯化钠或氯化钾中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种从含铝废料中提取铝的方法，其特征在于：所述步骤一中活性炭、碱金属氯化物的加入质量分别为含铝废料中的铝质量的1.0-1.5倍、0.5-1.0倍。
5.根据权利要求1所述的一种从含铝废料中提取铝的方法，其特征在于：所述步骤二中混合物料在500-600℃的温度下置于氯气中进行氯化反应的时间为3-4小时。
6.根据权利要求1所述的一种从含铝废料中提取铝的方法，其特征在于：所述步骤二中稀盐酸吸收液的摩尔浓度为2-3mol/L。
7.根据权利要求1所述的一种从含铝废料中提取铝的方法，其特征在于：所述步骤三中浓缩前后吸收液的体积比为3:1-4:1，浓缩后滤液的酸度为0.3-0.5mol/L。
8.根据权利要求1所述的一种从含铝废料中提取铝的方法，其特征在于：所述步骤三中加入的所述氢氧化钠溶液浓度为1-2.5mol/L。
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