CN108615960A - 采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法 - Google Patents

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CN108615960A CN201810358591.8A CN201810358591A CN108615960A CN 108615960 A CN108615960 A CN 108615960A CN 201810358591 A CN201810358591 A CN 201810358591A CN 108615960 A CN108615960 A CN 108615960A
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    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/46—Purification of aluminium oxide, aluminium hydroxide or aluminates

Abstract

一种采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，将附着在废弃铝材上的非铝材料进行拆解去除、分类；将同一分类的废弃铝材放入冶炼炉中，至其熔化；再按所需铝燃料成分，加入相适应的合金元素，充分搅拌混合均匀，保温后浇注到模具中，制成铝燃料铸锭、制成发电所需形状的铝燃料；将所述铝燃料作为负极放入铝燃料电池系统，启动铝燃料电池发电，铝燃料电池系统的电解液中生成氢氧化铝；将铝燃料电池系统电解液中的氢氧化铝进行分离、清洗和干燥，生产出氢氧化铝。将废弃铝材变废为宝，彻底解决了大量废弃铝材对环境的污染，实现铝资源的可持续发展。

Description

采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法
技术领域
本发明属于环保领域，特别涉及一种将废弃铝材转变为粒径均匀的高纯度氢氧化铝的新技术。
背景技术
铝及铝合金由于其密度小、比强度高、导电性好、耐腐蚀性和抗氧化性好、易于加工等特点，被广泛应用于工业和日常生活领域。随着中国经济的快速发展，中国铝及铝合金产量突飞猛进，铝及铝合金的消费量也急速增加，随之带来的是数量巨大的废弃铝。由于废弃铝难以再重新冶炼为高质量的导电铝材及结构铝合金产品，日积月累的废弃铝不仅带来了严重的环境污染，用废弃铝重新冶炼而成的劣质铝材也大大降低了铝材的应用价值，这无疑是铝资源的严重浪费。此外，对铝制产品需求量的快速增加以及对铝资源的持续性大量开采，导致铝资源已经趋于贫瘠。大力发展高质量的废弃铝再生产业，对实现低碳经济及可循环经济发展具有重要意义。
氢氧化铝作为无机阻燃添加剂有着广泛的应用。此外，还可用作人造大理石原料以及药用辅料等。目前，氢氧化铝的工业制造方法包括：1）拜耳法。用一定温度的氢氧化钠溶液将铝土矿中的氧化铝溶出，得到铝酸钠溶液。溶液与残渣（赤泥）分离后，降低温度，加入氢氧化铝作晶种，经长时间搅拌，铝酸钠分解析出氢氧化铝；2）碱石灰烧结法。将铝土矿、碳酸钠和石灰按一定比例混合配料，在回转窑内烧结成由铝酸钠、铁酸钠、硅酸钙和钛酸钠组成的熟料。然后用稀碱溶液将熟料中的铝酸钠溶出。如果溶出条件控制适当，硅酸钙就不会大量地与铝酸钠溶液发生反应，而与钛酸钙等形成赤泥排出。由熟料中溶出的铝酸钠溶液经过专门的脱硅过程，形成水合铝硅酸钠（称为钠硅渣）或水化石榴石，提纯溶液。把二氧化碳气体通入精制铝酸钠溶液，加入晶种搅拌，得到氢氧化铝；3）拜尔-烧结联合法。上述方法制造的氢氧化铝往往纯度低，而且粒径很不均匀。此外，上述氢氧化铝的制造过程不仅能耗大，还污染环境。
铝燃料电池具有比能量高、比功率大、安全环保的特点，是一种绿色高能的金属燃料电池，在移动电站、通信基站、电动汽车等领域有着重要应用。铝燃料电池由铝合金负极、空气电极正极、电解液、电池腔体及相关附属部件构成。铝燃料电池放电过程中，负极铝合金不断失去电子溶解为Al3+进入电解液，空气中的氧气在空气电极正极与电解液的界面处得电子后与电解液中的H+结合为OH-进入电解液，电池对外输出电能的同时，电解液中的Al3 +与OH-结合生成Al(OH)3沉淀。因此，铝合金负极材料就是铝燃料电池的铝燃料。铝燃料电池对外发电的同时，也将铝燃料转变为氢氧化铝。目前，铝燃料电池中的铝燃料都是通过冶炼的方法，采用高纯铝（纯度99.99 %wt）或者工业级纯铝（纯度99.5%wt），通过添加合金元素冶炼而成。高纯铝（99.99% wt）及工业级纯铝（99.5%wt）价格高，造成铝燃料的制造成本也高。
发明内容
为了将废弃铝材变废为宝，为了解决废弃铝材对环境的污染，为了解决现有氢氧化铝生产技术高能耗高污染以及产品质量不高的问题，本发明提出了一种用废弃铝材生产高质量氢氧化铝的方法，且该方法在生产高质量氢氧化铝的同时还对外输送电能。
本发明提出的一种用废弃铝材生产高质量氢氧化铝的方法，是采用冶金的方法先把废弃铝材冶炼成铝燃料，将铝燃料作为负极放入铝燃料电池中，利用铝燃料电池的放电过程生产氢氧化铝。具体实施步骤如下：
对废弃铝材的预处理：将附着在所述废弃铝材上的非铝材料进行拆解去除;
将预处理后的废弃铝材按照铝及铝合金的成分进行分类；
将同一分类的废弃铝材放入冶炼炉中，升温至一定温度后保温使废弃铝材熔化；再按所需铝燃料成分，加入相适应的合金元素，充分搅拌混合均匀，保温一定时间后浇注到模具中，制成铝燃料铸锭；
将所述铝燃料铸锭压制成铝燃料电池系统所需形状的铝燃料；
将所述铝燃料作为负极放入铝燃料电池系统，将铝燃料电池系统的正极和负极与外电路接通，启动铝燃料电池系统发电的同时，铝燃料电池系统的电解液中生成氢氧化铝；
采用线下分离或者在线分离的方法将铝燃料电池系统电解液中的氢氧化铝与电解液分离；
将分离出的氢氧化铝进行清洗、干燥，生产出高质量的氢氧化铝。
所述非铝材料包括建筑材料、高分子材料、非铝金属材料、油污和涂料。
废弃铝材的种类包括：工业纯铝、Al-Cu合金、Al-Mn合金、Al-Si合金、Al-Mg合金、Al-Li合金、Al-Re合金、Al-Mg-Si合金、Al-Cu-Mg合金、Al-Si-Cu合金、Al-Mg-Si-Cu合金、Al-Zn-Mg-Cu合金和Al-Si-Mg -Cu-Ni合金。
所述冶炼过程中还可加入防止氧化的覆盖剂。
所述废弃铝材放入冶炼炉中冶炼时，还可通入惰性气体形成保护层。
所述冶炼炉内的温度控制在670℃~850℃的温度范围。
所述“保温后浇注到模具”是保温3至20分钟后进行浇注。
还可将压制成型的铝燃料进行热处理；热处理温度控制在150℃-450℃的温度范围; 热处理时的保温时间控制在1-24小时的范围; 热处理温度越高，保温时间越短；热处理过程可向热处理炉内通入惰性气体防止氧化。
所述覆盖剂为氯盐和/或氟盐；所述氯盐包括NaCl和KCl；所述氟盐包括NaF和Na3AlF6。
所加入的惰性气体是氮气或者氩气。
所述在线分离，是铝燃料电池系统中的电池腔体内的电解液在循环泵的作用下被泵入分离装置，分离装置将电解液中的氢氧化铝分离出来，分离氢氧化铝后的电解液再在循环泵的作用下流回电池腔体内；在循环泵的作用下，电解液在电池腔体内和分离装置之间持续循环，电池腔体内持续地生产氢氧化铝，铝燃料电池系统持续地对外输出电能，分离装置持续地分离电解液中的氢氧化铝；分离装置为沉降器或者离心分离器。
所述氢氧化铝的清洗，是用液体进行清洗，以去除残留在氢氧化铝中的电解液及杂质；所述液体包括蒸馏水或者自来水。
所述氢氧化铝的干燥，是将清洗后的氢氧化铝放入烘箱中，在50℃-500℃的温度范围内保温至去除其中的水分后，冷却到室温。
与现有技术相比，本发明的优势在于提出了一种用废弃铝材生产高质量氢氧化铝的新技术。与现有技术制造的氢氧化铝相比，采用本发明技术制造的氢氧化铝粒径均匀、纯度高，是高质量的氢氧化铝材料。此外，采用本发明技术制造氢氧化铝的同时，还同时对外输出电能。本发明技术不仅实现了废弃铝材的高效利用，而且将废弃铝材变废为宝，彻底解决了大量废弃铝材对环境的污染，实现铝资源的可持续发展。
说明附图
图1 本发明优选实施例中单体铝燃料电池结构示意图
图2 本发明优选实施例中由多个单体铝燃料电池构成铝燃料电池电堆的结构示意图
图3 本发明优选实施例中铝燃料电池系统的结构示意图
图4本发明优选实施例中设置有分离装置的铝燃料电池系统结构示意图
图5 采用本发明制造氢氧化铝粉体的粒径分析结果
图6 本发明制造氢氧化铝粉体的XRD衍射谱图
图中：
1-导线；2-铝燃料负极；3-空气电极正极；4-电解液；5-电池腔体；6-单体铝燃料电池；7-储液槽；8-液流管道；9-循环泵；10-分离装置；11-铝燃料电池电堆。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：废弃铝的预处理
采用拆除的方法，或者低温煅烧的方法，或者化学浸泡的方法，将回收的废弃铝材进行分选和拆解，去除附着在废铝上的非铝物质，包括建筑材料、高分子材料、非铝金属材料、油污和涂料等。将废铝表面清洗干净，成为可以投入到冶炼炉中冶炼铝燃料的原料。
实施例2：废弃铝的分类方法
按照废弃铝的化学成分，将经过预处理的废弃铝材进行分类。废弃铝材的分类包括以下几种：工业纯铝、Al-Cu合金、Al-Mn合金、Al-Si合金、Al-Mg合金、Al-Mg-Si合金、Al -Cu-Mg合金、Al-Mg-Si-Cu合金、Al -Si-Cu合金、Al -Si-Mg -Cu合金、Al -Si-Mg -Cu-Ni合金、Al-Zn-Mg-Cu合金、Al-Li合金、Al-Re合金，等。
实施例3：单体铝燃料电池、铝燃料电池电堆及铝燃料电池系统
如图1所示，构建一个单体铝燃料电池6，包括电池腔体5、安装在单体铝燃料电池腔体5壳壁上的空气电极正极3、容置于电腔体5内的电解液4及铝燃料负极2。
如图2所示，本例中铝燃料电池电堆11由多个单体铝燃料电池6经导线1电串联而成。显然，多个铝燃料电池电堆之间还可以以电串联或者电并联的方式组成更大的铝燃料电池电堆11。
如图3所示，本例中的铝燃料电池系统包括铝燃料电池电堆11、液流管道8、循环泵9和储液槽7；所述铝燃料电池电堆11中的各电池腔体5内的电解液在循环泵9的作用下经液流管道8流入储液槽7，之后电解液再由储液槽7流回入各电池腔体5。
如图4所示，在图3所示的铝燃料电池系统中设置了分离装置10；所述铝燃料电池电堆11中各电池腔体5内的电解液在循环泵9的作用下经液流管道8流入储液槽7内，之后再被泵入分离装置10，分离装置10将电解液中的氢氧化铝分离出来，分离后的电解液经液流管道8再流回各电池腔体5；在循环泵的作用下，电解液在电池腔体内和分离装置之间持续循环，电池腔体内持续地生产氢氧化铝，铝燃料电池系统持续地对外输出电能，分离装置持续地分离电解液中的氢氧化铝，从而实现电解液中氢氧化铝沉淀物的在线分离，进一步提高氢氧化铝的生产效率。
实施例4：用废弃工业纯铝冶炼铝燃料，放入铝燃料电池系统中生产氢氧化铝的方法
将经过预处理后分类得到的所需量的废弃工业纯铝放入冶炼炉中，升温到670℃温度后保温25分钟使其熔化。将NaCl和KCl的混合物作为覆盖剂加入冶炼炉中。所加入覆盖剂的量需保证其熔化后能够均匀覆盖住整个熔融态铝的表面。按照表1的合金成分，分别将所需量的Mg和Hg加入冶炼炉中的熔融态铝中，充分搅拌使其混合均匀。再保温3分钟后扒渣出炉，进行浇铸，将其浇铸到模具中，得到铝燃料铸锭。
表1 用废弃工业纯铝冶炼铝燃料的合金成分
将铝燃料铸锭从模具中取出，去除铸锭端头的不纯部分后，将铝锭放在辊压机上进行多次滚压，滚压至所需厚度的板材后，切割成铝燃料电池所需形状的铝燃料。
将用废弃工业纯铝冶炼的上述铝燃料作为负极，放入图3所示铝燃料电池系统中。将铝燃料电池系统的正极和负极与外电路接通，启动铝燃料电池系统，电解液中开始生成氢氧化铝，铝燃料电池系统同时对外输出电能。当电解液中生成的氢氧化铝浓度达到需要浓度时，停止循环泵，停止电解液循环，取出储液槽中的电解液。在储液槽中加入新的电解液，启动循环泵，循环电解液。采用线下分离的方法，将取出的电解液中的氢氧化铝沉淀物与电解液分离后，用蒸馏水多次清洗沉淀物后，将沉淀物放入80℃的烘箱中，保温一定时间将其烘干，得到氢氧化铝粉体。
实施例5：用废弃Al-Si合金冶炼铝燃料放入铝燃料电池中生产氢氧化铝的方法
将经过预处理后分类得到的所需量废弃Al-Si合金放入冶炼炉中，升温到780℃保温20分钟使其熔化。向冶炼炉中通入氩气形成稳定的惰性气体保护层，以减少冶炼过程中的烧损。按照表2的合金成分，分别将所需量的Ga、Sn、S和Mg加入冶炼炉中的熔融态铝中，充分搅拌使其混合均匀。再保温15分钟后扒渣出炉，进行浇铸，将其浇铸到模具中，得到铝燃料铸锭，同时停止通入氩气。
表2 用废弃Al-Si合金冶炼铝燃料的合金成分
将铝燃料铸锭从模具中取出，去除铸锭端头的不纯部分后，将其放在辊压机上进行多次滚压，滚压至所需厚度的板材后，切割成铝燃料电池所需形状的铝燃料。
将用废弃Al-Si合金冶炼后制备的上述铝燃料作为负极，放入图4所示铝燃料电池系统中。将铝燃料电池系统的正极和负极与外电路接通，启动铝燃料电池系统，电解液中开始生成氢氧化铝，铝燃料电池系统同时对外输出电能，分离装置在线分离出电解液中的氢氧化铝沉淀。将分离出的氢氧化铝沉淀物用蒸馏水多次清洗沉淀物后，将沉淀物放入50℃度的烘箱中，保温一定时间将其烘干，得到氢氧化铝。图5为制造氢氧化铝粉体的粒度分析结果。可以看出，采用本发明制造氢氧化铝的平均粒径为0.9微米，粒径分布范围很窄，表明粒径均匀。图6为制造氢氧化铝粉体的X射线衍射分析图谱。可以看出，测试谱图与氢氧化铝的粉末标准衍射谱图吻合得很好，且没有明显的杂峰，表明制造的氢氧化铝粉体纯度高。
实施例6：用废弃Al-Mg合金冶炼铝燃料放入铝燃料电池中生产氢氧化铝的方法
将经过预处理后分类得到的所需量废弃Al-Mg合金放入冶炼炉中，升温到800℃保温20分钟使其熔化。向冶炼炉中加入NaCl和NaF的混合物作为覆盖剂对铝熔体进行保护，加入覆盖剂的量需保证其熔化后能够均匀覆盖住整个熔融铝的表面。向冶炼炉中通入适量的氮气形成稳定的惰性气体保护层，以减少冶炼过程中的烧损。按照表3的合金成分，分别将所需量的Ga、Mn和In加入冶炼炉中的熔融铝中，充分搅拌使其混合均匀。再保温8分钟后扒渣出炉，进行浇铸，将其浇铸到模具中，得到铝燃料铸锭，同时停止通入氮气。
表3 用废弃Al-Mg合金冶炼铝燃料的合金成分
将铝燃料铸锭从模具中取出，去除铸锭端头的不纯部分后，将其放在辊压机上进行多次滚压，滚压至所需厚度的板材后，切割成放电所需形状的铝燃料。将成型后的铝燃料放入热处理炉中，向炉内通入氮气，升温至250℃保温10h，之后随炉冷却到室温，停止氮气通入。
将用废弃Al-Mg合金冶炼后制备的上述铝燃料作为负极，放入图4所示铝燃料电池系统中。将铝燃料电池系统的正极和负极与外电路接通，启动铝燃料电池系统，电解液中开始生成氢氧化铝，铝燃料电池系统同时对外输出电能，分离装置在线分离出电解液中的氢氧化铝沉淀。将分离出的氢氧化铝沉淀物用蒸馏水多次清洗后，将沉淀物放入150℃的烘箱中，保温一定时间将其烘干，得到氢氧化铝粉体材料。
实施例6：用废弃Al-Mg-Si合金冶炼铝燃料放入铝燃料电池中生产氢氧化铝的方法
将经过预处理后分类得到的所需量废弃Al-Mg-Si合金放入冶炼炉中，升温到760℃保温15分钟使其熔化。加入NaCl和NaF的混合物作为覆盖剂对铝熔体进行保护，加入覆盖剂的量需保证其熔化后能够均匀覆盖住整个熔融态铝的表面。按照表4的合金成分，分别将所需量的Ga、Sn和Hg加入冶炼炉中的熔融铝中，充分搅拌使其混合均匀。再保温20分钟后扒渣出炉，进行浇铸，将其浇铸到模具中。
表4 用废弃Al-Mg-Si合金冶炼铝燃料的合金成分
将铝燃料铸锭从模具中取出，去除铸锭端头的不纯部分后，将其放在辊压机上进行多次滚压，滚压至所需厚度的板材后，切割成铝燃料电池所需形状的铝燃料。
将用废弃Al-Mg-Si合金冶炼制备的上述铝燃料作为负极，放入图4所示铝燃料电池中。将铝燃料电池系统的正极和负极与外电路接通，启动铝燃料电池系统，电解液中开始生成氢氧化铝，铝燃料电池系统同时对外输出电能，分离装置在线分离出电解液中的氢氧化铝沉淀。将分离出的氢氧化铝沉淀物用自来水多次清洗后，将沉淀物放入100℃的烘箱中，保温一定时间将其烘干，得到氢氧化铝粉体材料。
实施例7：用废弃Al-Mg-Si-Cu合金冶炼铝燃料放入铝燃料电池中生产氢氧化铝的方法
将经过预处理后分类得到的所需量废弃Al-Mg-Si-Cu合金放入冶炼炉中，升温到850℃保温15分钟使其熔化。加入NaCl和KCl的混合物作为覆盖剂对铝熔体进行保护，加入覆盖剂的量需保证其熔化后能够均匀覆盖住整个熔融态铝的表面。向冶炼炉中通入适量的氮气形成稳定的惰性气体保护层，以减少冶炼过程中的烧损。按照表5的合金成分，分别将所需量的Ga、Sn和S加入冶炼炉中的熔融态铝中，充分搅拌使其混合均匀。再保温15分钟后扒渣出炉，进行浇铸，将其浇铸到模具中，得到铝燃料铸锭。停止通入氮气。
表5 用废弃Al-Mg-Si-Cu合金冶炼铝燃料的合金成分
将铝燃料铸锭从模具中取出，去除铸锭端头的不纯部分后，将其放在辊压机上进行多次滚压，滚压至所需厚度的板材后，切割成铝燃料电池所需形状的铝燃料。
将用废弃Al-Mg-Si-Cu合金冶炼制备的上述铝燃料作为负极，放入图4所示铝燃料电池系统中。将铝燃料电池系统的正极和负极与外电路接通，启动铝燃料电池系统，电解液中开始生成氢氧化铝，铝燃料电池系统同时对外输出电能，分离装置在线分离出电解液中的氢氧化铝沉淀。将分离出的氢氧化铝沉淀物用蒸馏水多次清洗后，将沉淀物放入70℃的烘箱中，保温一定时间将其烘干，得到氢氧化铝粉体材料。
实施例8：用废弃Al-Si-Mg-Cu-Ni合金冶炼铝燃料放入铝燃料电池中生产氢氧化铝的方法
将经过预处理后分类得到的所需量废弃Al-Si-Mg-Cu-Ni合金放入冶炼炉中，升温到720℃保温10分钟使其熔化。向冶炼炉中加入NaCl和KCl的混合物作为覆盖剂对铝熔体进行保护，加入覆盖剂的量需保证其熔化后能够均匀覆盖住整个熔融铝的表面。按照表6的合金成分，分别将所需量的Ga和Sn加入冶炼炉中的熔融铝中，充分搅拌使其混合均匀。再保温10分钟后扒渣出炉，进行浇铸，将其浇铸到模具中，得到铝燃料铸锭。
表6 用废弃Al-Si-Mg-Cu-Ni合金冶炼铝燃料的合金成分
将铝燃料铸锭从模具中取出，去除铸锭端头的不纯部分后，将其放在辊压机上进行多次滚压，滚压至所需厚度的板材后，切割成放电所需形状的铝燃料。将成型后的铝燃料放入热处理炉中，升温至200℃保温10h，之后随炉冷却到室温。
将用废弃Al-Si-Mg-Cu-Ni合金冶炼出的铝燃料作为负极，放入图4所示的铝燃料电池系统中。将铝燃料电池系统的正极和负极与外电路接通，启动铝燃料电池系统，电解液中开始生成氢氧化铝，铝燃料电池系统同时对外输出电能，分离装置在线分离出电解液中的氢氧化铝沉淀。将分离出的氢氧化铝沉淀物用蒸馏水多次清洗后，将沉淀物放入100℃的烘箱中，保温一定时间将其烘干，得到氢氧化铝。
本发明公开的技术方案是将废弃铝材转变为铝燃料、放入铝燃料电池中生产氢氧化铝粉体。在生产氢氧化铝粉体的过程中，铝燃料电池还同时对外输出电能。采用本发明提出的用废弃铝生产氢氧化铝的技术方案，是在铝及铝合金完成了作为结构铝材、导电铝材等功能变为废弃铝材之后，用废弃铝材制造氢氧化铝。本技术方案不仅实现了铝资源的高效利用，而且将废弃铝材变废为宝，彻底解决了大量废弃铝对环境的污染，而且本技术方案还降低了铝燃料电池的生产和运行成本。

Claims (15)

1.一种采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，包括实施如下步骤：
对废弃铝材的预处理：将附着在所述废弃铝材上的非铝材料进行拆解去除;
将预处理后废弃铝材按照铝及铝合金的成分进行分类；
将同一分类的废弃铝材放入冶炼炉中，升温至废弃铝材完全熔化；再按所需铝燃料成分，加入相适应的合金元素，充分搅拌混合均匀，保温后浇注到模具中，制成铝燃料铸锭；
将所述铝燃料铸锭压制成铝燃料电池系统所需形状的铝燃料；
将所述铝燃料作为负极放入铝燃料电池系统，将铝燃料电池系统的正极和负极与外电路接通，启动铝燃料电池系统发电，同时，所述铝燃料电池系统的电解液中生成氢氧化铝；
将铝燃料电池系统电解液中的氢氧化铝与电解液分离；
将分离出的氢氧化铝进行清洗和干燥，生产出氢氧化铝。
2.按照权利要求1所述的采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，其特征在于：
所述非铝材料包括建筑材料、高分子材料、非铝金属材料、油污和涂料。
3.按照权利要求1所述的采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，其特征在于：
废弃铝材的种类包括工业纯铝、Al-Cu合金、Al-Mn合金、Al-Si合金、Al-Mg合金、Al-Li合金、Al-Re合金、Al-Mg-Si合金、Al-Cu-Mg合金、Al -Si-Cu合金、Al-Mg-Si-Cu合金、Al-Zn-Mg-Cu合金和Al-Si-Mg -Cu-Ni合金。
4.按照权利要求1所述的采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，其特征在于：
所述将废弃铝材放入冶炼炉中冶炼过程中，还加入防止氧化的覆盖剂。
5.按照权利要求1所述的采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，其特征在于：
所述将废弃铝材放入冶炼炉中冶炼过程中，还向炉内通入惰性气体形成保护层。
6.按照权利要求1所述的采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，其特征在于：
所述冶炼炉内的温度控制在670℃~850℃的温度范围。
7.按照权利要求1所述的采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，其特征在于：
所述“保温后浇注到模具”是保温3至20分钟后进行浇注。
8.按照权利要求1所述的采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，其特征在于：
还将压制成型的铝燃料进行热处理；所述热处理温度控制在150℃-450℃的温度范围;热处理时的保温时间控制在1-24小时的范围; 热处理温度越高，保温时间越短；热处理过程可向热处理炉内通入惰性气体防止氧化。
9.按照权利要求1所述的采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，其特征在于：
将铝燃料电池系统电解液中的氢氧化铝与电解液分离的方法包括在线分离或线下分离。
10.按照权利要求1所述的采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，其特征在于：
所述氢氧化铝的清洗，是用液体进行清洗，以去除残留在氢氧化铝中的电解液及杂质；所述液体包括蒸馏水或者自来水。
11.按照权利要求1所述的采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，其特征在于：
所述氢氧化铝的干燥，是将清洗后的氢氧化铝放入烘箱中，在50℃-500℃的温度范围内保温至去除其中的水分后，冷却到室温。
12.按照权利要求4所述的采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，其特征在于：
所述覆盖剂为氯盐和/或氟盐；所述氯盐包括NaCl和KCl；所述氟盐包括NaF和Na3AlF6。
13.按照权利要求5或8所述的采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，其特征在于：
所通入的惰性气体是氮气或者氩气。
14.按照权利要求9所述的采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，其特征在于：
所述在线分离，是铝燃料电池系统中的电池腔体（5）内的电解液在循环泵（9）的作用下被泵入分离装置（10），分离装置（10）将电解液中的氢氧化铝分离出来，分离氢氧化铝后的电解液再在循环泵（9）的作用下流回电池腔体（5）；在循环泵的作用下，电解液在电池腔体内和分离装置之间持续循环，电池腔体内持续地生产氢氧化铝，铝燃料电池系统持续地对外输出电能，分离装置持续地分离电解液中的氢氧化铝。
15.按照权利要求14所述的采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，其特征在于：
所述分离装置（10）包括沉降器或离心分离器。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019201071A1 (zh) * 2018-04-20 2019-10-24 东深金属燃料动力实验室有限责任公司 将废弃铝材转变为铝燃料用于发电的方法
WO2019201070A1 (zh) * 2018-04-20 2019-10-24 东深金属燃料动力实验室有限责任公司 采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法
CN110729500A (zh) * 2019-10-25 2020-01-24 北京机械设备研究所 一种金属燃料电池反应产物分离系统及分离方法
CN111952695A (zh) * 2020-08-20 2020-11-17 黄宗洪 一种偏铝酸盐/氢氧化铝制备设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0417637A (ja) * 1990-05-09 1992-01-22 Furukawa Alum Co Ltd アルミニウム合金制振材料およびその製造方法
CN101381814A (zh) * 2008-09-28 2009-03-11 姚仁祥 废铝回收制备稀土铝硅合金的方法及其稀土铝硅合金
CN102121073A (zh) * 2011-01-11 2011-07-13 中南大学 一种稀土铝合金电极材料的制备方法
CN102140579A (zh) * 2011-01-27 2011-08-03 袁晓东 再生铝低温浸没式熔化工艺方法
CN103146924A (zh) * 2013-03-18 2013-06-12 天津立中合金集团有限公司 一种再生铝生产过程中多级除杂精炼方法
CN103614561A (zh) * 2013-12-05 2014-03-05 安徽省金盈铝业有限公司 一种废铝冶炼直接加以利用的节能降耗工艺
CN105420747A (zh) * 2015-11-25 2016-03-23 德阳东深铝空动力实验室有限责任公司 用铝-空气电池放电过程制造粒径均匀高纯氢氧化铝方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102021349A (zh) * 2010-12-02 2011-04-20 亳州市正和铝业有限公司 再生铝生产工艺
WO2014073410A1 (ja) * 2012-11-06 2014-05-15 シャープ株式会社 金属空気電池
CN105057679B (zh) * 2015-09-14 2017-01-18 太原理工大学 一种铝空气电池铝合金阳极金属板的制备方法
CN106011513B (zh) * 2016-07-28 2018-07-17 张彦才 一种铝或铝合金熔炼覆盖剂及其制备方法
CN106756665A (zh) * 2016-11-28 2017-05-31 云南冶金集团创能铝空气电池股份有限公司 铝合金、制备方法以及用途
CN108615960A (zh) * 2018-04-20 2018-10-02 东深金属燃料动力实验室有限责任公司 采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0417637A (ja) * 1990-05-09 1992-01-22 Furukawa Alum Co Ltd アルミニウム合金制振材料およびその製造方法
CN101381814A (zh) * 2008-09-28 2009-03-11 姚仁祥 废铝回收制备稀土铝硅合金的方法及其稀土铝硅合金
CN102121073A (zh) * 2011-01-11 2011-07-13 中南大学 一种稀土铝合金电极材料的制备方法
CN102140579A (zh) * 2011-01-27 2011-08-03 袁晓东 再生铝低温浸没式熔化工艺方法
CN103146924A (zh) * 2013-03-18 2013-06-12 天津立中合金集团有限公司 一种再生铝生产过程中多级除杂精炼方法
CN103614561A (zh) * 2013-12-05 2014-03-05 安徽省金盈铝业有限公司 一种废铝冶炼直接加以利用的节能降耗工艺
CN105420747A (zh) * 2015-11-25 2016-03-23 德阳东深铝空动力实验室有限责任公司 用铝-空气电池放电过程制造粒径均匀高纯氢氧化铝方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国有色金属工业协会主编: "《中国再生有色金属》", 31 January 2013 *
唐代明主编: "《金属材料学》", 30 June 2014 *
机械制造工艺材料技术手册编写组编: "《机械制造工艺材料技术手册 （上册）》", 31 December 1992 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019201071A1 (zh) * 2018-04-20 2019-10-24 东深金属燃料动力实验室有限责任公司 将废弃铝材转变为铝燃料用于发电的方法
WO2019201070A1 (zh) * 2018-04-20 2019-10-24 东深金属燃料动力实验室有限责任公司 采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法
CN110729500A (zh) * 2019-10-25 2020-01-24 北京机械设备研究所 一种金属燃料电池反应产物分离系统及分离方法
CN110729500B (zh) * 2019-10-25 2021-02-09 北京机械设备研究所 一种金属燃料电池反应产物分离系统及分离方法
CN111952695A (zh) * 2020-08-20 2020-11-17 黄宗洪 一种偏铝酸盐/氢氧化铝制备设备

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