CN109182769B - 一种铝灰处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属冶炼技术领域，特别涉及一种铝灰处理方法，其能够显著降低回收的铝料及最终的废弃物中氟元素的含量，并提高回收物中铝的含量。其主要工艺步骤包括S1：以碾碎的水葫芦粉末作为碳源，培养变形链球菌；S2：将铝灰倒入含有大量变形链球菌的培养池中，搅拌均匀后，利用变形链球菌对铝灰进行处理；S3：将处理后的铝灰捞出，沥干，并放入回转炉内进行炒灰作业；S4：倒出回转炉内的铝水，并向其中加入咪咪铝，搅拌均匀；S5：再次倒出铝水，铝水冷却得到渣锭；S6：回转炉内剩余的灰渣转入冷灰桶内冷却；S7：开启冷灰桶内的球磨机；S8：开启磁选机，将冷灰桶内的物料按照细灰、咪咪铝和大块铝渣分类收集。

Description

一种铝灰处理方法
技术领域
本发明属于金属冶炼技术领域，特别涉及一种铝灰处理方法。
背景技术
铝灰又称铝渣，是铝工业主要的副产物，产生于铝发生熔融的工序，主要是冶炼过程中的精炼剂及一些不纯混合金属的结渣，还有一定的铝。
铝灰主要由金属铝单质、氧化铝、氮化铝、硅及氧化硅、氯化钠及氟化物等混合组成，其中铝元素的含量高达40％，同时还有氟、氯、钠、硅等元素，具有较大的回收利用价值。以往，人们把铝渣看作废渣而堆弃，此举不仅造成铝资源浪费还会带来环境问题，特别是氟等元素对水质产生较大的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝灰处理方法，其能够显著降低回收的铝料及最终的废弃物中氟元素的含量，并提高回收物中铝的含量。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种铝灰处理方法，包括以下步骤：
S1：以碾碎的水葫芦粉末作为碳源，培养变形链球菌ua159；
S2：将铝灰倒入含有大量变形链球菌的培养池中，搅拌均匀后，利用变形链球菌对铝灰进行处理；
S3：将处理后的铝灰捞出，沥干，并放入回转炉内进行炒灰作业；
S4：倒出回转炉内的铝水，并向其中加入咪咪铝，搅拌均匀；
S5：再次倒出铝水，铝水冷却得到渣锭；
S6：回转炉内剩余的灰渣转入冷灰桶内冷却；
S7：开启冷灰桶内的球磨机；
S8：开启磁选机，将冷灰桶内的物料按照细灰、咪咪铝和大块铝渣分类收集。
进一步的，在S2步骤中向培养池内加入硫酸钠。
进一步的，S2步骤中先将铝灰浸入硫酸钠溶液中进行预处理，之后，再将其倒入含有大量变形链球菌的培养池中。
进一步的，S3步骤中，炒灰作业时，回转炉内温度在900-1200℃。
进一步的，咪咪铝与铝灰的干重比为1:10-15。
进一步的，S3步骤中进行炒灰作业时，当回转炉内冒出白色烟时，启动回转炉，利用炉底熄渣盖住火种渣，并停止转炉；利用渣耙将炉内物料搅拌均匀，并继续升温；待回转炉内冒出白色烟、红色光时，开启回转炉，用渣耙搅拌，灰渣呈暗红色平行状时停止转炉，并进行下一步作业。
进一步的，S4步骤中，加入咪咪铝后搅拌时间为3-8min。
本发明的有益效果是：
1.本发明在对铝渣进行炒灰前，将其放入含有大量变形链球菌的培养池中进行处理，变形链球菌能够将铝渣内及溶解在液体培养环境中的部分氟化物摄入菌体内，减小铝渣中氟元素的含量，从而减小铝渣对环境的污染。与同日申请的另外一篇申请文件中的技术方案相比，本申请文件中对所使用的菌种进行了更换，虽然处理效果相差不大，但是，对于铝灰的处理均达到了较好的效果。
2.水葫芦作为一种浮水植物，在长江上泛滥，甚至影响长江航道上船只的运行。利用水葫芦碾磨的粉末作为变形链球菌的碳源来培养变形链球菌，不仅能够解决水葫芦泛滥的问题，同时，利用培养的细菌对铝渣处理，减小环境污染的问题。
3.从实验结果判断，利用硫酸钠对铝渣进行预处理，之后再利用微生物处理，使得处理后氟元素的含量比未使用硫酸钠处理的含量要大幅度减小，以及部分重金属的含量也有所下降，特别是将硫酸钠直接加入至变形链球菌的培养池中的技术方案，推测是由于硫酸钠与水葫芦中的纤维素、半纤维素及木质纤维素等构成了类硫酸盐型阳离子交换树脂的物质，促成了对铝渣中重金属元素的吸附，从而进一步提高了铝的回收率。
4.在炒灰作业的过程中，仅通过对回转炉内烟雾颜色及光的颜色进行判断，来控制搅拌作业及回转炉的转动，能够较好的避免回转炉内烧渣现象的发生，控制铝渣的熔炼，无需借助其他检测工具进行危险检测作业。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种铝灰处理方法，具体工艺步骤如下各实施例。
实施例1
S1：以碾碎的水葫芦粉末作为碳源，玉米粉为氮源，培养变形链球菌ua159，其中水葫芦粉与玉米粉的质量比为1:1，培养温度为20℃。
S2：将铝灰倒入含有大量变形链球菌的培养池中，并向其中加入硫酸钠，硫酸钠与铝灰的质量比为1:30，搅拌均匀后，利用变形链球菌对铝灰处理15小时。
S3：将处理后的铝灰捞出，沥干，进行炒灰作业。利用渣斗将沥干后的铝灰缓慢倒入回转炉内，炉口下方放置接铝水用锅，开启收尘器。用渣耙将火种均匀分布在炉内灰渣表面，使炉内灰渣能接触到火种而迅速升温(用渣耙上、下、左、右搅拌，使灰渣能大部份接触到已烧起的火种)。当炉内渣冒出白色烟，启动转炉使底部熄渣盖住火种渣，盖好后停止转炉。再次用渣耙来回搅拌，继续给炉内灰渣升温，升温后灰渣冒出白色烟、红色光时，开启正转回转炉，用渣耙不停来回搅拌，灰渣成暗红色平行状停止转炉。炒灰作业过程中，回转炉内温度在900-1200℃。
S4：之后，使回转炉倾斜，用渣耙挡住铝灰放出铝水。铝水放出后，炉内渣会快速升温，加入干燥的咪咪铝(咪咪铝是冷灰系统中经过球磨筛分后的比较小的铝粒)降温料，咪咪铝与铝灰的干重比为1:10。开启正转用渣耙不停来回搅动5分钟，停止再开启反转用渣耙不停搅拌。
S5：停止转炉后，使回转炉倾斜，再次放出铝水，铝水冷却得到渣锭。
S6：回转炉内剩余的灰渣呈褐色、散状。将灰渣逐次转入冷灰桶内冷却。开启冷灰桶及降温水泵，运行5min后停止，继续加入灰渣，再次开启冷灰桶，以此类推，直至灰渣全部加入冷灰桶内为止。当听到冷灰桶内有铁棍敲击桶体的咣咣声，说明冷灰桶中灰渣已处理完成。关闭冷灰桶，三分钟后依次关闭冷却水泵、电源。
S7：开启冷灰桶内的球磨机，运行30min，保证桶内无积灰，然后关闭球磨机电源。
S8：开启磁选机，将冷灰桶内的物料按照细灰、咪咪铝和大块铝渣分类收集。
实施例2
S1：以碾碎的水葫芦粉末作为碳源，玉米粉为氮源，培养变形链球菌ua159，其中水葫芦粉与玉米粉的质量比为1:1，培养温度为10℃。
S2：将铝灰倒入含有大量变形链球菌的培养池中，并向其中加入硫酸钠，硫酸钠与铝灰的质量比为1:40，搅拌均匀后，利用变形链球菌对铝灰处理15小时。
S3：将处理后的铝灰捞出，沥干，进行炒灰作业。利用渣斗将沥干后的铝灰缓慢倒入回转炉内，炉口下方放置接铝水用锅，开启收尘器。用渣耙将火种均匀分布在炉内灰渣表面，使炉内灰渣能接触到火种而迅速升温(用渣耙上、下、左、右搅拌，使灰渣能大部份接触到已烧起的火种)。当炉内渣冒出白色烟，启动转炉使底部熄渣盖住火种渣，盖好后停止转炉。再次用渣耙来回搅拌，继续给炉内灰渣升温，升温后灰渣冒出白色烟、红色光时，开启正转回转炉，用渣耙不停来回搅拌，灰渣成暗红色平行状停止转炉。炒灰作业过程中，回转炉内温度在900-1200℃。
S4：之后，使回转炉倾斜，用渣耙挡住铝灰放出铝水。铝水放出后，炉内渣会快速升温，加入干燥的咪咪铝降温料，咪咪铝与铝灰的干重比为1:12。开启正转用渣耙不停来回搅动3分钟，停止再开启反转用渣耙不停搅拌。
S5：停止转炉后，使回转炉倾斜，再次放出铝水，铝水冷却得到渣锭。
S6：回转炉内剩余的灰渣呈褐色、散状。将灰渣逐次转入冷灰桶内冷却。开启冷灰桶及降温水泵，运行5min后停止，继续加入灰渣，再次开启冷灰桶，以此类推，直至灰渣全部加入冷灰桶内为止。当听到冷灰桶内有铁棍敲击桶体的咣咣声，说明冷灰桶中灰渣已处理完成。关闭冷灰桶，三分钟后依次关闭冷却水泵、电源。
S7：开启冷灰桶内的球磨机，运行30min，保证桶内无积灰，然后关闭球磨机电源。
S8：开启磁选机，将冷灰桶内的物料按照细灰、咪咪铝和大块铝渣分类收集。
实施例3
S1：以碾碎的水葫芦粉末作为碳源，玉米粉为氮源，培养变形链球菌ua159，其中水葫芦粉与玉米粉的质量比为1:1，培养温度为35℃。
S2：将铝灰置于硫酸钠溶液中浸泡2小时，硫酸钠溶液中硫酸钠的浓度为2mol/L。将铝灰倒入含有大量变形链球菌的培养池中，搅拌均匀后，利用变形链球菌对铝灰处理15小时。
S3：将处理后的铝灰捞出，沥干，进行炒灰作业。利用渣斗将沥干后的铝灰缓慢倒入回转炉内，炉口下方放置接铝水用锅，开启收尘器。用渣耙将火种均匀分布在炉内灰渣表面，使炉内灰渣能接触到火种而迅速升温(用渣耙上、下、左、右搅拌，使灰渣能大部份接触到已烧起的火种)。当炉内渣冒出白色烟，启动转炉使底部熄渣盖住火种渣，盖好后停止转炉。再次用渣耙来回搅拌，继续给炉内灰渣升温，升温后灰渣冒出白色烟、红色光时，开启正转回转炉，用渣耙不停来回搅拌，灰渣成暗红色平行状停止转炉。炒灰作业过程中，回转炉内温度在900-1200℃。
S4：之后，使回转炉倾斜，用渣耙挡住铝灰放出铝水。铝水放出后，炉内渣会快速升温，加入干燥的咪咪铝降温料，咪咪铝与铝灰的干重比为1:15。开启正转用渣耙不停来回搅动8分钟，停止再开启反转用渣耙不停搅拌。
S5：停止转炉后，使回转炉倾斜，再次放出铝水，铝水冷却得到渣锭。
S6：回转炉内剩余的灰渣呈褐色、散状。将灰渣逐次转入冷灰桶内冷却。开启冷灰桶及降温水泵，运行5min后停止，继续加入灰渣，再次开启冷灰桶，以此类推，直至灰渣全部加入冷灰桶内为止。当听到冷灰桶内有铁棍敲击桶体的咣咣声，说明冷灰桶中灰渣已处理完成。关闭冷灰桶，三分钟后依次关闭冷却水泵、电源。
S7：开启冷灰桶内的球磨机，运行30min，保证桶内无积灰，然后关闭球磨机电源。
S8：开启磁选机，将冷灰桶内的物料按照细灰、咪咪铝和大块铝渣分类收集。
实施例4
S1：以碾碎的水葫芦粉末作为碳源，玉米粉为氮源，培养变形链球菌ua159，其中水葫芦粉与玉米粉的质量比为1:1，培养温度为25℃。
S2：将铝灰置于硫酸钠溶液中浸泡2小时，硫酸钠溶液中硫酸钠的浓度为3mol/L。将铝灰倒入含有大量变形链球菌的培养池中，搅拌均匀后，利用变形链球菌对铝灰处理15小时。
S3：将处理后的铝灰捞出，沥干，进行炒灰作业。利用渣斗将沥干后的铝灰缓慢倒入回转炉内，炉口下方放置接铝水用锅，开启收尘器。用渣耙将火种均匀分布在炉内灰渣表面，使炉内灰渣能接触到火种而迅速升温(用渣耙上、下、左、右搅拌，使灰渣能大部份接触到已烧起的火种)。当炉内渣冒出白色烟，启动转炉使底部熄渣盖住火种渣，盖好后停止转炉。再次用渣耙来回搅拌，继续给炉内灰渣升温，升温后灰渣冒出白色烟、红色光时，开启正转回转炉，用渣耙不停来回搅拌，灰渣成暗红色平行状停止转炉。炒灰作业过程中，回转炉内温度在900-1200℃。
S4：之后，使回转炉倾斜，用渣耙挡住铝灰放出铝水。铝水放出后，炉内渣会快速升温，加入干燥的咪咪铝降温料，咪咪铝与铝灰的干重比为1:12。开启正转用渣耙不停来回搅动5分钟，停止再开启反转用渣耙不停搅拌。
S5：停止转炉后，使回转炉倾斜，再次放出铝水，铝水冷却得到渣锭。
S6：回转炉内剩余的灰渣呈褐色、散状。将灰渣逐次转入冷灰桶内冷却。开启冷灰桶及降温水泵，运行5min后停止，继续加入灰渣，再次开启冷灰桶，以此类推，直至灰渣全部加入冷灰桶内为止。当听到冷灰桶内有铁棍敲击桶体的咣咣声，说明冷灰桶中灰渣已处理完成。关闭冷灰桶，三分钟后依次关闭冷却水泵、电源。
S7：开启冷灰桶内的球磨机，运行30min，保证桶内无积灰，然后关闭球磨机电源。
S8：开启磁选机，将冷灰桶内的物料按照细灰、咪咪铝和大块铝渣分类收集。
实施例5
S1：以碾碎的水葫芦粉末作为碳源，玉米粉为氮源，培养变形链球菌ua159，其中水葫芦粉与玉米粉的质量比为1:1，培养温度为25℃。
S2：将铝灰倒入含有大量变形链球菌的培养池中，搅拌均匀后，利用变形链球菌对铝灰处理15小时。
S3：将处理后的铝灰捞出，沥干，进行炒灰作业。利用渣斗将沥干后的铝灰缓慢倒入回转炉内，炉口下方放置接铝水用锅，开启收尘器。用渣耙将火种均匀分布在炉内灰渣表面，使炉内灰渣能接触到火种而迅速升温(用渣耙上、下、左、右搅拌，使灰渣能大部份接触到已烧起的火种)。当炉内渣冒出白色烟，启动转炉使底部熄渣盖住火种渣，盖好后停止转炉。再次用渣耙来回搅拌，继续给炉内灰渣升温，升温后灰渣冒出白色烟、红色光时，开启正转回转炉，用渣耙不停来回搅拌，灰渣成暗红色平行状停止转炉。炒灰作业过程中，回转炉内温度在900-1200℃。
S4：之后，使回转炉倾斜，用渣耙挡住铝灰放出铝水。铝水放出后，炉内渣会快速升温，加入干燥的咪咪铝降温料，咪咪铝与铝灰的干重比为1:12。开启正转用渣耙不停来回搅动5分钟，停止再开启反转用渣耙不停搅拌。
S5：停止转炉后，使回转炉倾斜，再次放出铝水，铝水冷却得到渣锭。
S6：回转炉内剩余的灰渣呈褐色、散状。将灰渣逐次转入冷灰桶内冷却。开启冷灰桶及降温水泵，运行5min后停止，继续加入灰渣，再次开启冷灰桶，以此类推，直至灰渣全部加入冷灰桶内为止。当听到冷灰桶内有铁棍敲击桶体的咣咣声，说明冷灰桶中灰渣已处理完成。关闭冷灰桶，三分钟后依次关闭冷却水泵、电源。
S7：开启冷灰桶内的球磨机，运行30min，保证桶内无积灰，然后关闭球磨机电源。
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检测方法
根据GB/T 20975-2008《铝及铝合金化学分析方法》对铝灰处理前后，其中各种元素含量百分比进行检测，检测结果如下。
Figure BDA0001852778750000061
Figure BDA0001852778750000071
由上述实验结果可知，在进行回收处理前，铝灰中铝元素的质量百分含量在25-29％之间。而实施例1和实施例2得到的渣锭中铝元素的含量可达到85％以上，实施例3和实施例4得到的渣锭中铝元素的含量略低，分别为64％和69％，而实施例5得到的渣锭中铝元素的含量仅为51％。对于最终需要做废弃物处理的细灰而言，实施例1和2中铝元素含量较低，实施例3和4中铝元素含量稍高，实施例5中铝元素含量最高，达到5.2％。由此数据结合实验方案分析可知，当不使用硫酸钠对铝渣进行处理时，回收得到的渣锭中铝元素含量较低，而废弃的细灰中铝元素含量较高，这就导致回收率低，废弃率高，说明回收效果较差。而使用硫酸钠溶液对铝灰进行预处理与直接将硫酸钠加入至培养池中相比，将硫酸钠直接加入至培养池中对于铝元素的回收效果更好，同时处理后得到的渣锭及细灰中重金属元素的含量也明显降低，推测是由于硫酸钠与水葫芦中的纤维素、半纤维素及木质纤维素等构成了类硫酸盐型阳离子交换树脂的物质，促成了对铝渣中重金属元素的吸附，从而进一步提高了铝的回收率。
对于氟元素而言，在进行处理前，铝灰中氟元素的含量一般在4.4％左右，而经过变形链球菌及硫酸钠处理后，得到的回收渣锭中氟元素含量大大降低，最终废弃的细灰中的氟元素含量也有非常显著的下降。

Claims (5)

1.一种铝灰处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：以碾碎的水葫芦粉末作为碳源，培养变形链球菌ua159；
S2：先将铝灰浸入硫酸钠溶液中进行预处理，将铝灰倒入含有大量变形链球菌的培养池中，向培养池内加入硫酸钠，搅拌均匀后，利用变形链球菌对铝灰进行处理；
S3：将处理后的铝灰捞出，沥干，并放入回转炉内进行炒灰作业；
S4：倒出回转炉内的铝水，并向其中加入咪咪铝，搅拌均匀；
S5：再次倒出铝水，铝水冷却得到渣锭；
S6：回转炉内剩余的灰渣转入冷灰桶内冷却；
S7：开启冷灰桶内的球磨机；
S8：开启磁选机，将冷灰桶内的物料按照细灰、咪咪铝和大块铝渣分类收集。
2.根据权利要求1所述的一种铝灰处理方法，其特征在于：S3步骤中，炒灰作业时，回转炉内温度在900-1200℃。
3.根据权利要求1所述的一种铝灰处理方法，其特征在于：咪咪铝与铝灰的干重比为1:10-15。
4.根据权利要求1所述的一种铝灰处理方法，其特征在于：S3步骤中进行炒灰作业时，当回转炉内冒出白色烟时，启动回转炉，利用炉底熄渣盖住火种渣，并停止转炉；利用渣耙将炉内物料搅拌均匀，并继续升温；待回转炉内冒出白色烟、红色光时，开启回转炉，用渣耙搅拌，灰渣呈暗红色平行状时停止转炉，并进行下一步作业。
5.根据权利要求1所述的一种铝灰处理方法，其特征在于：S4步骤中，加入咪咪铝后搅拌时间为3-8min。
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