CN112813275B - 一种利用铝灰湿法提铝过程中抑制金属铝反应损耗的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用铝灰湿法提铝过程中抑制金属铝反应损耗的方法，主要步骤包括：将铝灰与水按照一定比例进行混合打浆，然后将浆料输送至球磨机中进行破碎，破碎过程中添加一定量的添加剂调整浆料性质；经过球磨后的浆料，采用筛分的方式分选出富含金属铝成分的筛上铝粉和低金属铝成分的筛下料浆，筛上铝粉经洗涤烘干后即为金属铝粉产品，本发明通过对铝灰湿法磨选过程中的浆料进行化学性质调整，控制了氮化铝水解反应引起的浆料pH值升高，大大减少了金属铝的反应损耗，提高了湿法提铝的经济性；而且由于金属铝参与反应的过程受到抑制，磨选过程中产生的氢气量大幅降低，其操作安全性也得到大幅提高。

Description

一种利用铝灰湿法提铝过程中抑制金属铝反应损耗的方法
技术领域
本发明涉及铝灰回收利用技术领域，具体为一种利用铝灰湿法提铝过程中抑制金属铝反应损耗的方法。
背景技术
铝灰产生于所有的熔融铝的工序，主要包括:原铝生产（电解铝）、铝合金生产、废铝回收再生及铝灰处理过程。通常，按照铝灰中金属铝含量的不同， 可分为一次铝灰和二次铝灰。从熔炼炉内扒出的铝渣称为一次铝灰，外观上呈现灰白色，主要是由金属铝和铝氧化物组成的混合物，铝含量可达 15%-70%， 其回收利用价值较大；二次铝灰是一次铝灰提取金属铝后的废弃物，主要成分为氧化铝、氮化铝、金属铝、盐类以及其它组分。
铝灰作为一种重要的铝二次资源，越来越受到人们的重视。针对于铝灰中金属铝的回收，国内外进行了大量的研究，大体上可以分为两大类：热处理回收法和冷处理回收法。热处理回收法主要针对一次铝灰，这种铝灰的铝含量通常在 50%以上。该方法主要利用铝灰本身的热量，通过高温使铝灰中的金属铝熔化，由于金属铝和灰不润湿，且金属铝因密度大而沉入底部，从而实现金属铝和铝灰的分离。该工艺充分利用了铝灰余热，但需要紧跟熔铸工序，应用范围狭窄。冷处理回收法主要是针对已经冷却，且金属铝含量不高于 50%的低铝铝灰，传统工艺多采用干磨-干选的方式回收金属铝颗粒，然后再经高温熔炼回收金属铝。该方法投资较低、工艺简单，但是操作环境极差且金属回收率较低。目前，较为创新的一种方式是采用湿法磨选工艺分离金属铝，分选过程中
引入水作为溶剂，可以充分洗脱铝灰中的电解质盐和微细杂质，所得金属铝粒产品纯度大、回收率高。然后由于铝灰中氮化铝极易在水溶液中发生水解反应， 释放氨气，氨气溶于水后导致溶液 pH 值增大，从而引发金属铝发生化学反应而损耗。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种利用铝灰湿法提铝过程中抑制金属铝反应损耗的方法，可以提高金属回收率，保持溶液的 pH 值， 防止金属铝反应损耗，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：S1）打浆：将铝灰与水按照质量比为1:(0.7-3)的比例进行混合打浆；
S2）球磨：将步骤S1）得到的混合浆料输送至球磨机内进行破碎，输送过程根据球磨出料料浆pH大小，加入一定量的添加剂，调整球磨机内浆料pH值达到6.0-8.5；
S3）筛分：将步骤S2）得到的球磨料浆进行筛分分级，得到富含金属铝成分的筛上铝粉和低金属铝成分的筛下料浆；
S4）烘干：将步骤S3）得到的筛上铝粉进行烘干处理，控制烘干温度为110-300℃，得到金属铝粉产品；
S5）过滤：将步骤S3）得到的筛下料浆进行过滤分离，分别得到提铝尾泥和滤液，提铝尾泥用于提取氧化铝或作为生产氧化铝基产品的原料；
S6）调配：对步骤S5）得到的滤液进行酸碱调配，控制调配后的滤液pH值在5.5-7.5之间，所得调配后的滤液返回打浆工序替代新水循环使用。
作为本发明的一种优选技术方案，所述骤S2）中添加剂种类选择氯化铝、硝酸铝、稀醋酸、稀盐酸中的任一种或几种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S3）中筛分为湿式筛分，在筛网上部通过喷淋水洗涤进行筛选。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S4）中烘干温度控制在110-300℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S5）中过滤方式选择压滤、真空抽滤、板框过滤中的一种或几种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S6）中用于滤液调配的添加剂选择盐酸、硫酸、醋酸中的任一种或几种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本利用铝灰湿法提铝过程中抑制金属铝反应损耗的方法在湿法磨选提铝过程中，通过对球磨浆料和磨选后的滤液进行酸碱调配，使得磨选过程中浆料体系pH值维持中性，抑制了因氮化铝水解而引起的系列化学反应（反应①-⑥），从而导致金属铝反应损耗；同时减少了因金属铝反应生成氢气而带来的安全隐患；
经调配后的滤液循环再用，解决了湿法提铝过程存在的废水治理问题；而且，由于在湿法提取过程中，铝灰中可溶性电解质盐不断溶解，进入液相，会使得水溶液中盐组分含量逐渐富集，从为后续电解质盐高效分离、资源化利用提供了新的途径。
附图说明
图 1 为本发明的铝灰湿法提铝过程中抑制金属铝反应损耗方法工艺框图； 图 2为效果实施例 1 中加入添加剂前后球磨浆料 pH 值变化趋势图；
图 3 为效果实施例 2 中加入添加剂前后球磨浆料 pH 值变化趋势图； 图 4 为效果实施例 3 中加入添加剂前后球磨浆料 pH 值变化趋势图。
具体实施方式
对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1
选择河南某地一次铝灰作为原料（具体组成见表1），按铝灰与水质量比为
1:1 的比例进行混合打浆，然后将混合浆料螺旋输送至球磨机内进行湿磨破碎，在球磨机出料口定时测定浆料 pH。当浆料 pH>8.5 时，在球磨入料口或打浆槽
内缓慢加入氯化铝固体，待浆料 pH 呈下降趋势时，停止添加氯化铝，添加剂加入前后球磨浆料 pH 值变化趋势如图 2 所示；从球磨机末端的出料经螺旋输送至震动筛入料口，筛选过程于筛网上部喷淋水洗涤，分别得到富含金属铝成分的筛上铝粉和低金属铝成分的筛下料桨，筛上金属铝粉经脱水后送入烘干机进行烘干，保持烘干温度为 150℃，所得烘干铝粒可直接经熔炼后制成金属铝锭产品；筛下料浆通过真空抽滤固液分离后，得到提铝尾泥滤饼和滤液，经检测铝灰尾泥中主要成分为氧化铝，其含量超过75%（具体组成见表2），可作为氧化铝生产的优质原料；抽滤得到的滤液经测定其 pH 至为 8.1，再次采用添加氯化铝的方式，调整其pH值降到6.5，经调整后的滤液返回打浆工序替代新水，与铝灰进行混合打浆，实现废水循环利用。
效果实施例 1
表1.铝灰（干基）化学组成分析 单位/ %
 成分 Al <![CDATA[Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> <![CDATA[Na<sub>2</sub>O]]> N <![CDATA[SiO<sub>2</sub>]]> Cl F <![CDATA[Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> CaO MgO 其他
含量 30.34 48.95 4.65 3.60 3.30 3.23 2.51 0.98 0.71 0.41 1.32
表2.提铝尾泥（干基）化学组成分析 单位/ %
 成分 Al <![CDATA[Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> <![CDATA[SiO<sub>2</sub>]]> CaO <![CDATA[Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> MgO MnO F Cl <![CDATA[Na<sub>2</sub>O]]> 其他
含量 4.60 75.23 5.75 3.17 2.62 1.68 1.53 1.47 1.43 1.18 1.34
实施例2
选择河南某地一次铝灰作为原料（具体组成见表1），按铝灰与水质量比为
1:2 的比例进行混合打浆，然后将混合浆料螺旋输送至球磨机内进行湿磨破碎，在球磨机出料口定时测定浆料 pH。当浆料 pH>8.5 时，在球磨入料口或打浆槽内缓慢加入5%的稀盐酸，待浆料 pH 出现下降趋势时，停止添加稀盐酸，定时检测球磨出料 pH，添加剂加入前后球磨浆料 pH 值变化趋势如图 3 所示，保持浆料 pH 值呈近中性；从球磨机末端的出料经螺旋输送至震动筛入料口，筛选过程于筛网上部喷淋水洗涤，分别得到富含金属铝成分的筛上铝粉和低金属铝成分的筛下料桨。筛上金属铝粉经脱水后送入烘干机进行烘干，得到金属铝粒产品；筛下料浆通过离心分离后，得到提铝尾泥和滤液；提铝尾泥经检测后组分如表 3 所示，其氧化铝组分达到 77.66%；滤液经测定其 pH 至为 7.8，向滤液中滴加稀盐酸，调整其 pH 值降到 7.0，经调整后的滤液返回打浆工序替代新水，与铝灰进行混合打浆。
效果实施例 2
表1.铝灰（干基）化学组成分析 单位/ %
 成分 Al <![CDATA[Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> <![CDATA[Na<sub>2</sub>O]]> N <![CDATA[SiO<sub>2</sub>]]> Cl F <![CDATA[Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> CaO MgO 其他
含量 30.34 48.95 4.65 3.60 3.30 3.23 2.51 0.98 0.71 0.41 1.32
表3.提铝尾泥（干基）化学组成分析 单位/ %
 成分 Al <![CDATA[Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> <![CDATA[SiO<sub>2</sub>]]> CaO <![CDATA[Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> MgO MnO F Cl <![CDATA[Na<sub>2</sub>O]]> 其他
含量 2.90 77.66 5.94 1.24 1.89 1.34 1.60 1.33 3.50 1.22 1.38
实施例3
选择巩义某铝加工厂产生的铝灰作为原料，经测定其金属铝含量达到 49.21%，由于其中含有较多大块铝块，预先通过手工挑选的方式捡出。将剩余铝灰与水按照质量比为1:0.8 的比例进行混合打浆，然后将混合浆料倒入球磨机内进行球磨破碎，在球磨机出料口定时测定浆料 pH；当浆料pH>8.5 时，在球磨入料口或打浆槽内缓慢加入 10%的稀醋酸，待浆料 pH 呈下降趋势时，停止添加稀醋酸，从球磨机末端的出料经螺旋输送至震动筛入料口，筛选过程于筛网上部喷淋水洗涤，分别得到富含金属铝成分的筛上铝粉和低金属铝成分的筛下料桨，筛上金属铝粉经脱水后送入烘干机进行烘干，保持烘干温度为 150℃，所得烘干铝粒与前期手工挑选的大块铝块可直接经熔炼后制成金属铝锭产品；筛下料浆通过真空抽滤固液分离后，得到提铝尾泥滤饼和滤液，提铝尾泥经烘干后可替代铝土矿，作为氧化铝厂的生产原料；抽滤得到的滤液经测定其 pH 至为 7.8，再次采用添加氯化铝的方式，调整其 pH 值降到 6.5，经调整后的滤液返回打浆工序替代新水，与铝灰进行混合打浆。
表4.铝灰（干基）化学组成分析 单位/ %
成分 Al <![CDATA[Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> Cl <![CDATA[Na<sub>2</sub>O]]> <![CDATA[K<sub>2</sub>O]]> <![CDATA[Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> <![CDATA[SiO<sub>2</sub>]]> CaO MgO MnO 其他
含量 36.36 45.12 5.80 5.10 2.83 1.42 0.96 0.63 0.36 0.26 1.17
表5.提铝尾泥（干基）化学组成分析 单位/ %
 成分 <![CDATA[Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> CaO MgO <![CDATA[SiO<sub>2</sub>]]> <![CDATA[K<sub>2</sub>O]]> <![CDATA[Na<sub>2</sub>O]]> Cl F <![CDATA[Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> MnO 其他
含量 85.40 1.19 0.69 1.82 1.74 2.42 1.34 0.50 2.68 1.05 1.17
本发明控制了氮化铝水解反应引起的浆料 pH 值升高，大大减少了金属铝的反应损耗，既避免金属铝的反应损失，又能避免氢气的产生，提高生产的安全性，同时生产中滤液可以循环再用，不但节约生产成本，还能解决废水治理问题，可以大规模的工业化应用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种利用铝灰湿法提铝过程中抑制金属铝反应损耗的方法，其特征在于步骤如下：
S1）打浆：将铝灰与水按照质量比为1:(0.7-3)的比例进行混合打浆；
S2）球磨：将步骤S1）得到的混合浆料输送至球磨机内进行破碎，输送过程根据球磨出料料浆pH大小，加入一定量的添加剂，调整球磨机内浆料pH值达到6.0-8.5；
S3）筛分：将步骤S2）得到的球磨料浆进行筛分分级，得到富含金属铝成分的筛上铝粉和低金属铝成分的筛下料浆；
S4）烘干：将步骤S3）得到的筛上铝粉进行烘干处理，控制烘干温度，得到金属铝粉产品；
S5）过滤：将步骤S3）得到的筛下料浆进行过滤分离，分别得到提铝尾泥和滤液，提铝尾泥用于提取氧化铝或作为生产氧化铝基产品的原料；
S6）调配：对步骤S5）得到的滤液进行酸碱调配，控制调配后的滤液pH值在5.5-7.5之间，所得调配后的滤液返回打浆工序替代新水循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种利用铝灰湿法提铝过程中抑制金属铝反应损耗的方法，其特征在于：所述骤S2）中添加剂种类选择氯化铝、硝酸铝、稀醋酸、稀盐酸中的任一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种利用铝灰湿法提铝过程中抑制金属铝反应损耗的方法，其特征在于：所述步骤S3）中筛分为湿式筛分，在筛网上部通过喷淋水洗涤进行筛选。
4.根据权利要求1所述的一种利用铝灰湿法提铝过程中抑制金属铝反应损耗的方法，其特征在于：所述步骤S4）中烘干温度控制在110-300℃。
5.根据权利要求1所述的一种利用铝灰湿法提铝过程中抑制金属铝反应损耗的方法，其特征在于：所述步骤S5）中过滤方式选择压滤、真空抽滤、板框过滤中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种利用铝灰湿法提铝过程中抑制金属铝反应损耗的方法，其特征在于：所述步骤S6）中用于滤液调配的添加剂选择盐酸、硫酸、醋酸中的任一种或几种。
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