CN114410975A - 一种废铝/废铝合金的回收方法 - Google Patents

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Abstract

一种废铝/废铝合金的回收方法，包括以下步骤：(1)将固态的废铝/废铝合金置于真空蒸馏罐中，抽真空后真空蒸馏；或先形成铝熔体，置于真空蒸馏罐，抽真空后真空蒸馏；低沸点金属被蒸馏出来进入结晶器；剩余蒸馏熔体；(2)将蒸馏熔体浇铸制成阳极板；采用纯铝浇铸制成阴极板；(3)启动电解槽，加热电解质熔化，调节至电解温度；(4)将阳极板和阴极板插入到熔化的电解质中，通直流电电解；(5)阳极板上的铝溶解析出50～80％时，完成电解；将阴极板连同析出的铝熔化浇铸，制成纯铝锭。本发明实现废铝中铝与合金元素的基本分离，实现纯铝的再生；回收的铝可达到原铝的质量，回收能耗只相当于原铝的30～50％，回收成本只有原铝的10～30％。

Description

一种废铝/废铝合金的回收方法
技术领域
本发明属于废金属回收技术领域，具体涉及一种废铝/废铝合金的回收方法。
背景技术
铝是一种轻金属，广泛应用于航空航天、军工、建筑、汽车、交通等领域，是产量仅次于钢铁的第二大金属。近年来，面对日益严苛的节能减排和环保政策，交通运输工具的轻量化导致交通用铝量大幅度增长，未来铝的应用量仍将维持快速增长，预计2050年铝的需求将增长80％以上。
铝的抗腐蚀性强，在使用过程中损耗程度极低，且在多次重复循环利用后不会丧失其基本特性，具有极高的再生利用价值。根据国际铝业协会的统计，2019年全球铝供应量约9552万吨，其中再生铝3183万吨，占比达33.3％，全球范围内的再生铝产量呈现增长趋势。
尽管铝是一种回收利用率很高的金属，但回收利用不可避免地会降低铝的质量。目前，废铝一般经过预处理与重熔熔炼后进行再利用；90％以上的铝是以铝合金被应用的，变形铝合金通常含有5％左右的合金元素，铸造铝合金中的合金元素含量为6％至27％。由于现行的废铝回收技术中合金元素难以被去除，再生铝中合金元素增加，使再生铝只能降级使用。大部分的再生铝被用于生产铸造铝合金，这些铸造合金的最大的用户是汽车工业的发动机缸体和变速箱等。随着废铝一轮又一轮的循环，铝中其他合金元素的积累是不可避免的，且随着再生铝量的增加，在不久的将来再生铝的产量将超过其用量；最终，大量再生铝的合金元素含量将超过其使用范围，越来越多的再生铝将无法应用，变为废物。
发明内容：
针对上述问题，本发明提供一种废铝/废铝合金的回收方法，先进行真空蒸馏，将蒸气压较高和分解电压低于铝的合金元素分离出来，然后浇铸成可溶阳极进行电解，使铝以离子形式进入熔盐体系中并在阴极上析出，获得的阴极铝板经重熔后制成纯铝锭。
本发明的方法包括以下步骤：
(1)真空蒸馏：将固态的废铝/废铝合金置于真空蒸馏罐中，将真空蒸馏罐置于加热炉内，抽真空，然后升温至1000～1200℃进行真空蒸馏；或将固态的废铝/废铝合金升温至700～1000℃，形成铝熔体，再置于真空蒸馏罐中，抽真空，然后升温至1000～1200℃进行真空蒸馏；真空蒸馏过程中，废铝/废铝合金中的低沸点金属被蒸馏出来，进入真空蒸馏罐的结晶器中结晶，形成结晶合金；真空蒸馏完成后，真空蒸馏罐内剩余物料为蒸馏熔体；
(2)制备极板：将蒸馏熔体导入熔化炉内降温至700～800℃，浇铸至模具中制成阳极板；采用纯铝加热至680～750℃形成纯铝熔体，然后浇铸至模具中制成阴极板；
(3)启动电解槽：启动装有电解质的电解槽，加热使电解质熔化后，调节电解质温度至电解温度；
(4)直流电解：将阳极板和阴极板置于电解槽内，插入到熔化的电解质中，对阴极板和阳极板通直流电进行电解；电解过程中，阳极板上的铝溶解进入电解质，然后在阴极板上析出；
(5)重熔浇铸：当阳极板上的铝溶解析出量达到阳极板铝质量的50～80％时，完成电解，此时阳极板形成阳极废铝；将阴极板连同析出的铝取出后，重新熔化浇铸，制成纯铝锭。
上述的步骤(1)中，抽真空至真空蒸馏罐内的气压为1～100Pa。
上述的步骤(1)中，真空蒸馏的时间为2～8h。
上述的步骤(1)中，低沸点金属为锌、镁、锂和/或钙。
上述的步骤(1)中，当结晶合金中含有锌且含有其他金属元素时，将获得的结晶合金取出后，置于真空蒸馏罐内，在温度为500～700℃和气压1～50Pa条件下，进行真空蒸馏，时间4～10h；真空蒸馏过程中，锌被蒸馏出来，进入真空蒸馏罐的结晶器中结晶，形成金属锌，将金属锌取出重新熔化浇铸制成纯锌锭。
上述的步骤(1)中，当结晶合金中含有镁和/或锂且含有其他金属元素时，将获得的结晶合金取出后，置于真空蒸馏罐内，在温度为720～950℃和气压1～50Pa条件下，进行真空蒸馏，时间2～10小时；真空蒸馏过程中，镁和/或锂被蒸馏出来，进入真空蒸馏罐的结晶器中结晶，形成金属镁、金属锂或镁锂合金。
上述的步骤(1)中，进行真空蒸馏时，向真空蒸馏罐内充入氩气对真空蒸馏罐内的铝熔体进行搅拌。
上述的步骤(2)中，模具的材质为铁或不锈钢。
上述的步骤(2)中，阳极板由导杆部分和板体部分组成一体结构，板体部分厚度为3～10cm；阴极板导杆部分和板体部分组成一体结构，板体部分厚度为1～10cm。
上述的步骤(3)中，电解质为KF-LiF-AlF3体系电解质，或者为KCl-NaCl-MgCl2-AlF3体系电解质；当电解质为KF-LiF-AlF3体系电解质时，采用LiF、KF和无水AlF3为原料，电解质中的AlF3:LiF:KF按质量份数比为(1～10):(40～50):(40～50)，其电解温度为490～560℃；当电解质为KCl-NaCl-MgCl2-AlF3体系电解质时，采用KCl、NaCl、MgCl2和无水AlF3为原料，电解质中的AlF3:NaCl:KCl:MgCl2按质量份数比为(1～15):(30～40):(20～28):(35～48)，其电解温度为390～490℃。
上述的步骤(4)中，电解时阳极板的电流密度100～500mA/cm2，极距为15～60mm。
上述的步骤(5)中，电解的时间为5～50h。
上述的步骤(5)中，当阳极废铝中非Al元素的质量含量≤50％时，将阳极废铝与步骤(2)的蒸馏熔体混合，重新作为阳极板的原料；当阳极废铝中非Al元素的质量含量>50％时，将阳极废铝在800～1000℃熔化后，浇铸至模具中制成二次阳极板；将二次阳极板作为阳极板按步骤(3)和(4)的方式进行二次电解，当二次阳极板上的铝溶解析出量达到二次阳极板铝质量的50～80％时，完成二次电解，此时二次阳极板形成二次阳极废铝，作为步骤(1)的原料循环使用；在二次电解过程中，二次阳极板中的非Al元素以粉状形式沉降到电解槽底部，形成阳极泥。
上述方法中，阳极泥的主要元素成分为硅、钛、钒、铁和/或铜。
上述的步骤(5)中，随着电解的进行，阴极板逐渐变厚；当极距<10mm时，更换阴极板。
上述方法中，采用的真空蒸馏罐由上部的冷凝段和下部的加热段构成；加热段为桶状，外壁材质为耐高温钢，厚度为30～60mm；加热段内壁设有氧化铝内衬，厚度为10～30mm，氧化铝内衬由氧化铝砌筑制成，用于防止铝液与外壁接触；冷凝段为筒状，外壁材质为钢，内部设有结晶器，外壁上装配有冷却水夹套，顶部通过法兰与顶板密封连接；顶板上设有真空口与带阀门的真空管连接；加热段的底板上设有放料口和充气口，放料口与带阀门的放料管连接，用于真空蒸馏完成后放出剩余熔体，充气口与带阀门的充气管连接。
上述方法中，进行真空蒸馏时，将真空蒸馏罐的加热段置于加热炉内，冷凝段位于加热炉外部；向冷却水夹套内通入冷却水；通过与真空管连接的真空泵对真空蒸馏罐抽真空；启动加热炉进行升温；当真空蒸馏罐内的物料形成熔体后，通过充气管向真空蒸馏罐内通入氩气对熔体进行搅拌，控制氩气的流速在1～100L/min，以加快锌、镁、锂和/或钙的蒸馏速度；氩气经过熔体后从真空管排出。
上述方法中，进行真空蒸馏时，升温采用电阻加热或燃气加热的方式；其中燃气加热采用的燃料为发生炉煤气、焦炉煤气或天然气。
上述方法中，采用的电解槽的外壳为钢板，厚度3～10mm，钢板内壁设置保温材料，厚度为10～20cm，保温材料的材质为莫来石砖、粘土砖或氧化铝砖；保温材料内壁设置内衬，厚度为5～10mm，内衬的材质为刚玉或氧化铝耐火砖；电解槽顶部设有盖板；阴极板和阳极板的导杆部分固定在盖板上，板体插入电解质中。
上述方法中，电解过程中通过调整极距，利用熔盐的电阻热保证电解槽的热平衡；或者在保温材料内设置电阻加热装置，保持电解槽的热平衡。
本发明采用真空蒸馏-熔盐电解法从废铝中提取纯铝；真空蒸馏；先将易挥发组分真空蒸馏出来与铝分离，然后采用可溶阳极电解使可溶阳极中的铝首先溶解到熔盐中，在阴极铝板上沉积，沉积的铝不是粉状，而是与阴极铝板长在一起，而阳极中的合金元素留在阳极中；通过该工艺可实现废铝中铝与合金元素的基本分离，实现纯铝的再生；回收的铝可达到原铝的质量，回收能耗只相当于原铝的30～50％，回收成本只有原铝的10～30％，具有很好的应用前景。
附图说明：
图1为本发明实施例1中的废铝/废铝合金的回收方法流程示意图；
图2为本发明实施例中的真空蒸馏装置结构示意图；
图3为本发明实施例1中的电解槽结构示意图；
图4为本发明实施例2中的电解槽结构示意图；
图5为本发明实施例1中二次电解时的电解槽结构示意图；
图中，1、加热炉，2、真空蒸馏罐，3、充气管，4、放料管，5、顶板，6、真空管，7、结晶器，8、冷却水夹套，9、铝熔体，10、熔化的电解质，11、阴极板，12、阳极板，13、盖板，14、内衬，15、保温材料，16、外壳，17、电阻加热装置(电阻棒部分)，18、二次阳极板，19、阳极泥。
具体实施方式：
本发明实施例中阳极板的板体部分的长度(高度)20～200cm，宽度20～200cm，导杆部分的长度50～200cm，宽度10～50cm，导杆部分的厚度与板体部分相同；阴极板的板体部分和导杆部分的长宽尺寸与阳极板相同。
本发明实施例中阳极板和阴极板的导杆部分的作用包括导电和固定板体部分。
本发明实施例中加热段为圆桶状，外径0.90～1.50米，高1.00～3.50米。
本发明实施例中电解的时间为5～50h。
本发明实施例中随着电解的进行，阴极板逐渐变厚；当极距<10mm时，更换阴极板。
本发明实施例中进行真空蒸馏时，升温采用电阻加热或燃气加热的方式；其中燃气加热采用的燃料为发生炉煤气、焦炉煤气或天然气。
本发明实施例中，氩气的充入速度为1～100L/min。
本发明实施例中经阳极废铝循环2～4次后，总的铝的回收率≥95％。
本发明实施例中的纯铝锭的纯度≥99.8％。
本发明实施例中电解质为KF-LiF-AlF3体系电解质时，电解温度为490～560℃；电解质为KCl-NaCl-MgCl2-AlF3体系电解质时，电解温度为390～490℃。
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
废铝合金成分按质量百分比含Si 4.5％，Fe 0.16％，Mn 0.8％，Zn 4.0％，余量为Al；
流程如图1所示；
将固态的废铝合金置于真空蒸馏罐中，将真空蒸馏罐置于加热炉内，抽真空，然后升温至1050℃进行真空蒸馏；真空蒸馏过程中，废铝合金中的低沸点金属被蒸馏出来，进入真空蒸馏罐的结晶器中结晶，形成结晶合金；真空蒸馏完成后，真空蒸馏罐内剩余物料为蒸馏熔体；抽真空至真空蒸馏罐内的气压为60Pa；真空蒸馏的时间为6h；低沸点金属为锌；进行真空蒸馏时，向真空蒸馏罐内充入氩气对真空蒸馏罐内的铝熔体进行搅拌；
结晶合金取出重新熔化浇铸制成纯锌锭；
蒸馏熔体的成分按质量百分比含Si 4.6％，Fe 0.17％，Mn 0.83％，Zn 0.02％，余量为Al；
将蒸馏熔体导入熔化炉内降温至700℃，浇铸至模具中制成阳极板；采用纯铝加热至680℃形成纯铝熔体，然后浇铸至模具中制成阴极板；模具的材质为不锈钢；阳极板由导杆部分和板体部分组成一体结构，板体部分厚度为3cm；阴极板导杆部分和板体部分组成一体结构，板体部分厚度为1cm；
启动装有电解质的电解槽，加热使电解质熔化后，调节电解质温度至电解温度；电解质为KF-LiF-AlF3体系电解质，采用LiF、KF和无水AlF3为原料，电解质中的AlF3:LiF:KF按质量份数比为1:40:40；
将阳极板和阴极板置于电解槽内，插入到熔化的电解质中，对阴极板和阳极板通直流电进行电解；电解过程中，阳极板上的铝溶解进入电解质，然后在阴极板上析出；电解时阳极板的电流密度100mA/cm2，极距为15mm；
当阳极板上的铝溶解析出量达到阳极板铝质量的80％时，完成电解，此时阳极板形成阳极废铝；将阴极板连同析出的铝取出后，重新熔化浇铸，制成纯铝锭；
纯铝锭的成分按质量百分比含Al 99.8％，Si 0.10％，Fe 0.02％，Mn<0.01％，Zn<0.01％；
将阳极废铝与蒸馏熔体混合，重新作为阳极板的原料；
真空蒸馏时采用真空蒸馏装置结构如图2所示；真空蒸馏罐2由上部的冷凝段和下部的加热段构成；加热段为桶状，外壁材质为耐高温钢，厚度为30mm；加热段内壁设有氧化铝内衬，厚度为10mm，氧化铝内衬由氧化铝砌筑制成，用于防止铝液与外壁接触；冷凝段为筒状，外壁材质为钢，内部设有结晶器7，外壁上装配有冷却水夹套8，顶部通过法兰与顶板5密封连接；顶板5上设有真空口与带阀门的真空管6连接；加热段的底板上设有放料口和充气口，放料口与带阀门的放料管4连接，用于真空蒸馏完成后放出剩余熔体，充气口与带阀门的充气管3连接；
进行真空蒸馏时，将真空蒸馏罐2的加热段置于加热炉1内，冷凝段位于加热炉外部；向冷却水夹套内通入冷却水；通过与真空管6连接的真空泵对真空蒸馏罐2抽真空；启动加热炉1进行升温；当真空蒸馏罐2内的物料形成熔体后，通过充气管3向真空蒸馏罐2内通入氩气对熔体进行搅拌，控制氩气的流速在1～20L/min，以加快锌的蒸馏速度；氩气经过熔体后从真空管6排出；
采用的电解槽结构如图3所示，外壳16为钢板，厚度3mm，钢板16内壁设置保温材料15，厚度为10cm，保温材料15的材质为莫来石砖；保温材料15内壁设置内衬14，厚度为5mm，内衬的材质为刚玉；电解槽顶部设有盖板16；电解槽顶部设有盖板13；阴极板11和阳极板12的导杆部分固定在盖板13上，板体插入电解质10中；
经阳极废铝反复循环后，铝的回收率98％。
实施例2
废铝合金成分按质量百分比比含Si 25.6％，Fe 4.56％，Ca 2.06％，Ti 0.72％，Mg 0.01％，Zn 0.01％，Cu 0.01％，余量为Al；
方法同实施例1，不同点在于：
(1)1100℃进行真空蒸馏；抽真空至真空蒸馏罐内的气压为40Pa；真空蒸馏的时间为4h；低沸点金属为锌、镁和钙；将获得的结晶合金取出后，置于真空蒸馏罐内，在温度为550℃和气压30Pa条件下，进行真空蒸馏，时间9h；真空蒸馏过程中，锌被蒸馏出来，进入真空蒸馏罐的结晶器中结晶，形成金属锌，将金属锌取出重新熔化浇铸制成纯锌锭；然后在温度为800℃和气压15Pa条件下，进行真空蒸馏，时间4小时；真空蒸馏过程中，镁被蒸馏出来，进入真空蒸馏罐的结晶器中结晶，形成金属镁；
蒸馏熔体的成分按质量百分比含Si 26％，Fe 4.86％，Ti 0.83％，Cu 0.01％，Zn<0.01％，Mg<0.01％，Ca<0.01％，余量为Al；
(2)将蒸馏熔体导入熔化炉内降温至730℃，浇铸至模具中制成阳极板；采用纯铝加热至700℃形成纯铝熔体，然后浇铸至模具中制成阴极板；阳极板的板体部分厚度为5cm；阴极板的板体部分厚度为3cm；
(3)电解质为KCl-NaCl-MgCl2-AlF3体系电解质；采用KCl、NaCl、MgCl2和无水AlF3为原料，电解质中的AlF3:NaCl:KCl:MgCl2按质量份数比为1:30:20:35；
(4)电解时阳极板的电流密度200mA/cm2，极距为20mm；当阳极板上的铝溶解析出量达到阳极板铝质量的75％时，完成电解；
(5)将阳极废铝在800～1000℃熔化后，浇铸至模具中制成二次阳极板；将二次阳极板作为阳极板按上述方式进行二次电解，当二次阳极板上的铝溶解析出量达到二次阳极板铝质量的80％时，完成二次电解，此时二次阳极板形成二次阳极废铝，作为步骤(1)的原料循环使用；在二次电解过程中，二次阳极板中的非Al元素以粉状形式沉降到电解槽底部，形成阳极泥；阳极泥的主要元素成分为硅和铁；
纯铝锭的成分按质量百分比含Al 99.85％，Si 0.08％，Fe 0.05％，Zn<0.01％，Mg<0.01％，Ca<0.01％；
真空蒸馏装置结构同实施例1，不同点在于：
加热段外壁厚度为60mm；氧化铝内衬厚度为30mm；进行真空蒸馏时，控制氩气的流速在10～40L/min，以加快锌和镁的蒸馏速度；
电解槽结构同实施例1，不同点在于：
外壳厚度10mm，保温材料厚度为20cm，保温材料的材质为粘土砖；内衬厚度为10mm，内衬的材质为氧化铝耐火砖；保温材料15内设置电阻加热装置17，通过电阻加热保持电解槽的热平衡，结构如图4所示；
二次电解时的电解槽结构如图5所示，结构与前述电解槽相同，不同点在于：二次阳极板18的导杆部分固定在盖板13上，板体插入电解质10中；阳极泥19沉积在二次阳极板18底部；保温材料15内设置电阻加热装置17；
经阳极废铝反复循环后，铝的回收率95％。
实施例3
废铝合金成分按质量百分比比含Si 13％，Fe 0.13％，Ca 0.01％，Ti 0.12％，Mg2.30％，Zn 0.01％，Cu 0.01％，余量为Al；
方法同实施例1，不同点在于：
(1)1000℃进行真空蒸馏；抽真空至真空蒸馏罐内的气压为20Pa；真空蒸馏的时间为8h；低沸点金属为锌、镁和钙；将获得的结晶合金取出后，置于真空蒸馏罐内，在温度为650℃和气压30Pa条件下，进行真空蒸馏，时间5h；真空蒸馏过程中，锌被蒸馏出来，进入真空蒸馏罐的结晶器中结晶，形成金属锌，将金属锌取出重新熔化浇铸制成纯锌锭；然后在温度为900℃和气压40Pa条件下，进行真空蒸馏，时间4小时；真空蒸馏过程中，镁被蒸馏出来，进入真空蒸馏罐的结晶器中结晶，形成金属镁；
蒸馏熔体的成分按质量百分比含Si 13.5％，Fe 0.14％，Ti 0.13％，Zn<0.01％，Mg<0.01％，Cu 0.01％，余量为Al；
(2)将蒸馏熔体导入熔化炉内降温至760℃，浇铸至模具中制成阳极板；采用纯铝加热至720℃形成纯铝熔体，然后浇铸至模具中制成阴极板；阳极板的板体部分厚度为6cm；阴极板的板体部分厚度为5cm；
(3)电解质中的AlF3:LiF:KF按质量份数比为10:50:50；
(4)电解时阳极板的电流密度300mA/cm2，极距为40mm；当阳极板上的铝溶解析出量达到阳极板铝质量的70％时，完成电解；
纯铝锭的成分按质量百分比含Al 99.85％，Si 0.10％，Fe 0.03％，Cu 0.01％，Zn<0.01％，Mg<0.01％，Ca<0.01％；
真空蒸馏装置结构同实施例1，不同点在于：
加热段外壁厚度为40mm；氧化铝内衬厚度为15mm；进行真空蒸馏时，控制氩气的流速在20～35L/min，以加快锌和镁的蒸馏速度；
电解槽结构同实施例1，不同点在于：
外壳厚度5mm，保温材料厚度为12cm，保温材料的材质为氧化铝砖；内衬厚度为6mm；经阳极废铝反复循环后，铝的回收率95.5％。
实施例4
废铝合金成分按质量百分比比含Si 1.8％，Fe 0.15％，Ca 0.51％，Mn 3.56％，V0.52％，Mg 6.80％，Cr 2％，Cu 0.21％，余量为Al；
方法同实施例1，不同点在于：
(1)1150℃进行真空蒸馏；抽真空至真空蒸馏罐内的气压为100Pa；真空蒸馏的时间为3h；低沸点金属为镁和钙；将获得的结晶合金取出后，置于真空蒸馏罐内，在温度为790℃和气压15Pa条件下，进行真空蒸馏，时间9小时；真空蒸馏过程中，镁被蒸馏出来，进入真空蒸馏罐的结晶器中结晶，形成金属镁；剩余金属钙；
蒸馏熔体的成分按质量百分比含Si 2.0％，Fe 0.16％，Ca 0.02％，Mn 3.87％，V0.60％，Mg 0.01％，Cr 2.20％，Cu 0.25％，余量为Al；
(2)将蒸馏熔体导入熔化炉内降温至800℃，浇铸至模具中制成阳极板；采用纯铝加热至750℃形成纯铝熔体，然后浇铸至模具中制成阴极板；模具的材质为铁；阳极板的板体部分厚度为10cm；阴极板的板体部分厚度为8cm；
(3)电解质为KCl-NaCl-MgCl2-AlF3体系电解质；采用KCl、NaCl、MgCl2和无水AlF3为原料，电解质中的AlF3:NaCl:KCl:MgCl2按质量份数比为15:40:28:48；
(4)电解时阳极板的电流密度500mA/cm2，极距为60mm；当阳极板上的铝溶解析出量达到阳极板铝质量的70％时，完成电解；
纯铝锭的成分按质量百分比含Al 99.90％，Si 0.05％，Fe 0.02％，Mn<0.01％，V<0.01％，Mg<0.01％，Ca<0.01％，Cr<0.01％，Cu 0.02％；
真空蒸馏装置结构同实施例1，不同点在于：
加热段外壁厚度为50mm；氧化铝内衬厚度为25mm；进行真空蒸馏时，将控制氩气的流速在25～55L/min，以加快镁和钙的蒸馏速度；
电解槽结构同实施例1，不同点在于：
外壳厚度8mm，保温材料厚度为16cm，保温材料的材质为氧化铝砖；内衬厚度为8mm；经阳极废铝反复循环后，铝的回收率96％。
实施例5
废铝合金成分同实施例1；
方法同实施例1，不同点在于：
(1)抽真空至真空蒸馏罐内的气压为30Pa，升温至1080℃进行真空蒸馏；真空蒸馏的时间为6.5h；
(2)将蒸馏熔体导入熔化炉内降温至710℃；
(3)电解质中的AlF3:LiF:KF按质量份数比为5:41:44；
(4)电解时阳极板的电流密度150mA/cm2，极距为20mm；
(5)经阳极废铝反复循环后，铝的回收率97％。
实施例6
废铝合金成分同实施例1；
方法同实施例1，不同点在于：
(1)抽真空至真空蒸馏罐内的气压为70Pa，升温至1130℃进行真空蒸馏；真空蒸馏的时间为4.5h；
(2)将蒸馏熔体导入熔化炉内降温至720℃；
(3)电解质中的AlF3:LiF:KF按质量份数比为6:42:44；
(4)电解时阳极板的电流密度180mA/cm2，极距为25mm；
(5)经阳极废铝反复循环后，铝的回收率96％。
实施例7
废铝合金成分同实施例1；
方法同实施例1，不同点在于：
(1)抽真空至真空蒸馏罐内的气压为80Pa，升温至1090℃进行真空蒸馏；真空蒸馏的时间为3.5h；
(2)将蒸馏熔体导入熔化炉内降温至730℃；
(3)电解质为KCl-NaCl-MgCl2-AlF3体系电解质；电解质中的AlF3:NaCl:KCl:MgCl2按质量份数比为5:35:25:40；
(4)电解时阳极板的电流密度200mA/cm2，极距为25mm；
(5)经阳极废铝反复循环后，铝的回收率96.5％。
实施例8
废铝合金成分同实施例1；
方法同实施例1，不同点在于：
(1)抽真空至真空蒸馏罐内的气压为90Pa，升温至1100℃进行真空蒸馏；真空蒸馏的时间为2.5h；
(2)将蒸馏熔体导入熔化炉内降温至725℃；
(3)电解质为KCl-NaCl-MgCl2-AlF3体系电解质；电解质中的AlF3:NaCl:KCl:MgCl2按质量份数比为10:21:26:43；
(4)电解时阳极板的电流密度190mA/cm2，极距为25mm；
(5)经阳极废铝反复循环后，铝的回收率97.5％。

Claims (10)

1.一种废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)真空蒸馏：将固态的废铝/废铝合金置于真空蒸馏罐中，将真空蒸馏罐置于加热炉内，抽真空，然后升温至1000～1200℃进行真空蒸馏；或将固态的废铝/废铝合金升温至700～1000℃，形成铝熔体，再置于真空蒸馏罐中，抽真空，然后升温至1000～1200℃进行真空蒸馏；真空蒸馏过程中，废铝/废铝合金中的低沸点金属被蒸馏出来，进入真空蒸馏罐的结晶器中结晶，形成结晶合金；真空蒸馏完成后，真空蒸馏罐内剩余物料为蒸馏熔体；
(2)制备极板：将蒸馏熔体导入熔化炉内降温至700～800℃，浇铸至模具中制成阳极板；采用纯铝加热至680～750℃形成纯铝熔体，然后浇铸至模具中制成阴极板；
(3)启动电解槽：启动装有电解质的电解槽，加热使电解质熔化后，调节电解质温度至电解温度；
(4)直流电解：将阳极板和阴极板置于电解槽内，插入到熔化的电解质中，对阴极板和阳极板通直流电进行电解；电解过程中，阳极板上的铝溶解进入电解质，然后在阴极板上析出；
(5)重熔浇铸：当阳极板上的铝溶解析出量达到阳极板铝质量的50～80％时，完成电解，此时阳极板形成阳极废铝；将阴极板连同析出的铝取出后，重新熔化浇铸，制成纯铝锭。
2.根据权利要求1所述的废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于步骤(1)中，抽真空至真空蒸馏罐内的气压为1～100Pa。
3.根据权利要求1所述的废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于步骤(1)中，低沸点金属为锌、镁、锂和/或钙。
4.根据权利要求1所述的废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于步骤(1)中，进行真空蒸馏时，向真空蒸馏罐内充入氩气对真空蒸馏罐内的铝熔体进行搅拌。
5.根据权利要求1所述的废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于步骤(3)中，电解质为KF-LiF-AlF3体系电解质，或者为KCl-NaCl-MgCl2-AlF3体系电解质；当电解质为KF-LiF-AlF3体系电解质时，采用LiF、KF和无水AlF3为原料，电解质中的AlF3:LiF:KF按质量份数比为(1～10):(40～50):(40～50)，其电解温度为490～560℃；当电解质为KCl-NaCl-MgCl2-AlF3体系电解质时，采用KCl、NaCl、MgCl2和无水AlF3为原料，电解质中的AlF3:NaCl:KCl:MgCl2按质量份数比为(1～15):(30～40):(20～28):(35～48)，其电解温度为390～490℃。
6.根据权利要求1所述的废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于步骤(4)中，电解时阳极板的电流密度100～500mA/cm2，极距为15～60mm。
7.根据权利要求1所述的废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于步骤(5)中，当阳极废铝中非Al元素的质量含量≤50％时，将阳极废铝与步骤(2)的蒸馏熔体混合，重新作为阳极板的原料；当阳极废铝中非Al元素的质量含量>50％时，将阳极废铝在800～1000℃熔化后，浇铸至模具中制成二次阳极板；将二次阳极板作为阳极板按步骤(3)和(4)的方式进行二次电解，当二次阳极板上的铝溶解析出量达到二次阳极板铝质量的50～80％时，完成二次电解，此时二次阳极板形成二次阳极废铝，作为步骤(1)的原料循环使用；在二次电解过程中，二次阳极板中的非Al元素以粉状形式沉降到电解槽底部，形成阳极泥。
8.根据权利要求1所述的废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于所述的真空蒸馏罐由上部的冷凝段和下部的加热段构成；加热段为桶状，外壁材质为耐高温钢，厚度为30～60mm；加热段内壁设有氧化铝内衬，厚度为10～30mm，氧化铝内衬由氧化铝砌筑制成，用于防止铝液与外壁接触；冷凝段为筒状，外壁材质为钢，内部设有结晶器，外壁上装配有冷却水夹套，顶部通过法兰与顶板密封连接；顶板上设有真空口与带阀门的真空管连接；加热段的底板上设有放料口和充气口，放料口与带阀门的放料管连接，用于真空蒸馏完成后放出剩余熔体，充气口与带阀门的充气管连接。
9.根据权利要求8所述的废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于进行真空蒸馏时，将真空蒸馏罐的加热段置于加热炉内，冷凝段位于加热炉外部；向冷却水夹套内通入冷却水；通过与真空管连接的真空泵对真空蒸馏罐抽真空；启动加热炉进行升温；当真空蒸馏罐内的物料形成熔体后，通过充气管向真空蒸馏罐内通入氩气对熔体进行搅拌，控制氩气的流速在1～100L/min，以加快锌、镁、锂和/或钙的蒸馏速度；氩气经过熔体后从真空管排出。
10.根据权利要求1所述的废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于所述的电解槽的外壳为钢板，厚度3～10mm，钢板内壁设置保温材料，厚度为10～20cm，保温材料的材质为莫来石砖、粘土砖或氧化铝砖；保温材料内壁设置内衬，厚度为5～10mm，内衬的材质为刚玉或氧化铝耐火砖；电解槽顶部设有盖板；阴极板和阳极板的导杆部分固定在盖板上，板体插入电解质中。
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