电解铝灰铝渣的回收利用现状

电解铝灰铝渣的回收利用现状

国家电投集团内蒙古能源有限公司内蒙古通辽市028011

摘要:本文首先阐述了铝灰铝渣的产生,接着分析了国内外铝灰综合回收的现状,最后对铝灰铝渣的回收利用进行了探讨。希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。

关键词:电解铝;铝灰铝渣;回收利用

引言:

我国把重点放在了回收铝和氧化铝上,对于其他的有用熔盐等的回收不够重视,因此造成了资源的浪费,所以我国还需要继续借鉴国外相关技术,探究新的回收利用的方法,改善铝灰铝渣利用现状,提高铝灰铝渣的回收利用效率,保护环境的同时节约能源,同时也要加大对工厂铝灰铝渣的回收的监管力度,避免资源浪费影响环境。

1铝灰铝渣的产生

我国是全球第一的铝生产大国,随着工业的发展进步,我国铝工业的产值也在随之不段增加,铝的生产提高了我国航空,建筑、汽车等行业的发展。而在电解铝的过程中,产生的铝灰铝渣是会严重污染环境的工业废渣,而且产量惊人。

铝主要通过熔盐电解的方法得到,实则是电解氧化铝熔盐,现在工业一般电解冰晶石-氧化铝融盐,在电解的过程中由于操作和阳极更换的问题,通常会在电解槽中产生铝灰铝渣,这些铝灰铝渣很少一部分能得到回收利用,且铝灰铝渣中含义丰富的金属铝和其他元素,大部分浪费会造成资源的严重浪费,而且会影响环境,因此对铝灰铝渣的重新利用很关键,也非常必要。

2国内外铝灰综合回收的现状

2.1铝灰中有价值成分的回收

铝灰中的一些有价值的成分,如Al、Al2O3、AlN等,不经过回收处理直接堆积填埋,这将导致有毒金属离子的流入地下水,铝灰与水反应会产生氨气、甲烷、磷化氢、硫化氢等有毒气体,不仅造成资源的浪费,而且还会严重的污染环境。铝灰与水发生的主要反应如下:

AlN+3H2O=Al(OH)3+NH3↑

2.2铝灰中氧化铝的回收

氧化铝是铝灰中含量最多的成分,不同来源的铝灰成分会有所差别,在电解铝灰中,ω(Al2O3)为30%左右,在熔铸铝灰中ω(Al2O3)为50%~60%。

对于铝渣填埋造成的不良后果,有一种从铝渣中回收氧化铝的处理方法。在低温下,通过酸浸→纯化→沉淀→煅烧等步骤,最终得到氧化铝产品,纯度高达99.28%,所得产品附加价值高,避免了铝灰填埋造成环境污染问题。应用先进的高频等离子体技术合成所需的Al2O3粉末产物。合成的Al2O3粉末的纯度为99.95%,优于市售品。

2.3铝灰中氨氮的回收

由于铝灰产生的过程不同,其中氮化铝的含量也不同,含量一般在15%~30%,总体上比较高。

在对进行了AlN水解、回收液氨及硫酸铵的试验研究。研究结果表明:AlN水解产生的氨经精馏→压缩→冷凝等工艺可获得成品液氨,或者经工业硫酸吸收→结晶→离心→烘干,可得到铵盐,氨氮回收率达95%,具有良好的社会效益。

3.铝灰铝渣的回收利用

3.1铝灰铝渣中回收铝

铝灰铝渣中有含量丰富的铝,对铝的回收利用非常有必要。对于铝灰铝渣中铝的回收方法多种多样,主要包括炒灰回收法,倾动回转窑处理法,压榨回收法,重选法,电选法,离心法等等,以下简要介绍一下小型再生铝厂采用的炒灰回収法,和各企业最常用的倾动回转窑处理法:第一,炒灰回收法:主要是将铝灰捞出防御一倾斜的铁锅中,用铁楸翻炒,翻炒过程中由于铝熔体颗粒与铝灰的湿润性不好,铝熔体颗粒便慢慢的罗大陆铁锅底部,然后将其用钢勺舀出作为回炉料,炒灰时需要添加合适的添加剂,从而使得铝熔体颗粒更快的落在地段,提高回收率。第二,倾动回转窑处理法主要的原理与炒灰法一致,但主要针对于年产量大的企业,这种方法法:利用回转窑进行翻炒,实现了机械化的炒灰过程,效率比较高,但是因为搅拌速度比较高,因此温度高,容易产生眼,对环境有影响,所以需要密封烟罩,最后在回收烟气。虽然此方法的效率高,速度快,但是回收率却比人工炒灰低,还需要其他方法进一步回收利用铝灰。

3.2压榨回收法

压榨回收法在国内采用的不多,其过程是在炉前将铝灰耙入一个多孔的箱体,铝液从孔中流出,同时有一个挤压系统对铝灰施以一定的压力,起到压榨的作用,可以使更多的铝得到回收。日本的一些企业采用压榨法从铝灰中回收铝,效果很好,国内有几家企业采用,但反应的效果不理想。以上是铝灰的热回收方法,其优点是充分利用了铝灰的物理热,一般不需另加热源,并可以现场回收铝。但缺点也很明显,铝灰基本是松散的粉物质,有一定的透气性,铝灰在高温下反复地搅拌,空气通过空隙进入铝灰,又由于铝灰中大量的热不能散发,造成金属的大量氧化,降低了金属的回收率。因此,炉前产生的铝灰要尽快处理,尽量减少长时间的堆积。

3.3重选法处理铝灰

重力选矿处理铝灰的主要设备是摇床,此法已经广泛用于钨、锡、金等贵重金属矿石的分选中,其原理是利用金属和脉石颗粒的密度不同,在以水为主要介质的环境中使之得到分离。目前摇床也成功地应用于再生资源领域,如从废电路板中回收铜、从碎电线中回收铜、从废耐火砖中回收贵金属、从合金钢磨屑料中回收金属等,在处理这些废料过程中,须将废料粉碎到一定的粒度,然后在以水为介质的环境中进行处理,使杂质与金属分离。摇床有一个复杂的倾斜金属床面,借助于机械的不对称往复运动和薄层斜面水流的联合作用,使矿粒分层,不同密度和粒度的矿粒沿着各自的运动方向分开,达到重力分选的目的,摇床可以处理0.22~2mm的颗粒状矿物。从理论上讲,该法用于处理经过热回收之后的铝灰(可以称之为二次铝灰)比较合适,但由于二次铝灰的成分与一些金属矿和以上提到的再生资源不同,二次铝灰的成分比较复杂,主要成分的物料密度差较小,尤其是铝的密度仅为2.7g/cm3,而氧化铝的密度为3.9~4.0g/cm3,采用摇床进行分选有一定的难度。因此,设备的设计、操作技术参数的控制、介质的选用等都是该技术的关键,摇床不失为处理二次铝灰的一种较好的选择。

3.4电选法处理铝灰

电选的原理是利用各种物料的电性质不同而进行的一种选矿方法。由于磁铁矿、钛铁矿、自然金矿等金属矿物的导电性好,而矿物中的石英、长石、方解石、硅酸盐等导电性差,利用两者之间电性能的差异,用电选的方法分开。电选技术除应用于矿山的选矿过程外,已经在再生金属领域广泛应用,如碎塑料中非铁金属的分离、多种金属碎料混合物的分离、垃圾中回收铜和铝等。电选设备有一个转鼓,转鼓有良好的接地,同时转鼓的附近有一个高压直流电极,此电极对着转鼓产生一个电晕电场,转鼓上方有一个料斗,铝灰持续落到转鼓表面,并进入电晕场,此时铝灰中的各种成分都获得电荷,铝与其他物质的电性质不同,其中铝颗粒得到的电荷立即被转鼓导入地线而传走,失去电荷后,在转鼓离心力及重力的作用下,铝颗粒落下,而非导体带有电荷,吸附于转鼓上,被带到另一端,然后经过毛刷刷下,两者的落点显然不同,使铝灰中的铝及非铝物质得以有效分离。

结束语

随着我国航空、建筑、汽车等行业的发展,对铝以及铝合金的需求量越来越大,而铝又属于活泼金属,一般只能通过电解的方法来得到,在电解的过程中产生铝灰铝渣是在所难免的,而铝灰铝渣的成分比较丰富,这就对给铝灰铝渣的回收过程增加了困难,因此对铝灰铝渣的回收利用技术需要不断的提高,从而节约地球资源,保护生态环境。

参考文献:

[1]李菲,郭学益,田庆华.二次铝灰制备α-Al2O3工艺[J].北京科技大学学报,2015,(04).

[2]苏鸿英.铝灰挤压冷却回收技术的新方向[J].资源再生,2015,(08).

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