铝灰处理与循环利用研究

铝灰处理与循环利用研究

论文摘要

铝在生产、消费及再生过程中,每年均会产生大量铝灰,铝灰的主要成分是金属铝、氧化铝、氮化铝等,如何妥善处理铝灰,实现铝灰的循环利用,在增加经济效益的同时又减少环境污染,是当前众多电解铝企业亟待破解的一个难题。本文研究了从铝灰中回收单质铝的新工艺,把铝灰热回收和冷回收结合起来,并形成了一套全新的工艺流程,其主要特点为:把人工炒灰的操作变成电动搅拌,减少了工人的劳动强度;热灰渣快速降温,减少烧损;采用除尘设备收集烟尘,清洁生产;铝灰热回收和冷回收相结合,铝回收率高,除铝灰扒出熔铸炉后的烧损和把回收的铝产品送回熔铸炉重熔烧损之外,只有很少量的单质铝未被回收。采用铝回收新工艺后,焦作万方的平均铸损由铝灰处理前的10.184‰下降到铝灰处理以后的5.849%o,平均铸损下降了4.335‰,取得了良好的经济效益和社会效益。将二次铝灰直接加入到电解槽中每千克铝灰相当于0.53千克氧化铝的价值,是最直接的铝灰循环利用方法,但是试验中也观察到了添加二次铝灰造成的硅含量升高、电压升高、炉底沉淀增加等不利影响。电解生产中所产生的二次铝灰全部返回电解槽后可使铝液硅含量上升0.003%,铁含量上升0.0025%,有可能会引起部分产品质量的等级下降,长期添加铝灰时硅、铁含量可达到动态平衡。铝灰中30%左右不明物质是否会在电解质中逐渐积累,最终导致电解质性质的改变,则需要从长期的生产试用中才能发现。通过工业试验表明,将二次铝灰制作成阳极钢爪保护环用于保护钢爪,可以达到减缓钢爪腐蚀,减少电解质中铁含量,增加经济效益的作用。铝灰保护环与碳素保护环相比,采用铝灰保护环,保护效果更好,成本更低,不用捡拾碎块,是碳素保护环的理想替代产品。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 铝电解工业概况
  • 1.2 铝灰的产生
  • 1.3 铝灰处理及循环利用技术现状
  • 1.3.1 回收铝
  • 1.3.2 制备陶瓷清水砖
  • 1.3.3 铝灰和粉煤灰合成Sialon粉
  • 1.3.4 生产烧结材料
  • 1.3.5 生产棕刚玉
  • 1.3.6 合成聚合氯化铝
  • 1.3.7 生产硫酸铝
  • 1.3.8 生产吸附剂
  • 1.3.9 合成油墨用氧化铝
  • 1.3.10 路用材料
  • 1.3.11 合成介孔分子筛
  • 1.3.12 其它用途
  • 1.4 国内外从铝灰中回收铝的处理方法
  • 1.4.1 国外铝灰处理的方法
  • 1.4.2 国内铝灰处理的状况
  • 1.4.2.1 热处理回收法的介绍
  • 1.4.2.2 冷处理回收法的介绍
  • 1.5 选题意义及主要内容
  • 1.5.1 选题意义
  • 1.5.2 主要研究内容
  • 第2章 一次铝灰的利用
  • 2.1 热铝灰处理
  • 2.2 冷铝灰处理
  • 2.3 除尘
  • 2.4 输送、提升和给料
  • 2.5 一次铝灰处理的生产工艺
  • 2.5.1 熔铸炉扒渣前的处理
  • 2.5.2 出炉后的热铝灰的运输
  • 2.5.3 热铝灰铝液回收
  • 2.5.4 热铝灰冷渣破碎
  • 2.5.5 冷铝灰运输提升处理
  • 2.5.6 球磨机磨碎处理
  • 2.5.6.1 控制进料粒度
  • 2.5.6.2 降低铝灰水分
  • 2.5.6.3 保证钢球装填量及其级配
  • 2.5.7 筛分处理
  • 2.5.8 除尘处理
  • 2.5.9 化验
  • 2.6 铝灰处理系统的应用效果
  • 2.6.1 产品产量与质量
  • 2.6.2 设备运行状况
  • 2.6.3 环境影响评价
  • 2.6.4 经济效益及社会效益
  • 2.6.4.1 经济效益
  • 2.6.4.2 社会效益
  • 第3章 二次铝灰的利用
  • 3.1 直接加入到电解槽中的研究
  • 3.1.1 铝灰成份
  • 3.1.2 试验方案
  • 3.1.2.1 试验方法
  • 3.1.2.2 试验监测项目
  • 3.1.3 添加铝灰对铝液质量的影响
  • 3.1.3.1 对铝液硅含量的影响(试验天数35天)
  • 3.1.3.2 对铝液铁含量的影响
  • 3.1.4 添加铝灰对技术条件的影响
  • 3.1.4.1 电压的影响
  • 3.1.4.2 对分子比、电效的影响
  • 3.1.4.3 对其它技术条件的影响
  • 3.1.5 添加铝灰的收益
  • 3.1.6 试验结论
  • 3.2 制作阳极保护环
  • 3.2.1 二次铝灰成分
  • 3.2.2 铝灰保护环成分
  • 3.2.3 铝灰保护环对铁含量的影响
  • 3.2.4 铝灰环保护效果研究
  • 3.2.4.1 试验方式
  • 3.2.4.2 测试数据分析
  • 3.2.4.3 稳定性研究
  • 3.2.4.4 形态研究
  • 3.2.4.5 离散度研究
  • 3.2.4.6 中心趋势研究
  • 3.2.4.7 阶段性结论
  • 3.2.5 铝灰环与碳素环保护效果对比分析
  • 3.2.5.1 试验方式
  • 3.2.5.2 测试数据分析
  • 3.2.5.3 保护效果分析
  • 3.2.6 经济价值分析
  • 3.2.6.1 腐蚀损失计算
  • 3.2.6.2 保护环成本
  • 3.2.6.3 各种保护环的节约价值
  • 3.2.6.4 其它
  • 第4章 结论与展望
  • 4.1 结论
  • 4.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
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