本发明涉及冶金领域，特别涉及一种从精炼渣回收铝的方法。
背景技术：
精炼渣是钢渣的一种，产量约占钢渣总产量的5％。随着我国钢铁产量的不断增长，钢包精炼炉作为一种主要的炉外处理手段得到越来越广泛的应用，导致钢铁生产过程中产生大量的精炼废渣。精炼渣除含有被除去的杂质和加入的熔剂反应物之外，大都含有相当数量的被精炼金属。当精炼渣含杂质元素量较少时，可返回前熔炼作业处理，以回收其中的被精炼金属和有价的杂质元素；当含杂质元素量较多时，可单独处理，以回收有价的杂质元素。
作为精炼渣中的有价元素，铝元素的回收一直是钢铁行业研究的重点。但由于精炼渣中成分复杂，众多固相形成了互相混合包裹的结构，导致精炼渣中铝回收困难，难以被规模化利用。尤其是高si精炼渣，铝的回收更加困难。因此，如何高效利用精炼渣中的铝元素是本领域一个难点问题。
cn101402460a公开了一种利用lf炉精炼渣制备硅酸铝的方法，通过向破碎-磁选-研磨后的lf炉精炼渣中加入一定浓度的硫酸，在40-70℃，渣酸质量比1/8-1/10的条件下进行酸解，酸解时间控制在60min，将酸解产物分离除去固体石膏，得到铝盐为主的混合溶液；然后将其以流线方式缓慢加入一定浓度的水玻璃溶液，过程中不断搅拌，控制体系ph值至4.0-5.0，在恒温40℃条件下陈化30min，然后过滤陈化产物得滤饼，用蒸馏水多次清洗该滤饼，直至体系的ph值在6.5左右，再进行过滤，将固体分离物溶于水，用备用的水玻璃溶液11-12wt％调节ph值为10.0左右，恒温40℃静置20min后过滤、干燥，得到硅酸铝。然而该酸浸方法耗酸量大，铝溶出率低，且工艺复杂，操作繁琐，不利于工业化应用。
cn101259969a中公开了一种氧化铝的制备工艺，将lf炉精炼渣粉碎成粒度小于3mm的颗粒；磁选后将颗粒粉碎至粒度小于0.125mm的微粉；然后加碳酸钠溶液，在70-95℃反应不小于1.5小时，过滤后得到可溶性的偏铝酸钠溶液与不溶性的碳酸钙沉淀；在偏铝酸钠溶液中通入富含二氧化碳的气体，生成氢氧化铝沉淀与碳酸钠溶液，过滤，干燥即可。该方法的缺点在于，为了使精炼渣中的铝充分暴露，采用了二次粉碎的步骤，将其粉碎成0.125mm的微粉，粉碎过程中增加了能耗，成本过高。
上述方法工艺复杂，能耗高，且仅针对高al精炼渣，而不适用于si含量高的精炼渣，因此需要开发新的方法，实现简单、高效从精炼渣中回收铝的目的。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种从精炼渣中回收铝的方法，可实现对精炼渣中铝的高效回收，其回收率达到90％以上。且该方法工艺简单、易于操作、成本低、安全性好，适用于工业化生产。
为达此目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供一种从精炼渣中回收铝的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将精炼渣与naoh溶液混合得到浆料；
(2)向步骤(1)得到的浆料中通入co2气体，加热进行反应，得到固液混合料浆；
(3)将步骤(2)得到的固液混合料浆固液分离，得到铝酸钠溶液。
精炼渣中主要存在相为cao-caf2、cao-al2o3和cao-al2o3，其中铝相被钙相和硅相包裹，暴露的部分很少，难以对其直接进行提取。而对其粉碎则需要较高的能耗，增加处理成本。
本发明将精炼渣与naoh溶液配制成浆料后通入co2气体，加热至一定温度后，在naoh和co2的共同作用下，能够与精炼渣中的cao和sio2反应，使得铝相充分暴露与naoh进行反应，进而得到了铝酸钠溶液，实现了对精炼渣中铝相的回收。
上述反应的方程式为：
cao-al2o3+naoh+co2＝caco3+naalo2+h2o；
cao-al2o3+2naoh＝casio3+2naalo2+h2o。
反应完成后对固液混合料浆进行固液分离，得到含碳酸钙、硅酸钙及碳酸镁等的尾渣和铝酸钠溶液，有效的除去精炼渣中ca、si等元素，实现了对精炼渣中铝的高效回收，铝回收率达到90％以上。
步骤(3)所述固液分离后得到的铝酸钠溶液中还存在一些杂质元素，可以选用本领域常规方法对其除杂以得到纯净的铝酸钠溶液。示例性的，可以对得到的铝酸钠溶液进行稀释至氢氧化钠溶液的浓度为300g/l左右，加入cao，控制温度为85℃左右在搅拌反应釜中反应1.5h，以除掉杂质si。
根据本发明，在步骤(1)之前对所述精炼渣依次进行破碎、选铁、研磨。所述破碎、选铁以及研磨的方式均为本领域的常规方法，对此不做赘述。
根据本发明，所述破碎后精炼渣的粒径为400-600目，例如可以是400目、420目、440目、460目、480目、500目、520目、540目、560目、580目或600目，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，步骤(1)所述精炼渣与naoh溶液的质量比为(2-7):1，例如可以是2:1、3:1、4:1、5:1、6:1或7:1，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，步骤(1)所述naoh溶液的浓度为60-80wt％，例如可以是60wt％、63wt％、65wt％、67wt％、70wt％、72wt％、75wt％、78wt％或80wt％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，步骤(2)的操作在搅拌的条件下进行，有利于co2气体与浆料充分接触，加快反应速度。
根据本发明，所述搅拌的速度为200-300r/min，例如可以是200r/min、210r/min、220r/min、230r/min、240r/min、250r/min、260r/min、270r/min、280r/min、290r/min或300r/min，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，步骤(2)中通过微孔布气装置向浆料中通入co2气体，采用微孔布气装置在体系中鼓入微米级气泡，极大的增加co2在碱液介质中的分散作用，增加co2与精炼渣颗粒接触反应的机会，缩短碳酸化反时间，节约能耗。
微孔布气装置中设置有微孔曝气头，所述微孔曝气头为常规曝气头，可以通过市购得到。工作时通过微孔曝气头进行曝气，使通入的co2气体形成气泡。
根据本发明，所述微孔曝气头的微孔直径为1-100μm，例如可以是1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，所述co2气体在微孔布气装置中形成气泡，所述气泡的直径为5-80μm，例如可以是5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、或80μm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，步骤(2)所述加热的温度为160-250℃，例如可以是160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃或250℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，步骤(2)所述反应的时间为2-6h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，步骤(2)所述反应在常压下进行。因此选用在常压反应容器中进行反应。
根据本发明，在进行步骤(3)之前，对步骤(2)得到的固液混合料浆进行稀释。
由于得到的固液混合料浆中naoh浓度高粘性大，固液分离困难，且naoh浓度在300-450g/l时更有利于脱硅，因此本发明选择对所述固液混合料浆加水进行稀释。稀释后固液混合料浆中naoh的浓度为300-450g/l，例如可以是300g/l、330g/l、350g/l、370g/l、400g/l、420g/l或450g/l，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，步骤(3)所述固液分离时固液混合料浆的温度为100-150℃，例如可以是100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明步骤(3)所述固液分离选用本领域公知的方式进行，对此不做特殊限定，示例性的，可以选用过滤、抽滤等，但非仅限于此。
作为优选的技术方案，本发明所述从精炼渣中回收铝的方法包括以下步骤：
(1)将精炼渣破碎至粒径为400-600目后依次进行选铁、研磨；
(2)将步骤(1)研磨后的精炼渣与浓度为60-80wt％naoh溶液按1:(2-7)的质量比配制成浆料；
(3)在200-300r/min的搅拌条件下，通过微孔布气装置将co2气体形成直径为0.5-100μm的气泡，通入步骤(1)得到的浆料中，在常压下加热至160-250℃反应2-6h，得到固液混合料浆；
(4)将步骤(2)得到的固液混合料浆稀释至naoh的浓度为300-450g/l后，在100-150℃下进行固液分离，得到铝酸钠溶液。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)有效的破坏精炼渣中的钙相和硅相，实现了对精炼渣中铝的高效回收，其回收率达到90％以上。
(2)有效的利用企业产生的co2废气进行生产，实现对废气的综合利用，达到了减排的目的的同时增加了经济效益。
(3)通过采用微孔布气装置在体系中鼓入微米级气泡，缩短了碳酸化反时间，减少了能源浪费，节约了能耗，降低了成本。
(4)工艺简单，易于操作，安全性好，有利于在工业生产中推广。
附图说明
图1为本发明一种具体实施方式提供的工艺流程图。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明在具体实施方式部分提供了一种从精炼渣中回收铝的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将精炼渣与naoh溶液混合得到浆料；
(2)向步骤(1)得到的浆料中通入co2气体，加热进行反应，得到固液混合料浆；
(3)将步骤(2)得到的固液混合料浆固液分离，得到铝酸钠溶液。
如图1所示，本发明一种具体实施方式提供的工艺流程可以为：将精炼渣依次经过破碎，选铁，球磨后加入naoh溶液配制浆料，通过微孔布气装置向配制好的浆料中通入co2气体，搅拌并加热进行反应，得到固液混合料浆，对固液混合料浆进行固液分离，得到尾渣和滤液，向滤液中加入除杂剂进行除杂后，得到铝酸钠溶液。
以下为本发明典型但非限制性的实施例：
本发明实施例部分采用常压加热搅拌反应容器进行反应，所用原料均取自承钢生产车间同一批次得到的精炼渣。
实施例1
(1)将精炼渣破碎至粒径为400-600目后依次进行选铁、研磨；
(2)将研磨后的精炼渣与naoh溶液按7:1的质量比配制浆料，naoh质量浓度为80％；
(3)选择常压反应器作为反应容器，在250r/min的搅拌条件下，通过微孔布气装置将co2气体形成直径为100μm的气泡，通入步骤(2)得到的浆料中，加热至250℃反应6h，得到固液混合料浆；
(4)将步骤(3)得到的固液混合料浆加水稀释到naoh浓度为450g/l，在150℃下过滤，得到含有碳酸钙、硅酸钙以及碳酸镁的尾渣，滤液采用常规方法除杂后得到纯净的铝酸钠溶液。
经过电感耦合等离子体光谱仪检测分析，本实施例中精炼渣中铝的回收率为95.32％。
实施例2
(1)将精炼渣破碎至粒径为400-600目后依次进行选铁、研磨；
(2)将研磨后的精炼渣与naoh溶液按2:1的质量比配制浆料，naoh质量浓度为60％；
(3)选择常压反应器作为反应容器，在265r/min的搅拌条件下，通过微孔布气装置将co2气体形成直径为0.5μm的气泡，通入步骤(2)得到的浆料中，加热至160℃反应2h，得到固液混合料浆；
(4)将步骤(3)得到的固液混合料浆加水稀释到naoh浓度为300g/l，在100℃下过滤，得到含有碳酸钙、硅酸钙以及碳酸镁的尾渣，滤液采用常规方法除杂后得到纯净的铝酸钠溶液。
经过电感耦合等离子体光谱仪检测分析，本实施例中精炼渣中铝的回收率为91.37％。
实施例3
(1)将精炼渣破碎至粒径为400-600目后依次进行选铁、研磨；
(2)将研磨后的精炼渣与naoh溶液按3:1的质量比配制浆料，naoh质量浓度为65％；
(3)选择常压反应器作为反应容器，在240r/min的搅拌条件下，通过微孔布气装置将co2气体形成直径为20μm的气泡，通入步骤(2)得到的浆料中，加热至180℃反应6h，得到固液混合料浆；
(4)将步骤(3)得到的固液混合料浆加水稀释到naoh浓度为340g/l，在110℃下过滤，得到含有碳酸钙、硅酸钙以及碳酸镁的尾渣，滤液采用常规方法除杂后得到纯净的铝酸钠溶液。
经过电感耦合等离子体光谱仪检测分析，本实施例中精炼渣中铝的回收率为92.42％。
实施例4
(1)将精炼渣破碎至粒径为400-600目后依次进行选铁、研磨；
(2)将研磨后的精炼渣与naoh溶液按4:1的质量比配制浆料，naoh质量浓度为70％；
(3)选择常压反应器作为反应容器，在210r/min的搅拌条件下，通过微孔布气装置将co2气体形成直径为60μm的气泡，通入步骤(2)得到的浆料中，加热至190℃反应4h，得到固液混合料浆；
(4)将步骤(3)得到的固液混合料浆加水稀释到naoh浓度为380g/l，在120℃下过滤，得到含有碳酸钙、硅酸钙以及碳酸镁的尾渣，滤液采用常规方法除杂后得到纯净的铝酸钠溶液。
经过电感耦合等离子体光谱仪检测分析，本实施例中精炼渣中铝的回收率为93.72％。
实施例5
(1)将精炼渣破碎至粒径为400-600目后依次进行选铁、研磨；
(2)将研磨后的精炼渣与naoh溶液按6:1的质量比配制浆料，naoh质量浓度为70％；
(3)选择常压反应器作为反应容器，在300r/min的搅拌条件下，通过微孔布气装置将co2气体形成直径为75μm的气泡，通入步骤(2)得到的浆料中，加热至240℃反应5h，得到固液混合料浆；
(4)将步骤(3)得到的固液混合料浆加水稀释到naoh浓度为410g/l，在125℃下过滤，得到含有碳酸钙、硅酸钙以及碳酸镁的尾渣，滤液采用常规方法除杂后得到纯净的铝酸钠溶液。
经过电感耦合等离子体光谱仪检测分析，本实施例中精炼渣中铝的回收率为91.90％。
实施例6
(1)将精炼渣破碎至粒径为400-600目后依次进行选铁、研磨；
(2)将研磨后的精炼渣与naoh溶液按6:1的质量比配制浆料，naoh质量浓度为75％；
(3)选择常压反应器作为反应容器，在255r/min的搅拌条件下，通过微孔布气装置将co2气体形成直径为75μm的气泡，通入步骤(2)得到的浆料中，加热至235℃反应5.5h，得到固液混合料浆；
(4)将步骤(3)得到的固液混合料浆加水稀释到naoh浓度为430g/l，在135℃下过滤，得到含有碳酸钙、硅酸钙以及碳酸镁的尾渣，滤液采用常规方法除杂后得到纯净的铝酸钠溶液。
经过电感耦合等离子体光谱仪检测分析，本实施例中精炼渣中铝的回收率为94.02％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。