一种高效综合回收利用铝灰的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高效综合回收利用铝灰的方法，属于冶金工业领域。
【背景技术】
[0002]铝在自然界中分布极广，地壳中铝的含量约为8%，仅次于氧和硅，居第三位。但在各种金属元素当中，铝居首位。铝是产量仅次于钢铁的第二大金属。
[0003]铝灰是电解铝或铸造铝及废铝再生过程中产生的熔渣经冷却加工后的产物。其主要来源于熔炼过程中漂浮与铝熔体表面的不熔夹杂物、添加剂以及和添加剂进行物理、化学反应产生的物质。因为这些物质与其他重金属熔炼产生的炉渣不相同，呈松散的灰渣状，因此又被称为铝灰。铝灰的成分因各生产厂家的原料及操作条件不同而略有变化，但通常都含有金属铝，铝的氧化物、氮化物和碳化物，盐，其它金属氧化物(如Si02、Mg0)以及一些其它成分。此外，在熔铸或精炼过程中所使用覆盖剂，导致铝灰中含有一定量的氯化物和氟化物。
[0004]铝灰中的有毒金属元素(Se、As、Ba、Cd、Cr、Pb等)进入土壤和地下水系统会造成严重的重金属污染，盐饼中的盐分积聚在土壤中会导致盐碱化，当铝灰接触水后会产生氨气、氢气和甲烷容易引起火灾，其中的砷和砷化铝等杂质与水发生反应后产生的砷化氢气体在生产场地富集后不仅污染空气，还会造成密切接触者的急性砷化氢中毒。所以，有效的利用铝灰具有很大的意义，目前，铝灰在很多方面已经得到应用，如回收金属铝、回收有用的盐、回收铝灰中的氧化铝、生产耐火材料、生产棕刚玉、合成聚合氯化铝、生产硫酸铝、生产吸附剂、合成油墨用氧化铝、路用材料、用作脱硫剂等。
[0005]由于在铝的生产过程中加入了大量的打渣剂和精炼剂，使铝灰中氯元素的含量非常高。从原料的组分来看，铝灰主要成分Al、Na、F，是铝电解必须的原料，可以考虑作为电解铝的原料。如果铝灰直接作为电解铝的原料，则氯化物会影响电解质体系的稳定性，同时NaCl在电解过程中形成Cl2，影响车间的安全与环保。2008年国家环境保护部和发展和改革委员会将铝灰火法冶炼过程中产生的初炼炉渣、粗铝精炼加工过程中产生的盐渣、浮渣和铝火法冶炼过程中产生的易燃性撇渣列入《国家危险废物名录》。因此，如何经济有效的综合回收利用铝灰将对我国电解铝行业产生重要的意思。
[0006]目前，国内对铝灰的处理方法大致分为两类:冷处理回收法和热处理回收法。冷处理回收法是使用振动筛对铝灰进行筛分处理，使铝和A1203、氟化盐等物质分离；热处理回收法是将刚刚从熔炼炉扒出的铝灰放置在炒灰锅中，利用铝灰自身的热量，用机械进行翻炒，在翻炒的过程中铝熔体逐渐地汇集到铁锅底部，然后用钢勺将其g出并铸成铝锭。然而，现在的国内对铝灰的处理基本都是小作坊，回收方法简单，同时产生大量的灰尘，严重污染环境。因此，目前的铝灰处理技术室污染环境的，不是循环利用的。
[0007]在前人不但探索研究中，也提出了很多能够综合利用铝灰的技术。中国专利(ZL201410500048.9，一种无害处理铝灰并制备砂状氧化铝的方法，2014.9.26)公开了一种无害处理铝灰并制备砂状氧化铝的方法，主要步骤为:重熔、碱洗、干燥烧结、溶出、过滤提纯、碳分分解、焙烧，具体以铝电解冶炼和铝精炼过程中产生的铝灰为原料，经过回收回收浸出铝、碱洗脱杂、纯碱烧结、烧结熟料溶出、铝酸钠溶液深度除杂、碳分。氢氧化铝分离与洗涤、氢氧话铝焙烧、碳粉母液蒸发等工序处理后，得到砂状氧化铝产品。
[0008]中国专利(ZL200810115443.X，一种提取铝灰中铝和氯化物的方法，2008.6.24)公开了一种提取铝灰中铝和氯化物的方法，包括以下步骤:将铝灰加热将铝灰后只能怪的铝完全熔化并与熔渣分层后，将铝液吸出直接送去铸造；将熔渣用水浸出使铝灰中的氯化物溶解进入水中，再进行固液分离；蒸发液相得到氯化物结晶，固相作为原料生产氧化铝。其中金属铝的回收率大于85%，氯化物的回收率大于80%。
[0009]但上述技术存在以下的不足:(1)处理过程中没有考虑氯盐的危害，没有对氯盐进行综合回收利用，既污染环境，也浪费了资源；(2)铝灰中氯盐的回收率不高，只有80%左右；(2)工艺流程复杂，经济性差。
【发明内容】
[0010]本发明针对以往处理铝灰会产生灰尘，烟尘造成环境污染，成本较高，工艺流程复杂，经济性差的问题，提供了一种处理铝灰，高效综合回收利用铝灰的方法，特别是对铝灰中氧化铝和氯盐的回收方法，解决了环境污染和成本增加的问题。
[0011]本发明的目的在于提供一种高效综合回收利用铝灰的方法，具体包括以下步骤:
A.将铝灰与pH值为3-7的水溶液按液固比为1:1-5:1的比例进行调浆，并在超声场下进行强化浸出反应，同时通入空气；
B.对步骤A中超声波强化浸出时产生的气体进行收集，并用水吸收得到氨水，既可以解决环境污染问题，也可以得到产品氨水；
C.对步骤A中超声波强化浸出的料浆进行液固分离，得到浸出液和浸出渣；
D.对步骤C中得到浸出液进行浓缩结晶，得到氯盐(氯盐主要以氯化钠形式存在)可以直接返回铝的精炼工序；
E.对步骤C中得到的浸出渣进行洗涤分离，得到洗净渣和洗水，将洗净渣烘干为氧化铝，将得到的洗水返回步骤A中进行超声波强化浸出。
[0012]优选的，本发明步骤A中所述超声波的功率为100W-300W，浸出反应时间为l_5h。
[0013]优选的，本发明步骤D中所述浓缩结晶的温度为120-200°C，得到的氯化钠可以返回电解精炼工序；
步骤E中得到的烘干洗净渣为氧化铝，氧化铝可以直接返回铝的电解工序。
[0014]步骤E中的洗水可以直接在返回到步骤A中进行超声波强化浸出，可以循环使用，解决了废水处理问题。
[0015]本发明的有益效果是:
(I)对铝灰中进行综合回收利用的物质种类多:铝灰中的AlN在超声波强化浸出时，会产生大量的氨气，对氨气用水吸收可以得到产品氨水；对铝灰中的氧化铝进行回收利用，可以直接返回到电解工序，对铝灰中的氯化钠进行回收利用，可以直接返回到精炼工序，大大减少A1N，氧化铝和氯化钠被作为废物浪费掉。
[0016](2)回收效率高:氯化钠的回收率在98%以上，氧化铝的回收率在90%以上。
[0017](3)反应速度快:超声波强化浸出I小时即可达到上述回收效率。
[0018](4)工艺流程简单，投资少，成本低，环保。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的工艺流程图。
具体实施例
[0020]下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
[0021]实施例1
本实施例所述高效综合回收利用铝灰的方法，具体包括以下步骤:
A.将铝灰(含20%的氧化铝和12.3%的氯化物)与pH值为3的水溶液按液固比为1:1的比例进行调浆，并在超声场(超声波功