一种从城市垃圾焚烧炉渣涡电流分选物中提炼金属铝的方法
【专利摘要】本发明涉及一种从城市垃圾焚烧炉渣涡电流分选物中提取金属铝的方法，属于金属二次资源回收【技术领域】。其提取金属铝的主要方法为：将涡电流分选物（原料）进行球磨，球磨后过筛分离块状物与粉状物。再将块状物中的铁、铜、玻璃、陶瓷等与粗铝块分离。将卤化物组成的渣铝分离剂加入熔炼炉加热变成熔盐，随后加入粗铝块并进行搅拌，粗铝中的杂质熔渣进入上层熔盐相，液态金属铝沉入炉底。随后将铝液迅速放入铁制铸模中，铝液凝固得到含铝量96%以上的金属铝锭。渣铝分离剂经数次使用后，采用水溶法将渣铝分离剂与不溶性的熔渣分离，脱水后循环使用。本发明具有工艺简单，操作方便，金属铝的回收率高等优点，实现了垃圾焚烧炉渣中金属铝的资源化。
【专利说明】一种从城市垃圾焚烧炉渣涡电流分选物中提炼金属铝的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种从城市垃圾焚烧炉渣涡电流分选物中提炼金属铝的新方法，利用铝渣分离剂在熔炼炉中提炼回收金属铝，属于城市垃圾焚烧炉渣综合利用及金属二次资源回收【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着我国城市化进程的推进和人民生活水平的迅速提高，城市生产和生活过程中产生的垃圾也日趋增多。以上海市为例，目前日均产生的生活垃圾约为1.8万吨，妥善处置如此巨量的生活垃圾并减小其对环境的影响是摆在人们面前的重大问题。
[0003]常用的生活垃圾处理方法包括填埋、焚烧和堆肥。填埋处理尽管具有处理费用低、方法简单的特点，但容易造成地下水资源的二次污染且占用大量土地资源。堆肥处理适合于易腐有机质含量较高的垃圾处理，可对垃圾中的部分组分进行资源利用，但堆肥法对垃圾分类要求高，而且生活垃圾堆肥量大，养分含量低，长期使用易造成土壤板结和地下水质变坏。焚烧法是将垃圾置于高温炉中使其中可燃成分充分氧化的一种方法，产生的热量用于发电和供暖。垃圾中的病原菌被彻底杀灭，从而达到无害化的目的。垃圾焚烧后，灰渣的体积、重量大大减少。从减量化、无害化和资源化角度考虑，采用焚烧技术处理生活垃圾，无疑是一种较为先进的处理方法，尤其适合于土地资源紧张的城市。目前，世界上一些经济发达的国家广泛采用垃圾焚烧作为城市生活垃圾处理的主要方式，我国也正在逐渐推进用垃圾焚烧的方式处理生活垃圾。
[0004]采用生活垃圾焚烧技术虽然能最大化地减容、减量，但焚烧后仍会产生约占垃圾质量15% — 25%左右的炉渣。炉渣的组成主要有陶瓷、砖石、玻璃、熔渣和金属等。长期以来这些炉渣往往送往填埋场处置，这样，既增加填埋场库容紧张的压力，也不符合资源化处理的要求，因此近年来国内外在炉渣应用于路基材料以及建筑砌块骨料等领域进行了研究，并开始进入实际应用。
[0005]多年的垃圾焚烧实践表明，生活垃圾中含有一定量的金属，铝是其中的一种金属。铝主要来源于铝制易拉罐和食品、药品等的铝箔包装材料。垃圾焚烧过程中，由于焚烧炉温度高于金属铝的熔点，铝发生熔化，并在炉渣冷却时形成大小不一、形状各异的铝块。炉渣作为路基材料和建筑材料资源化利用时，若其中金属铝不分选出来，不仅造成了铝资源的浪费，而且还发现，炉渣中的铝在酸性液体作用下会反应，产生氢气，由于反应中引起的膨胀(氢气效应)会使得用炉渣作为路基材料以及建筑砌块骨料的路面或建筑物造成破坏，从而严重限制了炉渣在路基材料以及建筑砌块骨料等领域应用。将铝从炉渣中分离出来，成为扩展炉渣应用于路基材料以及建筑砌块骨料等领域的重要课题。
[0006]一般讲，炉渣中的金属铁等具有磁性的物质可通过磁选法回收，铝等有色金属则利用涡电流金属分选机分选出来。涡电流分选得到的是包括铝在内的有色金属混合物，由于生活垃圾组成复杂，焚烧后炉渣中的铝或是包覆、或是表面粘附熔渣和其它杂质，使得这些低纯度粗铝块并不能直接作为铝或铝合金生产领域的原料。
[0007]对于铝一熔渣体系中金属铝的提炼，目前实践中的主要方法有炒灰回收法和倾转回转窑处理法。前者劳动强度大，后者适用于处理量大的场合，金属铝回收率也较低，而且这些方法需要加入氯化锌、六氯乙烷等作为精炼分离剂，环境污染严重。本发明根据垃圾焚烧炉渣涡电流分选物(以下简称原料)的物理特征，首先采用球磨的方法使熔渣和其它无机粉体与块状金属分离，并使熔渣磨细到较小的粒度，然后过筛将粉体与块状物分离。再根据各种成分的性质与特征将块状物中的铁、铜、玻璃、陶瓷等与粗铝块分离。将得到的粗铝块加入到熔融态的铝渣分离剂中，搅拌，静止保温一定时间，粗铝块熔化，利用熔盐和液态金属铝存在的密度差以及润湿作用，由粗铝块熔化成的金属铝液滴，下沉并聚集成一体，处于坩埚的底层，且杂质熔渣全部进入上层铝渣分离剂熔盐液相内。待铝液聚集一定量时，将熔炼炉底部的液态金属铝注入事先准备的铸模中，冷却凝固即得到金属铝锭。处理数批粗铝后，混有熔渣的熔剂粘度加大，处理效率下降，需要进行再生处理。将混有熔渣的熔剂倒出冷却后，采用水溶法进行混有熔渣的熔剂再生:用水溶解其中的盐，分离盐水和不溶性的熔渣，过滤后的盐水经脱水再结晶后得到混合盐，烘干后，即可达到原铝渣分离剂的基本性能，实现铝渣分离剂的再循环使用。整个提炼过程工艺简单，操作方便，金属铝的回收率高，提炼成本低，环境污染少，提炼出的金属铝的含铝量大大高于直接从涡电流分选出的粗铝块的含铝量，完全满足作为再生铝或再生铝合金锭生产的原料要求，实现了垃圾焚烧炉渣中金属铝的资源化，并提高了炉渣作为路基材料以及建筑砌块骨料添加物的品质，解决了路面或建筑物长期使用时开裂的问题。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种从城市垃圾焚烧炉渣的涡电流分选物中提炼金属铝的新方法。本发明采用球磨预处理、分选非铝杂质、粗铝的熔化提炼等步骤得到含铝量较高的金属铝锭，熔炼时采用的渣铝分离剂无毒无污染，且经过再生处理后仍可以循环再使用。
[0009]为达到上述目的，本发明采用下述技术方案:
对原料(其组成为粗铝、铜及铜合金、铁、玻璃、陶瓷、熔渣及无机粉体)进行球磨处理，分别得到块状物和细粉；用不锈钢网筛将块状物和细粉分离；进一步分选出块状物中的铁、铜及铜合金、玻璃、陶瓷；将配制的渣铝分离剂加入熔炼炉中并升温，使渣铝分离剂熔化；再将粗铝加入到熔炼炉并不断搅拌，粗铝中所含熔渣与液态铝分离，进入熔盐层内，液态铝聚集下沉位于坩埚底层；静止保温后将炉底的液态铝注入预热的铸模，冷却凝固后得到含招量较高的招锭。
[0010]本发明是一种从城市垃圾焚烧炉渣的涡电流分选物中提炼金属铝的方法，其特征在于该
方法包含以下的工艺过程和步骤:
一种从城市垃圾焚烧炉渣涡电流分选物中提炼金属铝的方法，其特征在于该方法具有以下的工艺过程和步骤:
a.涡电流分选物的预处理:将涡电流分选物和磨球以1:2的质量比置于球磨机中球磨30分钟，熔渣和其它杂质粉体从粗铝块表面脱落，并被磨碎至Imm以下，用18目的网筛将块状物和粉体分离； b.分选出块状物中的铁、铜及铜合金、玻璃、陶瓷等，得到粗铝块；
c.配制渣铝分离剂:按一定比例称取工业纯氯化钠和氯化钾，并将其完全混匀。这种渣铝分离剂中工业纯氯化钠和氯化钾的质量比为44: 56；
d.按照渣铝分离剂与粗铝的质量比1:1?3:1的比例，将渣铝分离剂加入坩埚电炉并加热；炉温控制在720?780°C，待渣铝分离剂全部熔化后，将粗铝块加入炉中；铝块全部熔化后进行搅拌，静止保温40分钟；然后将铝液注入铸模中，冷却，得到铝锭的含铝量为96%以上；
e.由于混入的炉渣杂质增加，粘度加大，渣铝分离剂经数次使用后，分离效率降低，需将渣铝分离剂取出，进行再生处理:采用水溶法将渣铝分离剂与不溶性的熔渣分离，脱水后循环使用，即:用水将渣铝分离剂中的NaCl和KCl溶出，不溶性的熔渣沉底与之分离；含有NaCl和KCl的溶液结晶脱水后即可获得经过再生处理的渣铝分离剂。
[0011]本发明具有的特点和优点:
1、所用渣铝分离剂无毒无污染，对环境友好，成本低，且经再生处理，可再生循环使用，降低了整个过程的生产成本；
2、原料中的粗铝，经提炼后从含铝量为85%提高到96%以上，实现了炉渣中金属铝的资源化利用，提高了炉渣的经济利用价值；
3、采用本发明进行炉渣中金属铝的再生回收处理，具有操作成本低、生产设备简单和流程短的优点。
【具体实施方式】
[0012]现将本发明的实施例叙述于后。
[0013]实施例1
(1)称取Ikg原料(块状尺寸20mm左右)和2kg磨球放入球磨罐中，在转速500r/min下，球磨30分钟。用18目筛孔的网筛将原料中的块状物和粉体分离；用磁铁将块状物中金属铁选出；挑出铜、陶瓷和玻璃等杂质得到粗铝块；
(2)配制渣铝分离剂:称取220克工业纯氯化钠和280克工业纯氯化钾，充分混匀；
(3)将渣铝分离剂放入石墨坩埚炉中，加热至720°C，分离剂全部熔化后，将167g粗铝块加入炉中，粗铝块全部熔化后进行搅拌，静止保温40分钟后，将铝液注入铸模中，凝固冷却。得到铝锭的重量为151.9g，含铝量为97.3%。
[0014]实施例2
(1)称取Ikg原料(块状尺寸1mm左右)和2kg磨球放入球磨罐中，在转速500r/min下，球磨30分钟。用18目筛孔的网筛将原料中的块状物和粉体分离；用磁铁将块状物中金属铁选出；挑出铜、陶瓷和玻璃等杂质得到粗铝块；
(2)配制渣铝分离剂:称取176克氯化钠和224克氯化钾充分混匀；
(3)将渣铝分离剂放入石墨坩埚炉中，加热至750°C，渣铝分离剂全部熔化后，将200g粗铝块加入炉中，粗铝块全部熔化后进行搅拌，静止保温40分钟后，将铝液倾入铸模中，冷却。得到铝锭的重量为175.1 g，纯度为98.8%。
[0015]实施例3
(I)称取Ikg原料(块状尺寸1mm左右)和2kg磨球放入球磨罐中，在转速500r/min下，球磨30分钟。用18目筛孔的网筛将原料中的块状物和粉体分离；用磁铁将块状物中金属铁选出；挑出铜、陶瓷和玻璃等杂质得到粗铝块；
(2)称取经过再生处理的渣铝分离剂250g，并破碎；
(3)将步骤(2)中的渣铝分离剂放入石墨坩埚炉中，加热至780°C，渣铝分离剂全部熔化后，将250g粗铝块料加入炉中。粗铝块全部熔化后进行搅拌，静止保温40分钟后，将铝液倾入铸模中，冷却。得到招锭的重量为201.9 g,含招量为98.2%。
【权利要求】
1.在一种从城市垃圾焚烧炉渣涡电流分选物中提炼金属铝的方法，其特征在于该方法具有以下的工艺过程和步骤: a.涡电流分选物的预处理:将涡电流分选物和磨球以1:2的质量比置于球磨机中球磨30分钟，熔渣和其它杂质粉体从粗铝块表面脱落，并被磨碎至Imm以下，用18目的网筛将块状物和粉体分离； b.分选出块状物中的铁、铜及铜合金、玻璃、陶瓷等，得到粗铝块； c.配制渣铝分离剂:按一定比例称取工业纯氯化钠和氯化钾，并将其完全混匀；这种渣铝分离剂中工业纯氯化钠和氯化钾的质量比为44: 56； d.按照渣铝分离剂与粗铝的质量比1:1?3:1的比例，将渣铝分离剂加入坩埚电炉并加热；炉温控制在720?780°C，待渣铝分离剂全部熔化后，将粗铝块加入炉中；铝块全部熔化后进行搅拌，静止保温40分钟；然后将铝液注入铸模中，冷却，得到铝锭的含铝量为96%以上； e.由于混入的炉渣杂质增加，粘度加大，渣铝分离剂经数次使用后，分离效率降低，需将渣铝分离剂取出，进行再生处理:采用水溶法将渣铝分离剂与不溶性的熔渣分离，脱水后循环使用；即:用水将渣铝分离剂中的NaCl和KCl溶出，不溶性的熔渣沉底与之分离；含有NaCl和KCl的溶液结晶脱水后即可获得经过再生处理的渣铝分离剂。
【文档编号】C22B7/00GK104498719SQ201410777626
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月17日 优先权日:2014年12月17日
【发明者】谈定生, 秦岩, 陈爱民, 华勤, 王兴庆, 毛协民 申请人:上海大学, 上海寰保渣业处置有限公司