本发明涉及再生金属技术领域，及废杂铝再生处理领域，特别是提供了一种从废杂铝再生过程中产生的大量铝灰中提取金属铝的方法。
背景技术：
铝灰（又称铝渣灰或铝渣），是在一次和二次铝工业生产中产生的一种浮渣，呈松散的灰渣状。在液态原铝加工过程中产生的铝灰，一般含有30~70%的金属铝，通常称为白灰或一次铝灰。二次铝工业所产生的废弃物通常含有5~30%的金属铝和大量的可溶性浮渣，通常称为黑灰。金属铝主要在氧化铝和氮化铝的包覆下存在。铝灰是一种对环境有害的物质，直接丢弃会造成环境污染，铝灰又是一种具有综合利用价值的可再生资源，从中可以回收铝、盐和氧化铝等二次资源，也可作为耐火材料、路用及建筑材料、炼钢脱硫剂等方面的原材料。
近年来，从铝灰中提取金属铝越来越受到国内外铝厂的重视。现代铝厂对铝灰的处理思路不外乎两种，一是回收金属铝；二是利用铝灰生产新的有价值的产品，如生产净水剂、棕刚玉等。目前铝灰中回收金属铝的工艺按有盐无盐分为加盐处理和无盐处理。经常规热态炒灰和冷态球磨、筛分两种方法回收后，回收率可达60~70%，残余的铝灰中仍有10%左右的金属铝。
本发明主要针对热态炒灰和随后冷态球磨、筛分后的20目到60目及其以上的残余铝灰，这部分铝灰采用常规的方法很难提取金属铝。这部分铝灰大多数铝厂采用外卖的方式处理，其经济效益低，环境影响大。随着我国经济的发展，铝厂的产量增大，选择合理有效的回收提取铝的方式，不但可以解决铝灰的贮存的问题，还可以给其企业带来更大的经济效益。
纵观国内外，国外文献报道，应用三氯化铝反应法可以从Al-Si一次合金中提取出纯铝，并分离出大量的Cu以及Fe、Si、Mn、Ni等。苏联有色金属学院应用低价氯化物蒸馏法从一次Al-Si合金中提取纯铝。1939年威尔穆发现低价爱氟化物，1942年瓦爱斯发现低价氯化物与溴化物。至今应用于精炼Al-Si合金方面或有成效者是低价卤素化合物，特别是低价氯化物。此种方法的原理在于：三价铝的化合物与铝合金在高温下反应，生成具有很大挥发性的低价铝化合物，低价铝化合物在低温下分解为金属铝与三价铝化合物。而合金中的其他成分则很少起这种反应。这样，金属铝就跟合金中的其他成分分开。但是，至今为止，没有关于利用低价化合物从铝灰中提取铝的报道。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题为提供一种从二次铝灰中进一步提取金属铝的方法。
本发明所述的二次铝灰指的是铝工业生产中产生的铝灰经传统铝回收工艺（如热态炒灰法，冷处理回收法等）提取金属铝后产生的残余铝灰。特别是指依次经过热态炒灰、后冷态球磨、筛分后，得到的20目到60目及60目以上粒度的残余铝灰。这种二次铝灰按照目前已知的常规回收工艺已经难以进行二次提取。
为了解决该技术问题，本发明采用的工艺方案为：应用低价氯化物-熔盐真空处理的方法处理经热态回收处理和/或经常规冷处理后的二次铝灰。即以二次铝灰为原料，经熔剂处理、低价氯化物提取金属铝的方法，实现最大程度地提取金属铝。
具体的，从铝灰中提取铝的方法，包括以下步骤：
1）准备原料，为经热态炒灰和冷态球磨、筛分后的60目以上的二次铝灰；
2）准备熔盐，NaCl、KCl和NaF的混合物，NaCl、KCl和NaF的质量比为4~4.5：4~4.5：1~2；
3）将步骤1）中的二次铝灰送入预热炉，在预热炉中进行预热，将二次铝灰预热到300～500℃；
4）将步骤2）中的熔盐加入到反应炉中使熔盐熔化；
5）将预热后的铝灰转移至反应炉，锁紧反应炉盖；
6）反应炉内抽真空，至反应炉内压力达10～70Pa，以及温度达700～1200℃时，通入AlCl3气体；AlCl3与Al起激烈反应，生成AlCl；
7）挥发物AlCl进入低温室，温度为400-500℃；AlCl在低温室内分解成AlCl3和Al。
得到的金属铝部分返回到再生铝熔化炉中进行熔解，而AlCl3气体可以返回去循环使用，也可以降温处理后回收AlCl3固体。
本发明中步骤3）和4）的顺序可以根据各自所需要的时间进行优化确定。
本方法所用装置由高温反应室、低温沉积室和真空系统以及加热系统等组成。整个过程在真空条件下，铝灰处于熔融熔剂中，金属铝表面Al2O3膜被熔盐溶解，金属铝暴露在外，与高价氯化物接触反应生成低价氯化物后逸出熔体，逸出的低价氯化物进入低温室后分解成高价气态氯化物和金属铝沉积在石墨或者氧化铝料盘中。
本发明具有以下有益效果。
本发明的优点是熔解过程操作简易，原料价格低廉、易得，用于提取金属铝的低价氯化物可以循环使用，不产生对环境有污染的物质。整个过程在真空中进行，产品的纯度高且对环境无影响。
本发明的方法避免了碳热还原的使用，在反应过程中不会产生影响金属铝品质的Al4C3，能够得到高品质高纯度的金属铝。按照本发明的方法回收的金属铝纯度可以达到99.99%。
本发明应用低价氯化物-熔盐真空处理60目以上的铝灰，实现最大程度地提取金属铝。填补了该类型铝灰处理的工艺空白。本发明工艺的特点是：①固定氯化铝在183℃升华，因此气体AlCl3很容易制取；②低价氯化物的生成温度低；③在冷凝器中分解出来的是液体Al与气体状态的AlCl3，Al致密地冷凝下来，而气体AlCl3跟Al分开以后，就有可能循环使用；④消耗能量不多，每回收一公斤铝需要能量不到两度电。原料经熔剂处理，低价氯化物提取金属铝，整个工艺过程安全可控，操作方便，所需设备简单，对环境友好，金属的收得率高。该法还可应用于再生高炉炼铝、电炉炼铝等新法炼铝得到铝灰中的铝。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种从铝灰中提取铝的方法，包括以下步骤：
1）准备原料，为经热态炒灰和冷态球磨、筛分后的60目以上的二次铝灰；
2）准备熔盐，NaCl、KCl和NaF的混合物，NaCl、KCl和NaF的质量比为4.2：4.2：1.6；
3）将步骤1）中的二次铝灰送入预热炉，在预热炉中进行预热，将二次铝灰预热到400℃，预热时间30min；
4）将步骤2）中的熔盐加入到反应炉中使熔盐熔化；
5）将预热后的铝灰转移至反应炉，锁紧反应炉盖；
6）反应炉内抽真空，至反应炉内压力达10Pa，以及温度达700℃时，通入AlCl3气体；AlCl3与Al起激烈的反应，生成了AlCl；
7）挥发物AlCl进入低温室，温度为300℃；AlCl在低温室内分解成AlCl3和Al。
实施例2
一种从铝灰中提取铝的方法，包括以下步骤：
1）准备原料，为经热态炒灰和冷态球磨、筛分后的60目以上的二次铝灰；
2）准备熔盐，NaCl、KCl和NaF的混合物，NaCl、KCl和NaF的质量比为4.5：4.5：1；
3）将步骤1）中的二次铝灰送入预热炉，在预热炉中进行预热，将二次铝灰预热到500℃，预热时间120min；
4）将步骤2）中的熔盐加入到反应炉中使熔盐熔化；
5）将预热后的铝灰转移至高温反应炉，锁紧反应炉盖；
6）反应炉内抽真空，至反应炉内压力达50Pa，以及温度达900℃时，通入AlCl3气体；AlCl3与Al起激烈的反应，生成了AlCl；
7）挥发物AlCl进入低温室，温度为500℃；AlCl在低温室内分解成AlCl3和Al。
实施例3
一种从铝灰中提取铝的方法，包括以下步骤：
1）准备原料，为经热态炒灰和冷态球磨、筛分后的60目以上的二次铝灰；
2）准备熔盐，NaCl、KCl和NaF的混合物，NaCl、KCl和NaF的质量比为4：4：2；
3）将步骤1）中的二次铝灰送入预热炉，在预热炉中进行预热，将二次铝灰预热到300℃，预热时间60min；
4）将步骤2）中的熔盐加入到反应炉中使熔盐熔化；
5）将预热后的铝灰转移至高温反应炉，锁紧反应炉盖；
6）反应炉内抽真空，至反应炉内压力达70Pa，以及温度达1000℃时，通入AlCl3气体；AlCl3与Al起激烈的反应，生成了AlCl；
7）挥发物AlCl进入低温室，温度为450℃；AlCl在低温室内分解成AlCl3和Al。
实施例4
一种从铝灰中提取铝的方法，包括以下步骤：
1）准备原料，为经热态炒灰和冷态球磨、筛分后的60目以上的二次铝灰；
2）准备熔盐，NaCl、KCl和NaF的混合物，NaCl、KCl和NaF的质量比为4：4：2；
3）将步骤1）中的二次铝灰送入预热炉，在预热炉中进行预热，将二次铝灰预热到470℃，预热时间80min；
4）将步骤2）中的熔盐加入到反应炉中使熔盐熔化；
5）将预热后的铝灰转移至高温反应炉，锁紧反应炉盖；
6）反应炉内抽真空，至反应炉内压力达20Pa，以及温度达1100℃时，通入AlCl3气体；AlCl3与Al起激烈的反应，生成了AlCl；
7）挥发物AlCl进入低温室，温度为500℃；AlCl在低温室内分解成AlCl3和Al。
实施例5
一种从铝灰中提取铝的方法，包括以下步骤：
1）准备原料，为经热态炒灰和冷态球磨、筛分后的60目以上的二次铝灰；
2）准备熔盐，NaCl、KCl和NaF的混合物，NaCl、KCl和NaF的质量比为4.5：4.5：1；
3）将步骤1）中的二次铝灰送入预热炉，在预热炉中进行预热，将二次铝灰预热到300℃，预热时间60min；
4）将步骤2）中的熔盐加入到反应炉中使熔盐熔化；
5）将预热后的铝灰转移至高温反应炉，锁紧反应炉盖；
6）反应炉内抽真空，至反应炉内压力达60Pa，以及温度达900℃时，通入AlCl3气体；AlCl3与Al起激烈的反应，生成了AlCl；
7）挥发物AlCl进入低温室，温度为400℃；AlCl在低温室内分解成AlCl3和Al。
实施例6
一种从铝灰中提取铝的方法，包括以下步骤：
1）准备原料，为经热态炒灰和冷态球磨、筛分后的60目以上的二次铝灰；
2）准备熔盐，NaCl、KCl和NaF的混合物，NaCl、KCl和NaF的质量比为4：4：2；
3）将步骤1）中的二次铝灰送入预热炉，在预热炉中进行预热，将二次铝灰预热到500℃，预热时间100min；
4）将步骤2）中的熔盐加入到反应炉中使熔盐熔化；
5）将预热后的铝灰转移至高温反应炉，锁紧反应炉盖；
6）反应炉内抽真空，至反应炉内压力达40Pa，以及温度达750℃时，通入AlCl3气体；AlCl3与Al起激烈的反应，生成了AlCl；
7）挥发物AlCl进入低温室，温度为350℃；AlCl在低温室内分解成AlCl3和Al。
实施例7
一种从铝灰中提取铝的方法，包括以下步骤：
1）准备原料，为经热态炒灰和冷态球磨、筛分后的60目以上的二次铝灰；
2）准备熔盐，NaCl、KCl和NaF的混合物，NaCl、KCl和NaF的质量比为4.5：4.5：1；
3）将步骤1）中的二次铝灰送入预热炉，在预热炉中进行预热，将二次铝灰预热到450℃，预热时间60min；
4）将步骤2）中的熔盐加入到反应炉中使熔盐熔化；
5）将预热后的铝灰转移至高温反应炉，锁紧反应炉盖；
6）反应炉内抽真空，至反应炉内压力达70Pa，以及温度达850℃时，通入AlCl3气体；AlCl3与Al起激烈的反应，生成了AlCl；
7）挥发物AlCl进入低温室，温度为300℃；AlCl在低温室内分解成AlCl3和Al。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何变化，都应认为是包括在权利要求书的范围内。