[发明专利]一种铝灰渣除杂的方法

说明书

技术领域

本发明属于化合物除杂和工业废物回收利用技术领域，特别是涉及一种铝灰渣除杂的方法。

背景技术

我国是世界上金属铝产量最大的国家，仅2015年原铝产量就达到3141万吨。一般每生产一吨铝要产生30～50Kg铝灰渣，其主要成分为金属(Al、Fe、Ca、Mg等)、氧化铝、二氧化硅、氮化物、碳化物等，其中含量最多的铝和氧化铝可达10～80％。随着我国金属铝及铝合金的生产规模不断扩大，铝灰渣的产生量也出现急剧增长的趋势。铝灰中含有氮化物、碳化物及氟化物等，属于有毒有害物质，被国家环保部列为《国家危险废物名录》，目前的直接填埋法对环境造成巨大危害。因此，寻找铝灰渣除杂的经济有效方法，实现铝二次资源的有效循环利用对铝工业的可持续发展和环境保护有着重要的意义。

铝灰渣二次利用主要是提取制备氧化铝，前期的除杂工艺直接影响所获氧化铝的纯度。因此，除杂过程是利用铝灰渣制备高纯度氧化铝的关键工艺。目前，国内外铝灰渣的除杂、回收处理工艺主要集中在以下几方面：水洗、酸洗法除杂，浮选法除杂，酸浸、焙烧法除杂，回收金属铝和氧化铝，生产硫酸铝，制备新型环境材料、耐火材料等。

中国发明专利(CN103555955A)公开了一种铝灰的资源化利用方法，在该发明中以铝灰为原料，经过研磨筛分等工艺回收金属铝，而后分别采用水洗、加压碱浸、常压酸浸等工艺技术，得到富氧化铝的铝灰。该工艺中铝灰经过水洗、碱浸、酸浸等步骤会造成铝大量损失，造成铝的回收率降低；并且形成的水洗液、碱洗废液、酸洗废液中含有铝，直接排放，会对环境造成污染。中国发明专利(CN1673084A)公开了一种用废铝灰生产氧化铝的方法，该发明将铝灰渣筛选后进行磁选除铁并脱水处理，在脱水后的铝灰中加入Na₂CO₃溶液，得到铝灰浆料，然后在1100～1200℃烧结后冷却并用水溶出得到铝酸钠粗溶液，再通过加温、压滤获得精铝酸钠溶液，最后通入CO₂析晶得到氢氧化铝并煅烧得到氧化铝。该工艺中将铝灰渣与Na₂CO₃溶液混合高温焙烧，对设备的防腐蚀性要求很高，工艺也过于繁琐。中国发明专利(CN103058239A)公开了一种从粉煤灰中提取氧化铝和白炭黑的方法，在该发明中采用氢氧化钠浸提非晶态二氧化硅、碳酸化分离硅酸、硅酸钠回收、残渣烧结、盐酸浸提氧化铝和分离硅酸等步骤，实现了从粉煤灰中高效提取氧化铝和二氧化硅用于生产白炭黑和氧化铝。同样，该工艺对设备的防腐蚀性要求很高，且其工艺关键为实现氧化铝和二氧化硅的分离回收。

综上，随着我国社会经济的发展，铝生产规模不断扩大，产生的铝灰渣越来越多，由于铝灰渣中铝含量可观且铝灰渣属于有毒有害物质，直接废弃，将会破坏环境，而除杂工艺可使铝灰渣变废为宝，因此研究铝灰渣除杂的工艺具有很大的经济意义和社会意义。

发明内容

本发明针对铝灰渣除杂时存在污染大、物耗能耗高、杂质含量高等问题，提出了一种铝灰渣除杂的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

将铝灰渣研磨筛分、水洗后进行焙烧得到焙烧粉料，接着用NaOH溶液碱溶焙烧粉料，得到铝碱溶液；然后在铝碱溶液中加入稀盐酸直至溶液中沉淀量不再发生变化，再进行固液分离获得AlCl₃滤液；最后在AlCl₃滤液中通入氨水，过滤得到氢氧化铝沉淀，最终实现铝灰渣除杂的目的。

进一步地，所述方法具体包括以下步骤：

(1)将铝灰渣研磨筛分、水洗后，进行焙烧处理，得到一定粒度大小的焙烧粉料；此步骤(1)利用机械-化学复合法活化铝灰渣并除去铝灰渣中的Na、K、Cl、F、Si等杂质；

(2)碱溶：将焙烧粉料加入NaOH溶液，加热条件下搅拌一段时间后，进行固液分离，除去含有Fe、Mg、Ca、Cu等沉淀的滤渣A，得到铝碱溶液；

(3)在铝碱溶液中加入过量稀盐酸，观察溶液中沉淀，直至沉淀量不发生变化，然后进行固液分离除去含有硅酸沉淀的滤渣B，得到AlCl₃滤液；

(4)在AlCl₃滤液中，加入氨水调节pH值，静置反应一段时间后过滤，除去滤液，得到氢氧化铝沉淀。

进一步地，所述步骤(1)中，研磨筛分粒度大小为20～100目；水洗时间可以为1～8h，优选为3～7h；水洗温度可以为25～120℃，优选为80～110℃；焙烧温度为500～1000℃，优选为650～900℃；焙烧时间为1～6h，优选为1～4h。