[发明专利]采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法

说明书

一种采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法，将附着在废弃铝材上的非铝材料进行拆解去除、分类；将同一分类的废弃铝材放入冶炼炉中，至其熔化；再按所需铝燃料成分，加入相适应的合金元素，充分搅拌混合均匀，保温后浇注到模具中，制成铝燃料铸锭、制成发电所需形状的铝燃料；将所述铝燃料作为负极放入铝燃料电池系统，启动铝燃料电池发电，铝燃料电池系统的电解液中生成氢氧化铝；将铝燃料电池系统电解液中的氢氧化铝进行分离、清洗和干燥，生产出氢氧化铝。将废弃铝材变废为宝，彻底解决了大量废弃铝材对环境的污染，实现铝资源的可持续发展。

技术领域

本发明属于环保领域，特别涉及一种将废弃铝材转变为粒径均匀的高纯度氢氧化铝的新技术。

背景技术

铝及铝合金由于其密度小、比强度高、导电性好、耐腐蚀性和抗氧化性好、易于加工等特点，被广泛应用于工业和日常生活领域。随着中国经济的快速发展，中国铝及铝合金产量突飞猛进，铝及铝合金的消费量也急速增加，随之带来的是数量巨大的废弃铝。由于废弃铝难以再重新冶炼为高质量的导电铝材及结构铝合金产品，日积月累的废弃铝不仅带来了严重的环境污染，用废弃铝重新冶炼而成的劣质铝材也大大降低了铝材的应用价值，这无疑是铝资源的严重浪费。此外，对铝制产品需求量的快速增加以及对铝资源的持续性大量开采，导致铝资源已经趋于贫瘠。大力发展高质量的废弃铝再生产业，对实现低碳经济及可循环经济发展具有重要意义。

氢氧化铝作为无机阻燃添加剂有着广泛的应用。此外，还可用作人造大理石原料以及药用辅料等。目前，氢氧化铝的工业制造方法包括：1）拜耳法。用一定温度的氢氧化钠溶液将铝土矿中的氧化铝溶出，得到铝酸钠溶液。溶液与残渣（赤泥）分离后，降低温度，加入氢氧化铝作晶种，经长时间搅拌，铝酸钠分解析出氢氧化铝；2）碱石灰烧结法。将铝土矿、碳酸钠和石灰按一定比例混合配料，在回转窑内烧结成由铝酸钠、铁酸钠、硅酸钙和钛酸钠组成的熟料。然后用稀碱溶液将熟料中的铝酸钠溶出。如果溶出条件控制适当，硅酸钙就不会大量地与铝酸钠溶液发生反应，而与钛酸钙等形成赤泥排出。由熟料中溶出的铝酸钠溶液经过专门的脱硅过程，形成水合铝硅酸钠（称为钠硅渣）或水化石榴石，提纯溶液。把二氧化碳气体通入精制铝酸钠溶液，加入晶种搅拌，得到氢氧化铝；3）拜尔-烧结联合法。上述方法制造的氢氧化铝往往纯度低，而且粒径很不均匀。此外，上述氢氧化铝的制造过程不仅能耗大，还污染环境。

铝燃料电池具有比能量高、比功率大、安全环保的特点，是一种绿色高能的金属燃料电池，在移动电站、通信基站、电动汽车等领域有着重要应用。铝燃料电池由铝合金负极、空气电极正极、电解液、电池腔体及相关附属部件构成。铝燃料电池放电过程中，负极铝合金不断失去电子溶解为Al³⁺进入电解液，空气中的氧气在空气电极正极与电解液的界面处得电子后与电解液中的H⁺结合为OH^-进入电解液，电池对外输出电能的同时，电解液中的Al³⁺与OH^-结合生成Al(OH)₃沉淀。因此，铝合金负极材料就是铝燃料电池的铝燃料。铝燃料电池对外发电的同时，也将铝燃料转变为氢氧化铝。目前，铝燃料电池中的铝燃料都是通过冶炼的方法，采用高纯铝（纯度99.99 %wt）或者工业级纯铝（纯度99.5%wt），通过添加合金元素冶炼而成。高纯铝（99.99% wt）及工业级纯铝（99.5%wt）价格高，造成铝燃料的制造成本也高。

发明内容

为了将废弃铝材变废为宝，为了解决废弃铝材对环境的污染，为了解决现有氢氧化铝生产技术高能耗高污染以及产品质量不高的问题，本发明提出了一种用废弃铝材生产高质量氢氧化铝的方法，且该方法在生产高质量氢氧化铝的同时还对外输送电能。

本发明提出的一种用废弃铝材生产高质量氢氧化铝的方法，是采用冶金的方法先把废弃铝材冶炼成铝燃料，将铝燃料作为负极放入铝燃料电池中，利用铝燃料电池的放电过程生产氢氧化铝。具体实施步骤如下：

对废弃铝材的预处理：将附着在所述废弃铝材上的非铝材料进行拆解去除;