[发明专利]一种联动回收铝冶炼过程多种固废物料的方法

说明书

本发明公开一种联动回收铝冶炼过程多种固废物料的方法，具体充分利用铝灰、阴极灰和炭渣的成分特性，综合考虑铝冶炼过程多种固废料的联动回收，氟和铝有价元素回收率高(≥90％)、产品纯度高(主产品AlF₃和Al₂O₃混料纯度≥98％)，可用于铝电解过程，整体技术利润附加值高、试剂消耗和能耗小，有利于保护生态环境，有效降低了材料消耗和成本，提高固废物料回收的经济效益和环境效益。

技术领域

本发明涉及一种联动回收铝冶炼过程中产生的炭渣、阴极灰及铝灰等固废物料的处理方法，特别是回收铝冶炼过程中产生的含氟和含铝的固废物料。

背景技术

在铝冶炼过程中，产生的主要危险废物包括铝灰、炭渣、阴极灰等。铝灰是铝液、铝锭、再生铝熔炼精制铝材过程中产出的熔渣和浮皮，主要来源于电解铝厂、铝加工厂、再生铝厂重熔铸造过程。一般每加工一吨原铝约产出20-40kg铝灰，其主要成分为金属铝、氧化铝(质量约占30％-70％)、二氧化硅、氧化铁，还有少量的氮化铝、碳化铝和氯化盐。铝灰按照其处理程度的不同可分为一次铝灰和二次铝灰。一次铝灰为铝发生融熔的工序直接排出的灰渣，其特征为金属铝的含量较多。二次铝灰为一次铝灰经回收金属铝后的灰渣，相对一次铝灰其中的金属铝含量显著降低，其他物质的含量明显增加。除铝灰外，炭渣也是铝冶炼过程中产生的主要含氟固废。工业铝电解槽所用电极均是由炭素材料制成，由于其不均质性，在电解铝过程中将产生大量含电解质的炭渣，其产生的主要原因有：(1)炭阳极的不均匀燃烧和选择性氧化导致炭粒脱落；(2)炭阴极在铝液和电解质的侵蚀和冲刷下产生炭粒剥落；(3)电解过程中的二次反应生成游离的固态炭；(4)操作不当带来的机械损失，其中(1)是产生炭渣的主要原因。根据统计，每生产一吨原铝约外排5～15公斤炭渣。由于受电解质的浸泡和渗透，炭渣中电解质含量很高、约占炭渣重量的60％～70％，成分主要是碳、冰晶石、亚冰晶石、少量氧化铝和氟化钙。阴极灰是电解槽大修时抽去电解质后残留在阴极上形成的电解质与阴极浮炭混合形成的灰分，其主要成分是碳、氟化钠、冰晶石、氧化铝，还含有少量单质铝和氧化铁等。根据测算，每生产一吨原铝约外排1～2公斤阴极灰。这些铝工业危废和固废如处理不当，不仅会造成环境污染，还会造成资源的浪费。