铝灰分离提取及循环利用研究

基于资源紧缺,环境污染和经济发展的考虑,资源的再生和利用日益被重视.金属铝的生产和加工过程中会产生铝灰,其含有大量的金属铝,而铝能被多次回收和利用,每次回收所消耗的能量仅为原铝生产的5%.但我国再生铝工业存在着铝回收率较低,二次铝灰不加以利用等缺陷,造成了铝资源的浪费及环境的污染. 新型的铝灰分离剂,显著提高了铝的回收率.二次铝灰通过碱液浸出的方式进行处理,基本满足了返回铝电解循环利用的要求.主要实验内容及研究成果包括以下四个方面: (1)确定了铝灰的基本性质,并通过球磨,筛分,得到不同粒级的铝灰.测定不同粒级铝灰中金属铝的含量,研究了不同粒级铝灰中金属铝分布的变化.研究发现,粒级大于0.9 mm铝灰中金属铝约占金属铝总量的72%;粒度小于0.15 mm的铝灰中金属铝的比重约为12%. (2)研究开发了一种新型铝灰分离剂的配方.考察了分离剂加入量度,Na3AlF6,Al2O3及不同添加剂等对铝回收率的影响.确定了铝灰分离剂的配方

铝灰是铝工业冶炼生产过程中产生的主要污染物之一,二次铝灰与碳酸钙配料后煅烧可以形成以铝酸钙为主要成分的煅烧渣,利用铝酸钙溶出氧化铝是处理二次铝灰的一个有效方法.本试验以二次铝灰与碳酸钙为原料,对二次铝灰钙化煅烧过程中铝灰的钙化与铝酸钙浸出氧化铝的过程进行了研究.试验结果表明,铝灰钙化的佳煅烧条件为碳酸钙与铝灰质量比1GA6FA1,煅烧温度1000℃,煅烧时间90 min,在此条件下,碳酸钙完全分解且锻后产物活性度较高,可获得主要成分是Ca12Al14O32F2的煅后料;煅后料在NaOH浓度160 g/L,Na2CO3浓度66.67 g/L,溶出温度85℃,溶出时间45 min的条件下,氧化铝浸出率,浸出率为79.22%.研究经济而有效的铝灰处理方法,不仅可以实现铝资源的循环利用,而且对于社会的可持续发展也产生深远的影响.

铝灰性质

铝灰成分因产生环节及工艺的不同,具有较明显的差异,主要物相为氧化铝?金属铝?镁铝尖晶石?方镁石?石英?氮化铝?及盐溶剂等?铝灰堆积密度0.828~1.118g/cm3,表观密度2.396~2.528 g/cm3,浸出液pH 为9.03~10.14[5],ABDULKADIR等利用JMatPro计算了铝灰的热导系数及比热容。铝灰热导系数和比热容与温度均呈现较好的线性关系,但在624K时发生突变,这是因为在该温度下铝灰发生了相变?

铝灰对环境的影响

我国铝灰处理及资源化水平相对落后,多数企业采用直接填埋或堆存方式处理,这种粗放处理方式会对环境造成以下三方面危害?

1)污染地下水

铝灰在堆存过程中受雨淋或潮湿环境影响,其赋存的氟化物?化物?***?可溶盐等******物质会发生迁移转化,造成地下污染?此外,铝灰中的氮化铝在潮湿环境下会释放出氨气,引起地下水pH 升高;部分钙?镁离子还可能导致地下水总硬度超标?

2)污染大气

铝灰中含有的氮化铝?金属铝及少量的?硫化铝?等,遇水会释放大量氨气,并产生一定量氢气???等?这些气体多数******,部分具有恶臭性?性,直接排放到空气中不仅污染大气,还会带来安全隐患?此外,堆场铝灰在风吹日晒环境下,导致铝灰表面粘结性变差,极易引起粉尘污染?

3)污染土壤

铝灰堆存不仅占用大量耕地,而且其盐分会缓慢积聚在土壤中导致盐碱化,扰乱周围植物根系正常生理活动?此外,铝灰中的硒??钡?隔?铬?铅等可能导致土壤***超标?