[发明专利]电解铝废料分离提纯方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解铝废料分离提纯方法，属于电解铝废料回收技术领域。

背景技术

电解铝废料包括：以含氟氧化铝为主的氧化铝脏料和托盘料；以氟化盐为主的火眼碳渣；以含碳素材料为主的阳极灰和阴极块，由于电解铝废料组份复杂使得对废料的分离、提纯、合成十分困难；长期以来，传统铝业大国如美、日、德等以及国内大型国有铝厂如贵州、西宁、抚顺等企业都对电解铝废料的处理进行了大量研究，但由于相关技术瓶颈无法突破，至今未建成有效的资源回收体系，对电解铝废料的处理主要还是采用焚烧和掩埋的方式，对环境污染很大。

同时，在金属铝合金中，铁、硅所形成的粗大、硬脆的金属间化合物是降低合金断裂韧性的主要原因，严重影响铝制品质量。

制备氧化铝的过程中，部分铁、硅杂质以Fe₂O₃，SiO₂的形式存在工业Al₂O₃中，铁和硅的另一来源与合金的熔炼过程有关，液体铝能与炉衬中SiO₂、Fe₂O₃、FeO等作用，生成相应的单质和氧化物，这些杂质在冶炼过程中被部分除去进入废料。因此，废料中存在的铁和硅以及其他杂质元素无法消除，是制约电解铝固体废料资源回用的关键性问题。

再则，我国未对电解铝废料制定回收标准，使废料回收时带入了不可预计的杂质成分，增加了处理难度。

另外，由于各个铝厂的地域环境不同，废料中的杂质成分也不相同，要设计一种具有广泛适应性的除杂工艺系统十分困难，这也是困扰电解铝固体废料治理的关键因素之一。

现有技术中，对电解铝废料的回收方法如下：(1)通过简单的浮选，只能从废料中粗分离碳以及回收火眼碳渣中的小部分含氟废料，其余废料中的各种主要成分(氧化铝、冰晶石、碳粉、以及其他有害杂质(杂质有不确定性))不能完全分离，纯度低，且铁和硅严重超标，无法达到工业应用级别。

(2)通过化工方法除去铁(Fe)，废料中的铁有相当部分以铁的氟化盐形式存在，而氟化盐所具有的高稳定性是制约用化工方法除铁的关键技术瓶颈，即便化工方法能够有效除铁，也往往因为成本高昂失去其经济价值。

(3)通过磁选的方式分离铁，电解铝固体废料的组份复杂，普通的磁选机分离效果不好，而梯度磁选或超导磁选机设备投入巨大，能耗好，成本高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种电解铝废料分离提纯方法。能够有效除去电解铝废料中的杂质，使最终产品纯度达到工业应用级别。

本发明的技术方案。电解铝废料分离提纯方法，包括下述步骤：

a、将电解铝废料通过湿式破碎，通过浮选系统后，在磁选设备中，第一次除去铁和硅，分离得到碳粉和其余原料A；

b、将磁选后的原料A干燥处理后放入电炉中，通电将氟化盐溶化，利用废料内含有的金属铝颗粒，将废料中的有害杂质还原成单质金属态，其比重较大沉淀于电炉底部，第二次除去铁和硅，得到电解质B。

前述的电解铝废料分离提纯方法，在步骤a中，加入还原剂，将原料A中的赤铁矿转化为磁铁矿。

前述的电解铝废料分离提纯方法，所述还原剂为连二硫酸钠、连二硫酸锌或硼氢化钠。

前述的电解铝废料分离提纯方法，所述还原剂为连二硫酸钠。

前述的电解铝废料分离提纯方法，所述电解质B中加入氟化钠，在电炉中反应，反应温度800-1500℃，得到氧化钠和冰晶石，将反应得到的物质溶于水，加入六氟合铝酸铵，得到氟硅酸钠、冰晶石和氨水，氟硅酸钠溶于水，第三次去除杂质硅，将电解质B中的氧化铝转化为冰晶石。

前述的电解铝废料分离提纯方法，上述氨水中通入二氧化碳得到碳铵。

前述的电解铝废料分离提纯方法，在步骤b中，电炉的反应温度为800-1500℃，反应时间为5-15分钟。

前述的电解铝废料分离提纯方法，还包括步骤c、浮选后的碳粉进行碱式溶出，利用二氧化碳碳化析出冰晶石，析出后的碳粉重复步骤a，消除碳粉中的铁和硅，得到产品C。

前述的电解铝废料分离提纯方法，步骤c得到的冰晶石纯度达到国家标准。

前述的电解铝废料分离提纯方法，在步骤c中，用于碱式溶出的碱能够循环使用。

本发明的技术方案是综合利用浮选系统、电炉融化系统、化工溶出系统，实现2次除铁(Fe)3次去硅(Si)，并采用“以铁带杂”的方式除去其他有害杂质，使最终产品达到工业应用级别。同现有技术相比，本发明具有以下优点：