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一种从二次铝灰渣中提取氧化铝的方法与流程

文章来源:kaiyuntiyu时间:2023-11-12 点击:47

  本发明涉及工业废弃物回收利用领域,特别是涉及一种从二次铝灰渣中提取氧化铝的方法。

  随着我们国家的经济的迅猛发展,对铝的需求量持续增加,我国慢慢的变成了世界上最大的铝生产国家。随着我们国家金属铝及铝合金的生产规模逐步扩大,二次铝灰渣的产生量也出现急剧增长的趋势。二次铝灰渣是电解铝或铸造铝生产的基本工艺中产生的熔渣经冷却加工后的产物,是可循环利用的资源,一般每生产一吨铝要产生30~50kg二次铝灰渣,其主要成分为al、al2o3、fe、sio2、氮化物、金属氧化物等,其中含量最多的al和al2o3可达10~80wt%。二次铝灰渣中主要成分为氧化铝,其作为铝的稳定氧化物,是一种高硬度的化合物,具有较高的熔点和沸点,在矿业、制陶业和材料科学上又被称为矾土,可用作分析试剂、有机溶剂的脱水、吸附剂、有机反应催化剂、研磨剂、抛光剂以及耐火材料等,因此具有广泛的用途。

  由于二次铝灰渣中al2o3的含量较高,且二次铝灰渣属于有毒有害于人体健康的物质,直接废弃将会破坏环境,根据《国家危险废物名录》(2016年)规定:铝电解过程中电解槽维修及废弃产生的废渣、铝火法冶炼过程中产生的初炼炉渣、铝电解过程中产生的盐渣和浮渣、铝火法冶炼过程中产生的易燃性撇渣四种废渣属于hw48有色金属冶炼废物。因此,从二次铝灰渣中提取氧化铝,不仅实现二次铝灰渣资源化利用,更能促进环境友好型发展。但由于二次铝灰渣中含有多种杂质,现存技术中,从二次铝灰渣中提取得到的氧化铝纯度较低,如何得到高纯度的氧化铝慢慢的变成了科研工作者的普遍追求,其同时具有极高的经济意义和社会意义。

  本发明的目的是提供一种从二次铝灰渣中提取氧化铝的方法,以解决上述现存技术存在的问题,实现从二次铝灰渣中高纯度提取氧化铝。

  (2)将碳酸钠在350-600℃条件下高温熔融至液态,将步骤(1)中得到的二次铝灰渣分多次加入到熔融状态的碳酸钠中,焙烧处理;

  (3)将焙烧后的熔块取出后降温至50℃以下,加入过量稀盐酸搅拌溶解,进行固液分离,收集滤液;

  (4)向步骤(3)得到的滤液中加入过量naoh溶液,搅拌一段时间后,进行固液分离,收集滤液;

  (5)向步骤(4)的滤液中缓慢加入盐酸并搅拌,调节ph至7-9,使得沉淀完全;

  (6)将上述沉淀水洗除盐,再干燥去除水分,最后进行煅烧处理,自然降温后,即得高纯度氧化铝。

  进一步地,所述步骤(1)中水洗时间为8-10小时,水洗温度为40-100℃。

  进一步地,所述步骤(1)中干燥时间为6-8小时,筛分粒度为15-50目。

  进一步地,所述步骤(2)中二次铝灰渣与碳酸钠的质量比为1:1.5~1.7。

  进一步地,所述步骤(2)中焙烧温度为1000-1100℃,焙烧时间2-3h。

  进一步地,所述步骤(6)中干燥温度为80-110℃,煅烧温度为800-1200℃,煅烧时间为100-200min。

  本发明首先将二次铝灰渣研磨、水洗、干燥;然后,加入熔融状态的碳酸钠反应生成na2sio3,降低sio2耐热性,提高物质可溶性;最后,加入盐酸反应生成硅酸并过滤除去。naoh碱洗除去含量较高的铁离子,加入盐酸调节溶液ph,反应生成杂质含量较低的氢氧化铝沉淀,高温煅烧得到高纯度的氧化铝。该提取方法通过研磨后水洗除杂、高温碱熔、酸洗、碱洗然后煅烧,并限定其参数范围,有效的提高了氧化铝的提取率,得到的氧化铝纯度能够达到96%以上,使二次铝灰渣得到了充分的利用,具有原料来源广、对环境污染小的特点,实现了二次铝灰渣的变废为宝,同时,本发明步骤简单,成本低,可操作性强,可大范围的使用在工业化生产。

  现详细说明本发明的多种示例性实施方式,该详细说明不应认为是对本发明的限制,而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

  应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式,并非用于限制本发明。另外,对于本发明中的数值范围,应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

  除非另有说明,否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料,但是在本发明的实施或测试中也能够正常的使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书里面提到的所有文献通过引用并入,用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时,以本说明书的内容为准。

  在不背离本发明的范围或精神的情况下,可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化,这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

  关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均为开放性的用语,即意指包含但不限于。

  (1)将二次铝灰渣进行研磨后,保持水温40℃,水洗8小时;然后在空气流速为8m/s的条件下干燥6小时;筛分使得粒度为15目;

  (2)将碳酸钠在350℃条件下高温熔融至液态,按照二次铝灰渣与碳酸钠的质量比为1:1.5,将步骤(1)中得到的二次铝灰渣分多次加入到熔融状态的碳酸钠中,保持温度为1000℃,焙烧2h;

  (3)将焙烧后的熔块取出后降温至50℃以下,在浓度为20%的过量稀盐酸中搅拌溶解,进行固液分离,收集滤液;

  (4)向步骤(3)得到的滤液中加入过量35wt%的naoh溶液,搅拌4.5h后,进行固液分离,收集滤液;

  (5)在步骤(4)得到的滤液中缓慢加入盐酸并搅拌,调节ph到7-9,使沉淀完全;

  (6)将得到的上述沉淀水洗除盐,80℃下干燥去除水分,在800℃条件下煅烧100min,自然降温后,得到氧化铝,纯度为96.76%。

  (1)将二次铝灰渣进行研磨后,保持水温60℃,水洗9小时;然后在空气流速为9m/s的条件下干燥7小时;筛分使得粒度为25目;

  (2)将碳酸钠在400℃条件下高温熔融至液态,按照二次铝灰渣与碳酸钠的质量比为1:1.6,将步骤(1)中得到的二次铝灰渣分多次加入到熔融状态的碳酸钠中,保持温度为1050℃,焙烧2.5h;

  (3)将焙烧后的熔块取出后降温至50℃以下,在浓度为25%的过量稀盐酸中搅拌溶解,进行固液分离,收集滤液;

  (4)向步骤(3)得到的滤液中加入过量38wt%的naoh溶液,搅拌4.7h后,进行固液分离,收集滤液;

  (5)在步骤(4)得到的滤液中缓慢加入盐酸并搅拌,调节ph到7-9,使沉淀完全;

  (6)将得到的上述沉淀水洗除盐,90℃下干燥去除水分,在850℃条件下煅烧150min,自然降温后,得到氧化铝,纯度为96.23%。

  (1)将二次铝灰渣进行研磨后,保持水温80℃,水洗9小时;然后在空气流速为9.5m/s的条件下干燥7小时;筛分使得粒度为40目;

  (2)将碳酸钠在550℃条件下高温熔融至液态,按照二次铝灰渣与碳酸钠的质量比为1:1.6,将步骤(1)中得到的二次铝灰渣分多次加入到熔融状态的碳酸钠中,保持温度为1080℃,焙烧2.3h;

  (3)将焙烧后的熔块取出后降温至50℃以下,在浓度为25%的过量稀盐酸中搅拌溶解,进行固液分离,收集滤液;

  (4)向步骤(3)得到的滤液中加入过量35wt%的naoh溶液,搅拌5h后,进行固液分离,收集滤液;

  (5)在步骤(4)得到的滤液中缓慢加入盐酸并搅拌,调节ph到7-9,使沉淀完全;

  (6)将得到的上述沉淀水洗除盐,100℃条件下干燥去除水分,在900℃条件下煅烧140min,自然降温后,得到氧化铝,纯度为96.89%。

  (1)将二次铝灰渣进行研磨后,保持水温100℃,水洗10小时;然后在空气流速为10m/s的条件下干燥8小时;筛分使得粒度为50目;

  (2)将碳酸钠在600℃条件下高温熔融至液态,按照二次铝灰渣与碳酸钠的质量比为1:1.7,将步骤(1)中得到的二次铝灰渣分多次加入到熔融状态的碳酸钠中,保持温度为1100℃,焙烧3h;

  (3)将焙烧后的熔块取出后降温至50℃以下,在浓度为30%的过量稀盐酸中搅拌溶解,进行固液分离,收集滤液;

  (4)向步骤(3)得到的滤液中加入过量40wt%的naoh溶液,搅拌5h后,进行固液分离,收集滤液;

  (5)在步骤(4)得到的滤液中缓慢加入盐酸并搅拌,调节ph到7-9,使沉淀完全;

  (6)将得到的上述沉淀水洗除盐,110℃条件下干燥去除水分,在1200℃条件下煅烧200min,自然降温后,得到氧化铝,纯度为97.86%。

  (1)将二次铝灰渣进行研磨后,保持水温90℃,水洗9小时;然后在空气流速为10m/s的条件下干燥8小时;筛分使得粒度为45目;

  (2)将碳酸钠在600℃条件下高温熔融至液态,按照二次铝灰渣与碳酸钠的质量比为1:1.7,将步骤(1)中得到的二次铝灰渣分多次加入到熔融状态的碳酸钠中,保持温度为1040℃,焙烧3h;

  (3)将焙烧后的熔块取出后降温至50℃以下,在浓度为30%的过量稀盐酸中搅拌溶解,进行固液分离,收集滤液;

  (4)向步骤(3)得到的滤液中加入过量40wt%的naoh溶液,搅拌4.5h后,进行固液分离,收集滤液;

  (5)在步骤(4)得到的滤液中缓慢加入盐酸并搅拌,调节ph到7-9,使沉淀完全;

  (6)将得到的上述沉淀水洗除盐,110℃条件下干燥去除水分,在1000℃条件下煅烧180min,自然降温后,得到氧化铝,纯度为98.62%。

  以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式来进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。