本发明公开一种二次铝灰综合利用的方法，将二次铝灰破碎磨细，将破碎磨细后的铝灰与添加剂混合均匀后焙烧，烧结气体回收；将焙烧后的熟料取出后降至室温，用稀碱液或水进行溶出，固液分离，滤液为铝酸钠粗液，添加氧化钙深度脱硅后的铝酸钠溶液经晶种分解、高温煅烧得到氧化铝，不溶性滤渣为含氟渣返电解槽使用；本发明不仅将铝灰中的氧化铝、氮化物和氟化物进行有效地分离，而且还得到了氧化铝产品，实现了氮化物和氟化物的回收利用，开辟了一种二次铝灰综合利用的新途径。

  (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 112279283 A (43)申请公布日 2021.01.29 (21)申请号 8.5 C01F 7/06 (2006.01) C01F 7/14 (2006.01) (22)申请日 2020.10.29 C01F 11/22 (2006.01) (71)申请人 昆明理工大学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人 刘战伟魏杰颜恒维马文会 杨万章谢克强吕国强于洁 李绍元雷云伍继君魏奎先 秦博陈正杰吴丹丹 (74)专利代理机构 昆明人从众知识产权代理有 限公司 53204 代理人 沈艳尼 (51)Int.Cl. C01F 7/04 (2006.01) C01F 7/08 (2006.01) 权利要求书1页 说明书4页 (54)发明名称 一种二次铝灰综合利用的方法 (57)摘要 本发明公开一种二次铝灰综合利用的方法， 将二次铝灰破碎磨细，将破碎磨细后的铝灰与添 加剂混合均匀后焙烧，烧结气体回收；将焙烧后 的熟料取出后降至室温，用稀碱液或水进行溶 出，固液分离，滤液为铝酸钠粗液，添加氧化钙深 度脱硅后的铝酸钠溶液经晶种分解、高温煅烧得 到氧化铝，不溶性滤渣为含氟渣返电解槽使用； 本发明不仅将铝灰中的氧化铝、氮化物和氟化物 进行有效地分离，而且还得到了氧化铝产品，实 现了氮化物和氟化物的回收利用，开辟了一种二 次铝灰综合利用的新途径。 A 3 8 2 9 7 2 2 1 1 N C CN 112279283 A 权利要求书 1/1页 1.一种二次铝灰综合利用的方法，其特征在于，具体步骤如下： （1）将二次铝灰破碎磨细； （2）将步骤（1）破碎磨细后的铝灰与添加剂混合均匀后进行焙烧，烧结气体回收； （3）将步骤（2）焙烧后的熟料冷却至室温，用稀碱液或水进行溶出，固液分离，滤液为铝 酸钠粗液，添加氧化钙深度脱硅后的铝酸钠溶液经晶种分解得到氢氧化铝，再经高温煅烧 得到氧化铝，不溶性滤渣为含氟渣返电解槽使用。 2.根据权利要求1所述二次铝灰综合利用的方法，其特征在于，步骤（1）磨细的铝灰粒 度为75μm-380μm。 3.根据权利要求1所述二次铝灰综合利用的方法，其特征在于，步骤（2）添加剂为碳酸 钠、氧化剂、碳酸钙的混合物；氧化剂为硝酸钠、过碳酸钠、过氧化钠或过氧化钙，碳酸钠的 添加量是铝灰中的氧化铝物质的量的1.4-3倍，氧化剂的添加量是铝灰中氮化铝物质的量 的1.2-2.4倍；碳酸钙的添加量是铝灰中的氟化物和二氧化硅的总的物质的量的2.6-4.6 倍。 4.根据权利要求1所述二次铝灰综合利用的方法，其特征在于，步骤（2）焙烧温度为 800-1200℃，焙烧时间为1-4h。 5.根据权利要求1所述二次铝灰综合利用的方法，其特征在于，步骤（3）稀碱液是碳酸 钠溶液或氢氧化钠溶液，其中碳酸钠溶液的浓度为2g/L-10g/L，氢氧化钠溶液的浓度为 10g/L-30g/L。 6.根据权利要求1所述二次铝灰综合利用的方法，其特征在于，步骤（3）溶出温度为50- 90℃，溶出时间为0.5-3小时。 7.根据权利要求1所述二次铝灰综合利用的方法，其特征在于，步骤（3）溶出液固比mL: g为2-10:1。 2 2 CN 112279283 A 说明书 1/4页 一种二次铝灰综合利用的方法 技术领域 [0001] 本发明涉及铝工业废弃物资源化利用技术领域，特别是一种二次铝灰综合利用的 新方法。 背景技术 [0002] 铝及再生铝的生产环节会产生大量的废渣，每年的铝灰生产量约在250万吨以上。 铝灰可分为一次铝灰和二次铝灰，一次铝灰中含铝量较高，呈银灰色，又称白灰；二次铝灰 含铝量较低，呈黑色，又称黑灰。二次铝灰的回收利用是铝工业废物综合利用的重点，目前 铝灰的回收利用主要可分为铝灰中金属铝与氧化铝的回收，铝灰中盐的回收以及其他多功 能材料的生产。研究一种处理铝灰的新方法，最大限度的回收铝灰中的有价成分，减少铝灰 渣的堆存，避免二次污染，对整个铝工业有十分重要的意义。针对铝灰，虽然已有较多研究， 但目前没有较成熟的方法对铝渣进行回收利用，铝工业末端的黑灰大多数以堆存为主，不 仅占用土地资源，其中的有害物质还会通过扩散进入环境中，从而危害人类健康，破坏生态 环境。铝灰作为铝熔炼废渣被列入《国家危险废物名录》。因此，回收铝灰中的有价组分，提 高铝灰中铝的回收率，实现铝灰的资源化、无害化利用是实现可持续发展的必由之路。 [0003] 现有技术的一些方法虽然得到了较高纯度的氧化铝产品，但是并未除去氟化物 等，提取氧化铝后剩余的废渣无法达到无害化处理的效果。对于二次铝灰渣的处理有待开 发更好的方法。 发明内容 [0004] 本发明的目的是提供一种二次铝灰综合利用的新方法，针对铝灰中氮化铝以及电 解精炼中存在的大量氟化物，消除铝灰脱氮不彻底导致氨气产生的污染问题，实现铝灰中 有害元素的去除，达到无害化处理和资源化利用的目的。 [0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种二次铝灰综合利用的方法，具体步骤如下： （1）将二次铝灰用破碎机破碎磨细； （2）将步骤（1）破碎磨细后的铝灰与添加剂混合均匀后进行焙烧，烧结气体回收； （3）将步骤（2）焙烧后的熟料取出后降至室温，用稀碱液或水进行溶出，固液分离，滤液 为铝酸钠粗液，添加氧化钙深度脱硅后的铝酸钠溶液经晶种分解得到氢氧化铝，再经高温 煅烧得到氧化铝，不溶性滤渣为含氟渣返电解槽使用。 [0006] 步骤（1）磨细的铝灰粒度为75μm-380μm。 [0007] 步骤（2）添加剂为碳酸钠、氧化剂、碳酸钙的混合物；氧化剂为硝酸钠、过碳酸钠、 过氧化钠或过氧化钙等，碳酸钠的添加量是铝灰中的氧化铝物质的量的1.4-3倍，氧化剂的 添加量是铝灰中氮化铝物质的量的1.2-2.4倍；碳酸钙的添加量是铝灰中的氟化物和二氧 化硅的总的物质的量的2.6-4.6倍。 [0008] 步骤（2）焙烧温度为800-1200℃，焙烧时间为1-4h。 3 3 CN 112279283 A 说明书 2/4页 [0009] 步骤（3）稀碱液是碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液，其中碳酸钠溶液的浓度为2g/L- 10g/L，氢氧化钠溶液的浓度为10g/L-30g/L。 [0010] 步骤（3）溶出温度为50-90℃，溶出时间为0.5-3小时。 [0011] 步骤（3）溶出时的液固比mL:g为2-10:1。 [0012] 本发明的有益效果为： 本发明利用铝工业铝灰渣，以二次铝灰为主要原料，通过向铝灰中添加反应药剂，在高 温下焙烧将氮化铝转化为氧化铝，一方面可以提高氧化铝的回收，另外反应释放的氮气不 会造成环境污染，还可以回收再利用；另一方面加入的含碳酸钙的物料可与二次铝灰中的 氟化物反应生成氟化钙，作为返电解槽使用的原料，也可用于生产建筑材料，达到回收利用 的效果。焙烧熟料溶出得到的铝酸钠溶液经深度脱硅分解得到氢氧化铝产品，氢氧化铝高 温煅烧后得到氧化铝产品，提高了铝灰中氧化铝的回收率，没有二次污染，达到无害化处理 二次铝灰的目的，且反应药剂廉价，可作为工业化应用试用。 具体实施方式 [0013] 下面结合实施例对本发明做进一步说明，其中未详细叙述部分为本领域常规技术 或公知常识。实施例中所用二次铝灰成分（经XRF分析）如表1所示： 表1 二次铝灰中主要氧化物的质量百分比含量 /ω% 实施例1 一种二次铝灰综合利用的方法，具体步骤如下： （1）将二次铝灰用破碎机破碎磨细至75μm-380μm； （2）将步骤（1）破碎磨细后的铝灰与添加剂混合均匀后在800℃下进行焙烧4h，烧结气 体为氮气进行回收；其中添加剂为碳酸钠、氧化剂硝酸钠、碳酸钙的混合物；碳酸钠与铝灰 中的氧化铝的摩尔比为1.4，氧化剂硝酸钠与铝灰中氮化铝的摩尔比为1.2，碳酸钙与铝灰 中的氟化物和二氧化硅总的摩尔比为2.6； （3）将焙烧后的熟料用碳酸钠溶液溶出，碳酸钠浓度为2g/L，液固比mL:g为2:1，溶出温 度为50℃，溶出时间为3h，固液分离，滤液为铝酸钠粗液；氧化铝的溶出率为87.6%，不溶性 滤渣为含氟渣返电解槽使用，不溶性残渣中CaF 的含量为89%； 2 （4）在铝酸钠粗液中添加氧化钙进行脱硅，其中脱硅温度80℃，搅拌速度300r/min，反 应时间60min，添加的CaO与溶液中的SiO 的摩尔比为10:1；添加质量分数为36%的HCl调整α 2 k =1.7，在铝酸钠溶液中添加晶种氢氧化铝分解，其中晶种系数为1，转速200r/min，分解时间 60h； （5）晶种分解后的氢氧化铝在80℃下干燥12h，然后在1200℃下煅烧1h得到产物氧化 铝。 [0014] 实施例2 一种二次铝灰综合利用的方法，具体步骤如下： （1）将二次铝灰用破碎机破碎磨细至75μm-380μm； 4 4 CN 112279283 A 说明书 3/4页 （2）将步骤（1）破碎磨细后的铝灰与添加剂混合均匀后在800℃下进行焙烧2h，烧结气 体为氮气进行回收；其中添加剂为碳酸钠、氧化剂过氧化钠、碳酸钙的混合物；碳酸钠与铝 灰中的氧化铝的摩尔比为1.8，氧化剂过氧化钠与铝灰中氮化铝的摩尔比为1.7，碳酸钙与 铝灰中的氟化物和二氧化硅总的摩尔比为3； （3）将焙烧后的熟料用碳酸钠溶液溶出，碳酸钠浓度为10g/L，液固比mL:g为5:1，溶出 温度为65℃，溶出时间为1.5h，固液分离，滤液为铝酸钠粗液；氧化铝的溶出率为89.2%，不 溶性滤渣为含氟渣返电解槽使用，不溶性残渣中CaF 的含量为91%； 2 （4）在铝酸钠粗液中添加氧化钙进行脱硅，其中脱硅温度80℃，搅拌速度300r/min，反 应时间60min，添加的CaO与溶液中的SiO 的摩尔比为10:1；添加质量分数为36%的HCl调整α 2 k =1.7，在铝酸钠溶液中添加晶种氢氧化铝分解，其中晶种系数为1，转速200r/min，分解时间 60h； （5）晶种分解后的氢氧化铝在80℃下干燥12h，然后在1200℃下煅烧1h得到产物氧化 铝。 [0015] 实施例3 一种二次铝灰综合利用的方法，具体步骤如下： （1）将二次铝灰用破碎机破碎磨细至75μm380μm；~ （2）将步骤（1）破碎磨细后的铝灰与添加剂混合均匀后在1000℃下进行焙烧4h，烧结气 体为氮气进行回收；其中添加剂为碳酸钠、氧化剂过碳酸钠、碳酸钙的混合物；碳酸钠与铝 灰中的氧化铝的摩尔比为2.2，氧化剂过碳酸钠与铝灰中氮化铝的摩尔比为2，碳酸钙与铝 灰中的氟化物和二氧化硅总的摩尔比为3.6； （3）将焙烧后的熟料用碳酸钠溶液溶出，碳酸钠浓度为5g/L，液固比mL:g为8:1，溶出温 度为80℃，溶出时间为2h，固液分离，滤液为铝酸钠粗液；氧化铝的溶出率为92.1%，不溶性 滤渣为含氟渣返电解槽使用，不溶性残渣中CaF 的含量为89.5%； 2 （4）在铝酸钠粗液中添加氧化钙进行脱硅，其中脱硅温度80℃，搅拌速度300r/min，反 应时间60min，添加的CaO与溶液中的SiO 的摩尔比为10:1；添加质量分数为36%的HCl调整α 2 k =1.7，在铝酸钠溶液中添加晶种氢氧化铝分解，其中晶种系数为1，转速200r/min，分解时间 60h； （5）晶种分解后的氢氧化铝在80℃下干燥12h，然后在1200℃下煅烧1h得到产物氧化 铝。 [0016] 实施例4 一种二次铝灰综合利用的方法，具体步骤如下： （1）将二次铝灰用破碎机破碎磨细至75μm-380μm； （2）将步骤（1）破碎磨细后的铝灰与添加剂混合均匀后在1200℃下进行焙烧1h，烧结气 体为氮气进行回收；其中添加剂为碳酸钠、氧化剂过氧化钙、碳酸钙的混合物；碳酸钠与铝 灰中的氧化铝的摩尔比为3，氧化剂过氧化钙与铝灰中氮化铝的摩尔比为2.4，碳酸钙与铝 灰中的氟化物和二氧化硅总的摩尔比为4.6； （3）将焙烧后的熟料用氢氧化钠溶液溶出，氢氧化钠溶液的浓度为10g/L，液固比mL:g 为10:1，溶出温度为90℃，溶出时间为0.5h，固液分离，滤液为铝酸钠粗液；氧化铝的溶出率 为90.6%，不溶性滤渣为含氟渣返电解槽使用，不溶性残渣中CaF 的含量为86%； 2 5 5 CN 112279283 A 说明书 4/4页 （4）在铝酸钠粗液中添加氧化钙进行脱硅，其中脱硅温度80℃，搅拌速度300r/min，反 应时间60min，添加的CaO与溶液中的SiO 的摩尔比为10:1；添加质量分数为36%的HCl调整α 2 k =1.7，在铝酸钠溶液中添加晶种氢氧化铝分解，其中晶种系数为1，转速200r/min，分解时间 60h； （5）晶种分解后的氢氧化铝在80℃下干燥12h，然后在1200℃下煅烧1h得到产物氧化 铝。 [0017] 将实施例4中氢氧化钠溶液的浓度调整为15g/L或30g/L等，处于10g/L-30g/L的任 何浓度，均可以获得与实施例4差别不大的效果。 6 6

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