从铝灰渣中高效回收金属铝的方法

919 编辑：中冶有色技术网来源：兰溪市博远金属有限公司

2024-01-18 10:23:23

权利要求书： 1.一种从铝灰渣中高效回收金属铝的方法，其特征在于：将铝灰渣采用振动筛进行预筛分处理，得到+20目组分和?20目组分；所述+20目组分与球磨助剂置于保护气氛下进行球磨处理后，采用三层滚筒筛进行筛分处理，得到+20目铝粒、+100 ?20目铝粒、+200 ?100目~ ~铝粒和?200目残余灰渣，所述?20目组分采用双层滚筒筛进行筛分，得到+100 ?20目铝粒、+~

200 ?100目铝粒和?200目残余灰渣；所述球磨助剂包含生石灰和粉煤灰；

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所述球磨助剂由生石灰和粉煤灰按照质量百分比60% 80%：20% 40%组成；

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所述球磨助剂的质量为所述+20目组分质量的10% 30%。

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2.根据权利要求1所述的一种从铝灰渣中高效回收金属铝的方法，其特征在于：所述+20目铝粒的金属铝含量大于75%，氮化铝含量低于2.0%；

所述+100 ?20目铝粒的金属铝含量大于30%，氮化铝含量低于5.0%；

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所述+200 ?100目铝粒的金属铝含量大于14%，氮化铝含量低于15%；

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所述?200目残余灰渣的金属铝含量低于3%，氮化铝含量高于15%。

3.根据权利要求1所述的一种从铝灰渣中高效回收金属铝的方法，其特征在于：所述球磨处理采用卧式筒形球磨机。

4.根据权利要求1所述的一种从铝灰渣中高效回收金属铝的方法，其特征在于：所述球磨处理的条件为：转速为15 50r/min，以刚玉球为球磨介质，球料比为1：1.0 1.5，球磨时间~ ~为10min 60min。

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说明书：一种从铝灰渣中高效回收金属铝的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种从铝灰渣中回收金属铝的方法，特别涉及一种通过球磨结合多级筛分的纯机械手段从铝灰渣中高效回收金属铝的方法，属于金属再生和危险废弃物综合回收利用领域。背景技术[0002] 在原铝及再生铝生产加工过程中每生产一吨原生铝或者再生铝会形成10～20％的铝灰渣，2020年我国电解铝产量达3708万吨、再生铝产能达765万吨，由此可以间接大致计算出我国每年产生的铝灰渣高达500万吨以上。[0003] 铝灰渣主要分为一次铝灰渣与二次铝灰渣，一次铝灰渣与二次铝灰渣所含物相基本相同，最大的差别是金属铝含量的不同。一次铝灰渣中含有40％～80％金属铝以及5％～30％的氮化铝，二次铝灰渣中含有15％～35％金属铝以及10％～30％的氮化铝。金属铝在空气中极易氧化，因此铝灰渣中金属铝粒表面都会包裹一层致密的氧化膜；在空气湿度较大时，金属铝会与水发生反应生成氢气。氮化铝在空气中也不稳定，也是会与氧气、水反应，反应方程式为4AlN(s)+3O2(g)＝2Al2O3(s)+2N2(g)、4AlN(s)+7O2(g)＝2Al2O3(s)+4NO2(g)、

4AlN(s)+5O2(g)＝2Al2O3(s)+4NO(g)、4AlN(s)+4O2(g)＝2Al2O3(s)+2N2O(g)、AlN(s)+3H2O(g)＝Al(OH)3(s)+2NH3(g)。氮化铝与氧气反应产生微量的氮氧化物对人体造成危害，其与H20随然在常温下反应较为缓慢，但也会源源不断的产生氨气，因此，在铝灰渣的堆存以及处理车间会必不可少的闻到一股刺鼻的“氨味”，所以国家也禁止铝灰渣长期堆存。

[0004] 目前铝灰渣中金属铝的回收仍是以机械研磨筛分为主，但是由于机械研磨筛分制度的不完善，导致目前金属铝的回收率仅在80％左右，仍有20％左右的金属铝在球磨的过程中氧化损耗以及细粒级的金属铝颗粒存在与细粒级铝灰中，造成金属铝回收效率降低。发明内容[0005] 针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种从铝灰渣中高效回收金属铝的方法，该方法采用双轴等厚振动筛+卧式筒形球磨机+三层滚筒筛以及双轴等厚振动筛+双层滚筒筛的纯机械组合工艺，减少了铝灰渣中金属铝回收过程中由于氧化、球磨以及筛分而造成的损失，实现了铝灰渣中金属铝的高效分离和回收，并且对不同金属铝含量的组分进行分级回收而作为不同的用途，实现铝灰渣的最大资源化利用。[0006] 为了实现上述技术目的，本发明提供了一种从铝灰渣中高效回收金属铝的方法，该方法是将铝灰渣采用振动筛进行预筛分处理，得到+20目组分和?20目组分；所述+20目组分与球磨助剂置于保护气氛下进行球磨处理后，采用三层滚筒筛进行筛分处理，得到+20目铝粒、+100～?20目铝粒、+200～?100目铝粒和?200目残余灰渣，所述?20目组分采用双层滚筒筛进行筛分，得到+100～?20目铝粒、+200～?100目铝粒和?200目残余灰渣；所述球磨助剂包含生石灰和粉煤灰。[0007] 现有技术中，铝灰渣中金属铝的回收率在80％左右，原因一部分在于对金属铝的研磨过程中会损失金属铝，另一部分在于对金属铝的筛分过程中筛网孔径过大导致金属铝的损失，从而导致铝灰渣中提取金属铝的回收率低，造成资源浪费。本发明技术方案采用一次球磨结合多级筛分过程，通过减少球磨次数来减少铝粒因过度破碎而造成分离困难和损失，同时在球磨过程中采用惰性气体保护，可以防止金属铝在球磨过程中的氧化损失，且采用了特殊的球磨助剂可以防止球磨过程中水分与铝及氮化铝反应造成铝损失和产生有害气体。本发明的筛分过程为采用振动筛对铝灰渣进行预筛分，将粒径为?20目的铝灰渣优选分离，减少了对金属铝的磨损，提高了金属铝的回收率；同时可以减小球磨机压力、提高球磨效率，而+20目铝灰渣经过球磨后，经过特殊目数的三层筛网筛分，同时?20目的铝灰渣直接进行特殊目数筛网分级，从而根据铝含量的不同将铝灰渣分级成+20目铝粒、+100～?20目铝粒、+200～?100目铝粒和?200目残余灰渣，且?200目残余灰渣中金属铝残留量低，而不同铝含量的铝粒可以在不同的领域应用，使得铝灰渣得到综合利用，提高铝的回收利用率。[0008] 作为一个优选的方案，所述球磨助剂由生石灰和粉煤灰按照质量百分比60％～80％：20％～40％组成。本发明的球磨助剂基于铝灰渣遇水会反应而释放有害气体的特点，而创新地使用一种球磨助剂，该球磨助剂不但可以吸水，而且可以吸附球磨过程中产生的少量有害气体。生石灰具有较强的吸水性，粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径范围为0.5～300μm，并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50％～80％，有很强的吸水性，将粉煤灰与生石灰组合使用能够显著提高吸水性能，从而可以更好的抑制氮化铝与水反应而生成氨气，对环境友好，即使不可避免地产生少量的氨气等也可以被粉煤灰吸附。但粉煤灰不能配比过高，因为粉煤灰中含有的硅、铁、钛的氧化物会对?200目铝灰产生消极影响。

[0009] 作为一个优选的方案，所述球磨助剂质量为所述+20目组分质量的10％～30％。球磨助剂如果添加量过低会降低吸水效果，导致氨气含量过高，含量过高又会使球磨效率降低，不利于工业化生产。[0010] 作为一个优选的方案，所述+20目铝粒的金属铝含量大于75％，氮化铝含量低于2％。筛分出来的+20目铝粒金属铝含量高，氮化铝含量低，可以直接用于再生铝工业原料。

[0011] 作为一个优选的方案，所述+100～?20目铝粒的金属铝含量大于30％，氮化铝含量低于5％。+100～?20目铝粒金属铝含量适中可以制备用于钢铁冶炼过程中的钢渣促进剂。[0012] 作为一个优选的方案，所述+200～?100目铝粒的金属铝含量大于14％，氮化铝含量低于15％。+200～?100目铝粒铝含量相抵偏低可以作为配料制备用于钢铁冶炼过程中钢渣促进剂。[0013] 作为一个优选的方案，所述?200目残余灰渣的金属铝含量低于3％，氮化铝含量高于15％。?200目残余灰渣铝含量低，氮化铝含量高，可以作为辅料搭配钙源经过氧化焙烧生产铝酸钙水泥。[0014] 作为一个优选的方案，所述球磨处理采用卧式筒形球磨机。[0015] 作为一个优选的方案，所述球磨处理的条件为：转速为15～50r/min，以刚玉球为球磨介质，球料比(质量比)为1:1.0～1.5，球磨时间为10min～60min。过度球磨会造成铝粒过度破碎而难以分离，而球磨程度不够则难以将铝粒与其他含铝成分及杂质分离。[0016] 作为一个优选的方案，所述保护气氛为氮气和/或惰性气体，惰性气体如氩气。在球磨机中通入保护气体(氮气或氩气)充当保护气，不仅可以减少球磨过程中金属铝的氧化损失，还能防止爆炸。[0017] 本发明采用的振动筛为双轴等厚振动筛，优点在于其筛面系采用不同倾角的折线型式，从入料端到排料端料层厚度不变或者递增，而物料在筛面上的运动速度是递减的。等厚筛分法的优点是用于细粒级(小于25mm)物料的筛分时，可以减少筛孔堵塞，处理量高，设备配置方便，占用厂房面积小。[0018] 本发明采用的球磨设备为卧式筒形球磨机，其优点在于，该球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部等主要部分组成。中空轴采用铸钢件，内衬可拆换，回转大齿轮采用铸件滚齿加工，筒体内镶有刚玉材质的耐磨衬板，具有良好的耐磨性，且其运转平稳，工作可靠，研磨体便宜，且便于更换、操作条件好，粉碎在密闭机内进行，没有尘灰飞扬，且磨中可充入惰性气体以代替空气。[0019] 本发明采用滚筒筛的优点在于通过自身滚动，使物料从高运动到底部通过筛网最终完成筛分的，其透筛率高，且有密封的隔离罩，在作业过程中不会出现扬尘现象；采用双层筛以及三层筛的优点是增加筛分效率，减少筛分级数，减少设备投入以及操作维修难度。[0020] 相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果在于：[0021] 1)本发明以工业危废铝灰渣为原料，通过纯机械手段对金属铝的回收率达到95％以上，且对金属铝的损失达到最低；[0022] 2)本发明通过合理利用振动筛、球磨机以及多层滚筒筛，将铝灰渣中的金属铝进行粒度分级并进行资源化利用(熔铝以及作为钢渣促进剂的配料)，对－200目的残余灰渣作为制备水泥的辅料。[0023] 3)本发明通过在铝灰渣球磨过程中使用球磨助剂不但可以吸水，减少球磨过程中铝与水的反应损失，而且可以吸附球磨过程中产生的少量有害气体。附图说明[0024] 图1为本发明从铝灰渣中高效回收金属铝的工艺流程图。具体实施方式[0025] 以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。[0026] 为了进一步阐述本发明一种从铝灰渣中高效回收金属铝的方法，达到预期发明目的，以下结合较好的实施例，对根据本发明一种从铝灰渣中高效回收金属铝的方法，其具体实施方式、结构、特征以及功效，详细说明入后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何形式组合。[0027] 下面将结合具体的实施例，结合图1的流程图，对本发明一种从铝灰渣中高效回收金属铝的方法做进一步的详细介绍：[0028] 对比例1[0029] 以某再生铝厂产生的铝灰渣(金属铝含量32.41％，氮化铝含量15.18％)为原料，将铝灰渣首先放入20目筛孔的振动筛中，得到筛上铝渣以及筛下铝灰；再将筛上铝渣放入球磨机中，转速为30r/min，球料比为1，球磨时间30min，球磨过程通氮气保护，球磨后物料放入三层滚筒筛进行筛分，得到+20目铝粒(金属铝含量70.11％，氮化铝含量1.98％)、+100～－20目铝粒(金属铝含量31.58％，氮化铝含量4.32％)、+200～－100目铝粒(金属铝含量12.37％，氮化铝含量10.94％)、－200目残余铝渣(金属铝含量3.42％，氮化铝含量

17.49％)；对振动筛筛下物料直接送入双层滚筒筛中进行筛分，得到+100～－20目铝粒(金属铝含量36.88％，氮化铝含量6.43％)、+200～－100目铝粒(金属铝含量13.93％，氮化铝含量15.42％)、－200目残余铝渣(金属铝含量2.07％，氮化铝含量21.47％)；经过计算最终－200的残余铝渣中以及氧化损失的金属铝的含量为16.43％，即金属铝的总回收率为

83.57％，氮化铝损失约为2.27％，现场“氨味”较大。

[0030] 对比例2[0031] 以某再生铝厂产生的铝灰渣(金属铝含量32.41％，氮化铝含量15.18％)为原料，将铝灰渣首先放入20目筛孔的振动筛中，得到筛上铝渣以及筛下铝灰；再将筛上铝渣配加20％的球磨助剂(包括80％的生石灰以及20％的粉煤灰)放入球磨机中，转速为8r/min，球料比为1，球磨时间30min，球磨后物料放入三层滚筒筛进行筛分，得到+20目铝粒(金属铝含量64.59％，氮化铝含量2.42％)、+100～－20目铝粒(金属铝含量29.87％，氮化铝含量

6.18％)、+200～－100目铝粒(金属铝含量11.96％，氮化铝含量12.01％)、－200目残余铝渣(金属铝含量3.72％，氮化铝含量19.24％)；对振动筛筛下物料直接送入双层滚筒筛中进行筛分，得到+100～－20目铝粒(金属铝含量37.40％，氮化铝含量6.97％)、+200～－100目铝粒(金属铝含量14.44％，氮化铝含量16.07％)、－200目残余铝渣(金属铝含量2.21％，氮化铝含量23.32％)；经过计算最终－200的残余铝渣中以及氧化损失的金属铝的含量为

21.34％，即金属铝的总回收率为78.66％，氮化铝损失约为6.27％，现场“氨味”较大。

[0032] 对比例3[0033] 以某再生铝厂产生的铝灰渣(金属铝含量32.41％，氮化铝含量15.18％)为原料，将铝灰渣首先放入20目筛孔的振动筛中，得到筛上铝渣以及筛下铝灰；再将筛上铝渣配加6％的球磨助剂(包括80％的生石灰以及20％的粉煤灰)放入球磨机中，转速为30r/min，球料比为1，球磨时间30min，球磨过程通氮气保护，球磨后物料放入三层滚筒筛进行筛分，得到+20目铝粒(金属铝含量63.46％，氮化铝含量2.19％)、+100～－20目铝粒(金属铝含量

28.97％，氮化铝含量6.01％)、+200～－100目铝粒(金属铝含量12.07％，氮化铝含量

12.42％)、－200目残余铝渣(金属铝含量3.21％，氮化铝含量19.87％)；对振动筛筛下物料直接送入双层滚筒筛中进行筛分，得到+100～－20目铝粒(金属铝含量36.99％，氮化铝含量7.03％)、+200～－100目铝粒(金属铝含量14.20％，氮化铝含量16.32％)、－200目残余铝渣(金属铝含量2.11％，氮化铝含量23.12％)；经过计算最终－200的残余铝渣中以及氧化损失的金属铝的含量为19.77％，即金属铝的总回收率为80.23％，氮化铝损失约为

6.05％，现场“氨味”较大。

[0034] 实施例1[0035] 以某再生铝厂产生的铝灰渣(金属铝含量32.41％，氮化铝含量15.18％)为原料，将铝灰渣首先放入20目筛孔的振动筛中，得到筛上铝渣以及筛下铝灰；再将筛上铝渣配加20％的球磨助剂(包括80％的生石灰以及20％的粉煤灰)放入球磨机中，转速为30r/min，球料比为1，球磨时间30min，采用氮气作为惰性气体对金属铝以及氮化铝进行保护，球磨后物料放入三层滚筒筛进行筛分，得到+20目铝粒(金属铝含量80.43％，氮化铝含量0.87％)、+

100～－20目铝粒(金属铝含量43.38％，氮化铝含量3.72％)、+200～－100目残余铝渣(金属铝含量15.46％，氮化铝含量9.43％)、－200目残余铝渣(金属铝含量3.12％，氮化铝含量

15.32％)；对振动筛筛下物料直接送入双层滚筒筛中进行筛分，得到+100～－20目铝粒(金属铝含量37.28％，氮化铝含量5.07％)、+200～－100目残余铝渣(金属铝含量14.43％，氮化铝含量14.12％)、－200目残余铝渣(金属铝含量1.97％，氮化铝含量17.83％)；经过计算最终?200的残余铝渣中以及氧化损失的金属铝的含量仅为2.14％，即金属铝的总回收率为

97.86％，氮化铝损失约为0.43％，现场几乎无“氨味”。

[0036] 实施例2[0037] 以某再生铝厂产生的铝灰渣(金属铝含量32.41％，氮化铝含量15.18％)为原料，将铝灰渣首先放入20目筛孔的振动筛中，得到筛上铝渣以及筛下铝灰；再将筛上铝渣配加20％的球磨助剂(包括75％的生石灰以及25％的粉煤灰)放入球磨机中，转速为15r/min，球料比为1，球磨时间30min，采用氮气作为惰性气体对金属铝以及氮化铝进行保护，球磨后物料放入三层滚筒筛进行筛分，得到+20目铝粒(金属铝含量82.35％，氮化铝含量1.13％)、+

100～－20目铝粒(金属铝含量44.17％，氮化铝含量3.97％)、+200～－100目铝粒(金属铝含量16.78％，氮化铝含量10.12％)、?200目残余铝渣(金属铝含量3.84％，氮化铝含量

16.32％)；对振动筛筛下物料直接送入双层滚筒筛中进行筛分，得到+100～－20目铝粒(金属铝含量37.42％，氮化铝含量5.82％)、+200～－100目铝粒(金属铝含量14.23％，氮化铝含量14.62％)、－200目残余铝渣(金属铝含量2.04％，氮化铝含量18.69％)；经过计算最终－200的残余铝渣中以及氧化损失的金属铝的含量为2.94％，即金属铝的总回收率为

97.06％，氮化铝损失约为0.52％。

[0038] 实施例3[0039] 以某再生铝厂产生的铝灰渣(金属铝含量32.41％，氮化铝含量15.18％)为原料，将铝灰渣首先放入20目筛孔的振动筛中，得到筛上铝渣以及筛下铝灰；再将筛上铝渣放入球磨机中，转速为50r/min，球料比为1，球磨时间30min，采用氮气作为惰性气体对金属铝以及氮化铝进行保护，球磨后物料放入三层滚筒筛进行筛分，得到+20目铝粒(金属铝含量76.47％，氮化铝含量1.52％)、+100～－20目铝粒(金属铝含量34.21％，氮化铝含量

4.22％)、+200～－100目铝粒(金属铝含量12.95％，氮化铝含量10.47％)、－200目残余铝渣(金属铝含量3.02％，氮化铝含量16.95％)；对振动筛筛下物料直接送入双层滚筒筛中进行筛分，得到+100～－20目铝粒(金属铝含量37.52％，氮化铝含量5.87％)、+200～－100目铝粒(金属铝含量14.29％，氮化铝含量14.93％)、－200目残余铝渣(金属铝含量2.12％，氮化铝含量20.84％)；经过计算最终－200的残余铝渣中以及氧化损失的金属铝的含量为

3.75％，即金属铝的总回收率为96.25％。