鋁灰處理工藝研究

高振朋，王 芳，李鋼林，周在常

（焦作萬方鋁業(yè)股份有限公司，河南 焦作 454003）

鋁灰是電解鋁或鑄造鋁生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的熔渣經(jīng)冷卻加工后的產(chǎn)物，鋁冶煉、加工企業(yè)在鋁熔煉過程中，每噸鋁液大約產(chǎn)生11 kg～12 kg鋁灰。通過X射線衍射分析確定鋁灰中主要有Al、α-Al2O3、MgAl2O4、NaCl、KCl等物相[1]，精煉扒渣時取樣化驗鋁灰中含鋁量在45%～50%。鋁灰利用開發(fā)主要是回收金屬鋁，或利用鋁灰合成材料如聚合氯化鋁、棕剛玉、建筑材料等[2、3]，也有將鋁灰處理后回電解槽[4]。鋁灰的加工關鍵的兩個環(huán)節(jié)，一是分離，二是冶煉。本文研究的主要內(nèi)容是通過合理的鋁灰處理工藝，回收了鋁灰中大部分金屬鋁，并將低含鋁量的鋁灰做成電解鋁用陽極鋼爪保護環(huán)，使鋁灰循環(huán)利用。

1 實驗方案

利用鋁液回收機、鋁灰球磨篩分系統(tǒng)、中頻爐等鋁灰處理設備，結合生產(chǎn)實際情況，制定鋁灰處理工藝流程見圖1。通過一系列的鋁灰處理流程，最大限度回收鋁灰中的金屬鋁，并避免鋁灰中鋁在處理過程中的氧化損失。

圖1 鋁灰回中收金屬鋁工藝流程

2 實驗過程

2.1 熱處理

鋁灰熱處理主要設備為鋁液回收機。工作原理是通過機械攪拌，使熱鋁灰中的液體鋁匯集流向容器底部形成熔池，鋁液從容器底部的放鋁孔排出澆鑄成鋁錠。為了提高回收率，處理前向熱鋁灰中加入熔劑，使鋁液外面的包覆層融化，并能增加液體鋁和氧化物雜質(zhì)的界面張力。通過熱處理鋁灰中的鋁含量從45%～50%降至20%，經(jīng)化驗該工序回收的鋁液成分見表1。

2.2 鋁灰球磨、篩分

經(jīng)過熱處理的鋁灰攤涼后進行球磨處理。在球磨時鋁灰經(jīng)過球磨介質(zhì)的沖擊、研磨、剝離，金屬鋁和鋁灰中其他成分解離開來，并達到適合選別的不同粒度，球磨料通過直線振動篩，最終流進不同的料箱。球磨料的相關數(shù)據(jù)見表2。

表1 熱處理鋁錠成分（質(zhì)量分數(shù)，%）

表2 鋁灰球磨料粒徑、含鋁量（質(zhì)量分數(shù)，%）

由表2可以看出，通過球磨鋁灰被分成不同含鋁量和粒度的球磨料，便于鋁灰的后續(xù)處理。根據(jù)五種不同球磨料的不同性質(zhì)，分別采取了不同的處理方式。1#、2#、3#料含鋁量相對較高，嘗試使用中頻爐熔煉回收金屬鋁。4#、5#料含鋁量低，用于制作電解鋁用陽極鋼爪保護環(huán)。

3 中頻爐回收金屬鋁

鋁的導熱系數(shù)大，熱損失相對小，實驗用中頻爐熔煉含鋁量較高的1#、2#、3#球磨料。煉鋁灰時先熔一定量的鋁錠作為母液，然后加入球磨料進行熔煉。實驗數(shù)據(jù)見表3。

通過上表可以看出產(chǎn)出物重量都大于投入物料重量，一方面是由于稱量誤差，主要原因是熔煉時鋁灰中的鋁和空氣中的氧氣發(fā)生反應。.熔煉前后重量差異越大，在熔煉過程中的氧化燒損越多。金屬鋁的回收率和球磨料的含鋁量、粒徑、熔煉方法有一定關系，含鋁量高、粒徑大的球磨料回收率高，操作時應避免球磨料在爐內(nèi)燃燒氧化。

表3 中頻爐熔煉鋁灰回收率

4 總 結

通過鋁灰熱處理可以回收熱鋁灰中69%的金屬鋁。熱處理過的鋁灰攤涼球磨后，可以篩分出不同鋁含量、粒徑的球磨料。含鋁量高的球磨料經(jīng)過中頻爐熔煉，可以回收大部分金屬鋁，低含鋁的球磨料用于制作電解鋁用陽極鋼爪保護環(huán)。通過一系列的鋁灰處理工藝使鋁灰循環(huán)利用，充分開發(fā)了鋁灰的價值，減少了鋁灰對環(huán)境的污染，并收到了較好的經(jīng)濟效益。

［1］陳偉.鋁灰在鋁電解質(zhì)中溶解行為的研究［J］.有色礦冶，2010，26（3）：38-40.

［2］蘇曉梅，李小忠，申秀英.鋁灰渣高效利用的試驗研究［J］.華中師范大學學報（自然科學版），2010，44（2）：254-258.

［3］李菲，鄭磊，冀樹軍，等.鋁灰中鋁資源回收工藝現(xiàn)狀與展望［J］.輕金屬，2009（12）：3-8.

［4］喬桂玲，朱廣斌，王紹鵬.鋁灰在鋁電解槽上的添加應用研究［J］.輕金屬，2009（8）：43-47.