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碱烧结法提纯铝灰中α-氧化铝的工艺研究

李小龙  
【摘要】:铝灰是铝电解和加工过程中产生的一种工业废渣。在我国铝灰每年的产量巨大,且成分复杂。未经处理的铝灰对大气、土壤和水资源均有一定的污染,铝灰自2008年起已被列为《国家危险废物名录》。目前,铝灰资源化处理工艺取得了一些进展,但是不少工艺中存在生产成本高、产品附加值低、铝灰需求量小等一系列问题。铝灰中存在的?-Al_2O_3,用传统的冶金方法难以回收处理,大多作为铺路材料,极大浪费了铝资源。本文中的铝灰是铝加工铸造过程中产生的,其中的铝资源主要以结构稳定的?-Al_2O_3存在。本文主要解决了铝灰中?-Al_2O_3难以回收的问题,实现铝灰中氧化铝的综合回收利用。回收铝灰中氧化铝的工艺主要包括了铝灰脱盐处理、铝酸钠熟料制备、常压溶出、精制脱硅、晶种分解和高温煅烧等六个工序,该工艺具有流程简单,生产成本低和产品质量好等优点。本文以铝灰为原料,利用碱烧结法溶出铝灰中的?-Al_2O_3,同时探究碱灰比、烧结温度、烧结时间、液固比、溶出温度、溶出时间等对铝灰中?-Al_2O_3溶出率的影响,结果表明:碱灰比为2.0,烧结温度750℃,烧结时间为120min,液固比为5:1,溶出温度为100℃,溶出时间为30min时,氧化铝的溶出率为93.26%,利用正交实验探究影响氧化铝溶出的主要因素为烧结温度、碱灰比和溶出温度。通过在烧结过程和精制过程中加入氧化钙进行铝酸钠溶液的脱硅处理,来探究烧结过程和精制过程中加入氧化钙的脱硅机理以及残渣物相组成,同时探究氧化钙加入量、脱硅时间、脱硅温度对铝酸钠溶液脱硅效率的影响。结果表明:产生的脱硅残渣主要是溶解度很低的水化石榴石,最终脱硅效率可达95.80%,满足铝酸钠溶液晶种分解的要求。通过加入氧化钙和碳酸氢钠来降低铝酸钠溶液的苛性碱浓度,同时探究苛性碱浓度、种分时间、晶种系数对晶种分解的影响。经去碱处理后的铝酸钠溶液的晶种分解率达到了48.73%。获得氧化铝产品经X-荧光光谱分析纯度达到了99.40%,氧化铝的品质符合我国冶金级氧化铝行业标准(YS/T 803-2012)的二级品。同时也实现了去碱溶液和种分母液的循环利用,整个氧化铝的生产工艺过程的碱耗较低,因此,生产成本较低。


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