一种铝灰用提铝精炼剂及其制备方法和使用方法

摘要

本发明提供了一种铝灰用提铝精炼剂及其制备方法和使用方法，属于金属回收技术领域，以质量份数计，所述铝灰用提铝精炼剂包括以下组分：MgCl2 30份～60份，NaCl 20份～50份，ZnCl25份～15份。本申请中，MgCl2、NaCl、ZnCl2三者在所述的用量比例范围内迅速形成分子比6:4:3～6:5:1的共晶，三相共晶的形成使铝灰熔点降低，铝液滴表面张力增大，促进铝液与铝灰渣的分离，提高铝灰中金属铝的回收率，有效解决了现有铝灰中金属铝的回收率低的技术问题。

权利要求

1.一种铝灰用提铝精炼剂，其特征在于，以质量份数计，所述铝灰用提铝精炼剂包括以下组分：MgCl2 30份～60份，NaCl 20份～50份，ZnCl2 5份～15份；

以质量份数计，所述铝灰用提铝精炼剂还包括：MgO 1份～5份；

所述铝灰用提铝精炼剂不包括：含氟化合物。

2.根据权利要求1所述的铝灰用提铝精炼剂，其特征在于，以质量份数计，所述铝灰用提铝精炼剂包括以下组分：MgCl2 45份～55份，NaCl 35份～45份，ZnCl2 7份～12份。

3.根据权利要求1所述的铝灰用提铝精炼剂，其特征在于，以质量份数计，所述铝灰用提铝精炼剂还包括：MgO 1份～3份。

4.一种权利要求1～3任一项所述的铝灰用提铝精炼剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将各组分原料进行混合，后粉碎，得到预混料；

将所述预混料进行造粒，后烧结，得到铝灰用提铝精炼剂；

所述预混料的粒径为0.025～0.500mm；

所述烧结的工艺参数包括：温度为240～280℃，时间为10～30min。

5.一种权利要求1～3任一项所述的铝灰用提铝精炼剂的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：将权利要求1～3任一项所述的铝灰用提铝精炼剂加入到铝灰中进行提炼，得到液态铝；

其中，所述铝灰用提铝精炼剂和所述铝灰的重量比为(0.05～0.2):1。

6.根据权利要求5所述的铝灰用提铝精炼剂的使用方法，其特征在于，所述提炼的装置包括直接加热式精炼提铝装置或自热式精炼提铝装置。

说明书

一种铝灰用提铝精炼剂及其制备方法和使用方法

技术领域

[0001] 本申请涉及金属回收技术领域，尤其涉及一种铝灰用提铝精炼剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

[0002] 一次铝灰(Primary aluminum dross,PAD)是铝加工过程中铝液表面与空气接触而产生的不溶于铝液的浮渣，主要成分为金属铝、氧化铝、氮化铝和盐渣，其中铝含量占总质量的15～80％，因此通常要对一次铝灰进行处理回收金属铝。

[0003] 目前，现有铝灰中回收金属铝工艺中存在金属铝回收率低的问题。

发明内容

[0004] 本申请实施例提供了一种铝灰用提铝精炼剂及其制备方法和使用方法，以解决现有铝灰中金属铝的回收率低的技术问题。

[0005] 第一方面，本申请实施例提供了一种铝灰用提铝精炼剂，以质量份数计，所述铝灰用提铝精炼剂包括以下组分：

[0006] MgCl2 30份～60份，NaCl 20份～50份，ZnCl2 5份～15份。

[0007] 进一步地，以质量份数计，所述铝灰用提铝精炼剂包括以下组分：

[0008] MgCl2 45份～55份，NaCl 35份～45份，ZnCl2 7份～12份。

[0009] 进一步地，以质量份数计，所述铝灰用提铝精炼剂还包括：MgO 1份～5份。

[0010] 进一步地，以质量份数计，所述铝灰用提铝精炼剂还包括：MgO 1份～3份。

[0011] 进一步地，所述铝灰用提铝精炼剂不包括：含氟化合物。

[0012] 第二方面，本申请实施例提供了一种第一方面所述的铝灰用提铝精炼剂的制备方法，所述制备方法包括：

[0013] 将各组分原料进行混合，后粉碎，得到预混料；

[0014] 将所述预混料进行造粒，后烧结，得到铝灰用提铝精炼剂。

[0015] 进一步地，所述预混料的粒径为0.025～0.500mm。

[0016] 进一步地，所述烧结的工艺参数包括：温度为240～280℃，时间为10～30min。

[0017] 第三方面，本申请实施例提供了一种第一方面所述的铝灰用提铝精炼剂的使用方法，所述使用方法包括：

[0018] 将第一方面所述的铝灰用提铝精炼剂加入到铝灰中进行提炼，得到液态铝；

[0019] 其中，所述铝灰用提铝精炼剂和所述铝灰的重量比为(0.05～0.2):1。

[0020] 进一步地，所述提炼的装置包括直接加热式精炼提铝装置或自热式精炼提铝装置。

[0021] 本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

[0022] 本申请实施例提供了一种铝灰用提铝精炼剂，该铝灰用提铝精炼剂包括以下组分：MgCl230份～60份，NaCl 20份～50份，ZnCl2 5份～15份。MgCl2通过在铝灰液相中与碱金属发生置换反应起到去除碱金属及氧化物的作用，MgCl2、NaCl、ZnCl2三者在所述的用量比例范围(MgCl2、NaCl、ZnCl2的质量比为(30～60):(20～50):(5～15))内迅速形成分子比6:4:3～6:5:1的共晶，三相共晶的形成使铝灰熔点降低，铝液滴表面张力增大，促进铝液与铝灰渣的分离，提高铝灰中金属铝的回收率，有效解决了现有铝灰中金属铝的回收率低的技术问题。本申请中，MgCl2、NaCl、ZnCl2三组份的用量和比例首先保证三者形成相应分子比的共晶，超出用量比例范围后，三者形成共晶熔点升高，不利于铝灰和金属的分离。

附图说明

[0023] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0025] 图1为本申请实施例提供的一种铝灰用提铝精炼剂的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

[0026] 下面将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

[0027] 在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

[0028] 除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

[0029] 一次铝灰(Primary aluminum dross,PAD)是铝加工过程中铝液表面与空气接触而产生的不溶于铝液的浮渣，主要成分为金属铝、氧化铝、氮化铝和盐渣，其中铝含量占总质量的15～80％，因此通常要对一次铝灰进行处理回收金属铝。

[0030] 目前，现有铝灰中回收金属铝工艺中存在金属铝回收率低的问题。

[0031] 本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

[0032] 第一方面，本申请实施例提供了一种铝灰用提铝精炼剂，以质量份数计，所述铝灰用提铝精炼剂包括以下组分：

[0033] MgCl2 30份～60份，NaCl 20份～50份，ZnCl2 5份～15份。

[0034] 本申请实施例提供了一种铝灰用提铝精炼剂，该铝灰用提铝精炼剂包括以下组分：MgCl230份～60份，NaCl 20份～50份，ZnCl2 5份～15份。MgCl2通过在铝灰液相中与碱金属发生置换反应起到去除碱金属及氧化物的作用，MgCl2、NaCl、ZnCl2三者在所述的用量比例范围(MgCl2、NaCl、ZnCl2的质量比为(30～60):(20～50):(5～15))内迅速形成分子比6:4:3～6:5:1的共晶，三相共晶的形成使铝灰熔点降低，铝液滴表面张力增大，促进铝液与铝灰渣的分离，提高铝灰中金属铝的回收率，有效解决了现有铝灰中金属铝的回收率低的技术问题。本申请中，MgCl2、NaCl、ZnCl2三组份的用量和比例首先保证三者形成相应分子比的共晶，超出用量比例范围后，三者形成共晶熔点升高，不利于铝灰和金属的分离。

[0035] 本申请中，在一些具体实施例中，MgCl2的质量份数可为30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份、40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份、51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份、60份等；NaCl的质量份数可为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份、40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份等；ZnCl2的质量份数可为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份等。

[0036] 作为本申请实施例的一种实施方式，以质量份数计，所述铝灰用提铝精炼剂包括以下组分：

[0037] MgCl2 45份～55份，NaCl 35份～45份，ZnCl2 7份～12份。

[0038] 作为本申请实施例的一种实施方式，以质量份数计，所述铝灰用提铝精炼剂还包括：MgO1份～5份。

[0039] 本申请中，精炼剂中加入MgO起除气作用，可与熔炼过程中产生的CO2气体反应生成轻质多孔状碳酸镁，轻质多孔碳酸镁进一步促进铝灰渣相与铝液的重力分离，属于无氟铝灰提铝精炼剂中起进一步促进金属铝回收的组分。控制MgO的质量百分比为1～5％，优选质量百分比为1～3％。该组份含量的取值主要与铝灰熔炼过程产生的CO2气体量相关，铝灰熔炼过程产生的CO2主要来源于铝灰中少量的碳在高温条件下与O2发生反应，MgO组份含量过小，无法与CO2充分反应，导致铝液中气态CO2的存在，铝液密度减小，不利于铝液的重力分离，MgO含量过高，铝灰中剩余过量MgO，不仅造成灰渣中无效组分增多，而且精炼剂成本相应增高。

[0040] 本申请中，在一些具体实施例中，MgO的质量份数可为1份、2份、3份、4份、5份等。

[0041] 作为本申请实施例的一种实施方式，以质量份数计，所述铝灰用提铝精炼剂还包括：MgO1份～3份。

[0042] 作为本申请实施例的一种实施方式，所述铝灰用提铝精炼剂不包括：含氟化合物。

[0043] 目前，常用的精炼剂通常含有如氟化盐等含氟化合物，这将使二次铝灰含有氟化物，对二次铝灰堆存和处置提出更高的要求。本申请实施例提供的铝灰用提铝精炼剂未使用含氟化合物，使二次铝灰中氟化物含量大大降低，减少了二次铝灰中氟化物导致的环境危害，可实现铝灰精炼剂的绿色环保和循环利用。不仅避免了氟化物加入对后续灰渣进一步利用中对环境的影响，而且实现铝灰和液态铝的快速分离，提高回收铝液的质量和效率。

[0044] 第二方面，本申请实施例提供了一种第一方面所述的铝灰用提铝精炼剂的制备方法，如图1所示，所述制备方法包括：

[0045] 将各组分原料进行混合，后粉碎，得到预混料；

[0046] 将所述预混料进行造粒，后烧结，得到铝灰用提铝精炼剂。

[0047] 本申请实施例提供了一种铝灰用提铝精炼剂的制备方法，无需额外的特定的设备，操作简单。

[0048] 作为本申请实施例的一种实施方式，所述预混料的粒径为0.025～0.500mm。

[0049] 作为本申请实施例的一种实施方式，所述烧结的工艺参数包括：温度为240～280℃，时间为10～30min。

[0050] 本申请中，控制烧结的温度为240～280℃，时间为10～30min的作用是脱除水分和提高颗粒强度，避免加入熔炼炉时出现粉尘。

[0051] 第三方面，本申请实施例提供了一种第一方面所述的铝灰用提铝精炼剂的使用方法，所述使用方法包括：

[0052] 将第一方面所述的铝灰用提铝精炼剂加入到铝灰中进行提炼，得到液态铝；

[0053] 其中，所述铝灰用提铝精炼剂和所述铝灰的重量比为(0.05～0.2):1。

[0054] 本申请中，所述铝灰用提铝精炼剂和所述铝灰的重量比为(0.05～0.2):1，加入量少，工作效率高，生产成本低的效益。

[0055] 作为本申请实施例的一种实施方式，，所述提炼的装置包括直接加热式精炼提铝装置或自热式精炼提铝装置。

[0056] 本申请中，所述铝灰用提铝精炼剂适用于直接加热式精炼提铝装置或自热式精炼提铝装置，尤其适用于直接加热式精炼提铝装置。

[0057] 本申请中，直接加热式精炼提铝装置具体是指燃气式回转炉；自热式精炼提铝装置具体是指铝灰炒灰机。

[0058] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。

[0059] 实施例1

[0060] 本实施例无氟铝灰提铝精炼剂，包括以下质量百分比的原料：MgCl2 30％(以质量份数计，30份，下同)，NaCl 50％(以质量份数计，50份，下同)，ZnCl2 15％(以质量份数计，15份，下同)，MgO 5％(以质量份数计，30份，下同)，将称量好的各组分充分混匀，置于球磨机中进行研磨，将研磨后混合料转入全自动造粒机进行造粒，得到15～80目的粒状精炼剂，将粒状精炼剂置于烧结炉中240℃烧结30min，得到无氟铝灰提铝精炼剂。

[0061] 将本实施例制备得到的无氟铝灰提铝精炼剂在8t回转式铝熔炼炉中应用：将8t热铝灰(金属铝含量约50％)置于熔炼炉中，加入铝灰重量5％的无氟铝灰提铝精炼剂，加热精炼，回收液态铝，铝回收率为91.50％，二次铝灰中铝含量7.48％。

[0062] 实施例2

[0063] 本实施例无氟铝灰提铝精炼剂，包括以下质量百分比的原料：MgCl2 60％，NaCl 20％，ZnCl215％，MgO 5％，将称量好的各组分充分混匀，置于球磨机中进行研磨，将研磨后混合料转入全自动造粒机进行造粒，得到15～80目的粒状精炼剂，将粒状精炼剂置于烧结炉中280℃烧结10min，得到无氟铝灰提铝精炼剂。

[0064] 将本实施例制备得到的无氟铝灰提铝精炼剂在8t回转式铝熔炼炉中应用：将8t热铝灰(金属铝含量约50％)置于熔炼炉中，加入铝灰重量15％的无氟铝灰提铝精炼剂，加热精炼，回收液态铝，铝回收率为92.20％，二次铝灰中铝含量5.87％。

[0065] 实施例3

[0066] 本实施例无氟铝灰提铝精炼剂，包括以下质量百分比的原料：MgCl2 55％，NaCl 35％，ZnCl29％，MgO 1％，将称量好的各组分充分混匀，置于球磨机中进行研磨，将研磨后混合料转入全自动造粒机进行造粒，得到15～80目的粒状精炼剂，将粒状精炼剂置于烧结炉中260℃烧结20min，得到无氟铝灰提铝精炼剂。

[0067] 将本实施例制备得到的无氟铝灰提铝精炼剂在8t回转式铝熔炼炉中应用：将8t热铝灰(金属铝含量约50％)置于熔炼炉中，加入铝灰重量20％的无氟铝灰提铝精炼剂，加热精炼，回收液态铝，铝回收率为92.80％，二次铝灰中铝含量5.06％。

[0068] 实施例4

[0069] 本实施例无氟铝灰提铝精炼剂，包括以下质量百分比的原料：MgCl2 45％，NaCl 45％，ZnCl27％，MgO 3％，将称量好的各组分充分混匀，置于球磨机中进行研磨，将研磨后混合料转入全自动造粒机进行造粒，得到15～80目的粒状精炼剂，将粒状精炼剂置于烧结炉中240℃烧结30min，得到无氟铝灰提铝精炼剂。

[0070] 将本实施例制备得到的无氟铝灰提铝精炼剂在8t回转式铝熔炼炉中应用：将8t热铝灰(金属铝含量约50％)置于熔炼炉中，加入铝灰重量18％的无氟铝灰提铝精炼剂，加热精炼，回收液态铝，铝回收率为93.50％，二次铝灰中铝含量4.72％。

[0071] 实施例5

[0072] 本实施例无氟铝灰提铝精炼剂，包括以下质量百分比的原料：MgCl2 45％，NaCl 40％，ZnCl212％，MgO 3％，将称量好的各组分充分混匀，置于球磨机中进行研磨，将研磨后混合料转入全自动造粒机进行造粒，得到15～80目的粒状精炼剂，将粒状精炼剂置于烧结炉中280℃烧结15min，得到无氟铝灰提铝精炼剂。

[0073] 将本实施例制备得到的无氟铝灰提铝精炼剂在8t回转式铝熔炼炉中应用：将8t热铝灰(金属铝含量约50％)置于熔炼炉中，加入铝灰重量15％的无氟铝灰提铝精炼剂，加热精炼，回收液态铝，铝回收率为92.91％，二次铝灰中铝含量5.36％。

[0074] 对比例1

[0075] 本对比例与实施例4的区别在于无氟铝灰提铝精炼剂中各组分的质量百分比为：MgCl2 27％，NaCl 65％，ZnCl2 5％，MgO 3％，该精炼剂改变了MgCl2、NaCl、ZnCl2的比例，并且三者的含量均超出了最佳百分比范围，MgO百分含量保持在3％，将称量好的各组分充分混匀，置于球磨机中进行研磨，将研磨后混合料转入全自动造粒机进行造粒，得到15～80目的粒状精炼剂，将粒状精炼剂置于烧结炉中280℃烧结15min，得到无氟铝灰提铝精炼剂。

[0076] 将本对比例制备得到的无氟铝灰提铝精炼剂在8t回转式铝熔炼炉中应用：将8t热铝灰(金属铝含量约50％)置于熔炼炉中，加入铝灰重量15％的无氟铝灰提铝精炼剂，加热精炼，回收液态铝，铝回收率为86.90％，二次铝灰中铝含量9.45％。

[0077] 对比例2

[0078] 本对比例与实施例4的区别在于无氟铝灰提铝精炼剂中各组分的质量百分比为：MgCl2 45％，NaCl 40％，ZnCl2 15％，该精炼剂中不含MgO，将称量好的各组分充分混匀，置于球磨机中进行研磨，将研磨后混合料转入全自动造粒机进行造粒，得到15～80目的粒状精炼剂，将粒状精炼剂置于烧结炉中280℃烧结15min，得到无氟铝灰提铝精炼剂。

[0079] 将本对比例制备得到的无氟铝灰提铝精炼剂在8t回转式铝熔炼炉中应用：将8t热铝灰(金属铝含量约50％)置于熔炼炉中，加入铝灰重量15％的无氟铝灰提铝精炼剂，加热精炼，回收液态铝，铝回收率为88.36％，二次铝灰中铝含量8.50％。

[0080] 从对比例1可知，若改变MgCl2、NaCl、ZnCl2的比例，使其不能很好的形成三相共晶，金属铝和灰渣的分离受到影响，导致金属铝回收率降低到90％以下，灰渣中金属铝含量升高到9.45％，金属铝损失增大。

[0081] 从对比例2可知，保持MgCl2、NaCl、ZnCl2三组分相对稳定的质量百分比，不加MgO，熔炼后金属铝回收率降低到90％以下，灰渣中金属铝含量升高8.50％，金属铝损失增大。

[0082] 应该理解，在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

[0083] 需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。另外，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

[0084] 以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。