铝灰处理工艺研究

高振朋，王 芳，李钢林，周在常

（焦作万方铝业股份有限公司，河南 焦作 454003）

铝灰是电解铝或铸造铝生产工艺中产生的熔渣经冷却加工后的产物，铝冶炼、加工企业在铝熔炼过程中，每吨铝液大约产生11 kg～12 kg铝灰。通过X射线衍射分析确定铝灰中主要有Al、α-Al2O3、MgAl2O4、NaCl、KCl等物相[1]，精炼扒渣时取样化验铝灰中含铝量在45%～50%。铝灰利用开发主要是回收金属铝，或利用铝灰合成材料如聚合氯化铝、棕刚玉、建筑材料等[2、3]，也有将铝灰处理后回电解槽[4]。铝灰的加工关键的两个环节，一是分离，二是冶炼。本文研究的主要内容是通过合理的铝灰处理工艺，回收了铝灰中大部分金属铝，并将低含铝量的铝灰做成电解铝用阳极钢爪保护环，使铝灰循环利用。

1 实验方案

利用铝液回收机、铝灰球磨筛分系统、中频炉等铝灰处理设备，结合生产实际情况，制定铝灰处理工艺流程见图1。通过一系列的铝灰处理流程，最大限度回收铝灰中的金属铝，并避免铝灰中铝在处理过程中的氧化损失。

图1 铝灰回中收金属铝工艺流程

2 实验过程

2.1 热处理

铝灰热处理主要设备为铝液回收机。工作原理是通过机械搅拌，使热铝灰中的液体铝汇集流向容器底部形成熔池，铝液从容器底部的放铝孔排出浇铸成铝锭。为了提高回收率，处理前向热铝灰中加入熔剂，使铝液外面的包覆层融化，并能增加液体铝和氧化物杂质的界面张力。通过热处理铝灰中的铝含量从45%～50%降至20%，经化验该工序回收的铝液成分见表1。

2.2 铝灰球磨、筛分

经过热处理的铝灰摊凉后进行球磨处理。在球磨时铝灰经过球磨介质的冲击、研磨、剥离，金属铝和铝灰中其他成分解离开来，并达到适合选别的不同粒度，球磨料通过直线振动筛，最终流进不同的料箱。球磨料的相关数据见表2。

表1 热处理铝锭成分（质量分数，%）

表2 铝灰球磨料粒径、含铝量（质量分数，%）

由表2可以看出，通过球磨铝灰被分成不同含铝量和粒度的球磨料，便于铝灰的后续处理。根据五种不同球磨料的不同性质，分别采取了不同的处理方式。1#、2#、3#料含铝量相对较高，尝试使用中频炉熔炼回收金属铝。4#、5#料含铝量低，用于制作电解铝用阳极钢爪保护环。

3 中频炉回收金属铝

铝的导热系数大，热损失相对小，实验用中频炉熔炼含铝量较高的1#、2#、3#球磨料。炼铝灰时先熔一定量的铝锭作为母液，然后加入球磨料进行熔炼。实验数据见表3。

通过上表可以看出产出物重量都大于投入物料重量，一方面是由于称量误差，主要原因是熔炼时铝灰中的铝和空气中的氧气发生反应。.熔炼前后重量差异越大，在熔炼过程中的氧化烧损越多。金属铝的回收率和球磨料的含铝量、粒径、熔炼方法有一定关系，含铝量高、粒径大的球磨料回收率高，操作时应避免球磨料在炉内燃烧氧化。

表3 中频炉熔炼铝灰回收率

4 总 结

通过铝灰热处理可以回收热铝灰中69%的金属铝。热处理过的铝灰摊凉球磨后，可以筛分出不同铝含量、粒径的球磨料。含铝量高的球磨料经过中频炉熔炼，可以回收大部分金属铝，低含铝的球磨料用于制作电解铝用阳极钢爪保护环。通过一系列的铝灰处理工艺使铝灰循环利用，充分开发了铝灰的价值，减少了铝灰对环境的污染，并收到了较好的经济效益。

［1］陈伟.铝灰在铝电解质中溶解行为的研究［J］.有色矿冶，2010，26（3）：38-40.

［2］苏晓梅，李小忠，申秀英.铝灰渣高效利用的试验研究［J］.华中师范大学学报（自然科学版），2010，44（2）：254-258.

［3］李菲，郑磊，冀树军，等.铝灰中铝资源回收工艺现状与展望［J］.轻金属，2009（12）：3-8.

［4］乔桂玲，朱广斌，王绍鹏.铝灰在铝电解槽上的添加应用研究［J］.轻金属，2009（8）：43-47.