一种废铝/废铝合金的回收方法技术

一种废铝/废铝合金的回收方法，包括以下步骤：(1)将固态的废铝/废铝合金置于真空蒸馏罐中，抽真空后真空蒸馏；或先形成铝熔体，置于真空蒸馏罐，抽真空后真空蒸馏；低沸点金属被蒸馏出来进入结晶器；剩余蒸馏熔体；(2)将蒸馏熔体浇铸制成阳极板；采用纯铝浇铸制成阴极板；(3)启动电解槽，加热电解质熔化，调节至电解温度；(4)将阳极板和阴极板插入到熔化的电解质中，通直流电电解；(5)阳极板上的铝溶解析出50～80％时，完成电解；将阴极板连同析出的铝熔化浇铸，制成纯铝锭。本发明专利技术实现废铝中铝与合金元素的基本分离，实现纯铝的再生；回收的铝可达到原铝的质量，回收能耗只相当于原铝的30～50％，回收成本只有原铝的10～30％。回收成本只有原铝的10～30％。回收成本只有原铝的10～30％。

【技术实现步骤摘要】
一种废铝/废铝合金的回收方法


[0001]本专利技术属于废金属回收
，具体涉及一种废铝/废铝合金的回收方法。

技术介绍

[0002]铝是一种轻金属，广泛应用于航空航天、军工、建筑、汽车、交通等领域，是产量仅次于钢铁的第二大金属。近年来，面对日益严苛的节能减排和环保政策，交通运输工具的轻量化导致交通用铝量大幅度增长，未来铝的应用量仍将维持快速增长，预计2050年铝的需求将增长80％以上。
[0003]铝的抗腐蚀性强，在使用过程中损耗程度极低，且在多次重复循环利用后不会丧失其基本特性，具有极高的再生利用价值。根据国际铝业协会的统计，2019年全球铝供应量约9552万吨，其中再生铝3183万吨，占比达33.3％，全球范围内的再生铝产量呈现增长趋势。
[0004]尽管铝是一种回收利用率很高的金属，但回收利用不可避免地会降低铝的质量。目前，废铝一般经过预处理与重熔熔炼后进行再利用；90％以上的铝是以铝合金被应用的，变形铝合金通常含有5％左右的合金元素，铸造铝合金中的合金元素含量为6％至27％。由于现行的废铝回收技术中合金元素难以被去除，再生铝中合金元素增加，使再生铝只能降级使用。大部分的再生铝被用于生产铸造铝合金，这些铸造合金的最大的用户是汽车工业的发动机缸体和变速箱等。随着废铝一轮又一轮的循环，铝中其他合金元素的积累是不可避免的，且随着再生铝量的增加，在不久的将来再生铝的产量将超过其用量；最终，大量再生铝的合金元素含量将超过其使用范围，越来越多的再生铝将无法应用，变为废物。

技术实现思路
：/>[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种废铝/废铝合金的回收方法，先进行真空蒸馏，将蒸气压较高和分解电压低于铝的合金元素分离出来，然后浇铸成可溶阳极进行电解，使铝以离子形式进入熔盐体系中并在阴极上析出，获得的阴极铝板经重熔后制成纯铝锭。
[0006]本专利技术的方法包括以下步骤：
[0007](1)真空蒸馏：将固态的废铝/废铝合金置于真空蒸馏罐中，将真空蒸馏罐置于加热炉内，抽真空，然后升温至1000～1200℃进行真空蒸馏；或将固态的废铝/废铝合金升温至700～1000℃，形成铝熔体，再置于真空蒸馏罐中，抽真空，然后升温至1000～1200℃进行真空蒸馏；真空蒸馏过程中，废铝/废铝合金中的低沸点金属被蒸馏出来，进入真空蒸馏罐的结晶器中结晶，形成结晶合金；真空蒸馏完成后，真空蒸馏罐内剩余物料为蒸馏熔体；
[0008](2)制备极板：将蒸馏熔体导入熔化炉内降温至700～800℃，浇铸至模具中制成阳极板；采用纯铝加热至680～750℃形成纯铝熔体，然后浇铸至模具中制成阴极板；
[0009](3)启动电解槽：启动装有电解质的电解槽，加热使电解质熔化后，调节电解质温度至电解温度；
[0010](4)直流电解：将阳极板和阴极板置于电解槽内，插入到熔化的电解质中，对阴极
板和阳极板通直流电进行电解；电解过程中，阳极板上的铝溶解进入电解质，然后在阴极板上析出；
[0011](5)重熔浇铸：当阳极板上的铝溶解析出量达到阳极板铝质量的50～80％时，完成电解，此时阳极板形成阳极废铝；将阴极板连同析出的铝取出后，重新熔化浇铸，制成纯铝锭。
[0012]上述的步骤(1)中，抽真空至真空蒸馏罐内的气压为1～100Pa。
[0013]上述的步骤(1)中，真空蒸馏的时间为2～8h。
[0014]上述的步骤(1)中，低沸点金属为锌、镁、锂和/或钙。
[0015]上述的步骤(1)中，当结晶合金中含有锌且含有其他金属元素时，将获得的结晶合金取出后，置于真空蒸馏罐内，在温度为500～700℃和气压1～50Pa条件下，进行真空蒸馏，时间4～10h；真空蒸馏过程中，锌被蒸馏出来，进入真空蒸馏罐的结晶器中结晶，形成金属锌，将金属锌取出重新熔化浇铸制成纯锌锭。
[0016]上述的步骤(1)中，当结晶合金中含有镁和/或锂且含有其他金属元素时，将获得的结晶合金取出后，置于真空蒸馏罐内，在温度为720～950℃和气压1～50Pa条件下，进行真空蒸馏，时间2～10小时；真空蒸馏过程中，镁和/或锂被蒸馏出来，进入真空蒸馏罐的结晶器中结晶，形成金属镁、金属锂或镁锂合金。
[0017]上述的步骤(1)中，进行真空蒸馏时，向真空蒸馏罐内充入氩气对真空蒸馏罐内的铝熔体进行搅拌。
[0018]上述的步骤(2)中，模具的材质为铁或不锈钢。
[0019]上述的步骤(2)中，阳极板由导杆部分和板体部分组成一体结构，板体部分厚度为3～10cm；阴极板导杆部分和板体部分组成一体结构，板体部分厚度为1～10cm。
[0020]上述的步骤(3)中，电解质为KF
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LiF
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AlF3体系电解质，或者为KCl
‑
NaCl
‑
MgCl2‑
AlF3体系电解质；当电解质为KF
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LiF
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AlF3体系电解质时，采用LiF、KF和无水AlF3为原料，电解质中的AlF3:LiF:KF按质量份数比为(1～10):(40～50):(40～50)，其电解温度为490～560℃；当电解质为KCl
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NaCl
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MgCl2‑
AlF3体系电解质时，采用KCl、NaCl、MgCl2和无水AlF3为原料，电解质中的AlF3:NaCl:KCl:MgCl2按质量份数比为(1～15):(30～40):(20～28):(35～48)，其电解温度为390～490℃。
[0021]上述的步骤(4)中，电解时阳极板的电流密度100～500mA/cm2，极距为15～60mm。
[0022]上述的步骤(5)中，电解的时间为5～50h。
[0023]上述的步骤(5)中，当阳极废铝中非Al元素的质量含量≤50％时，将阳极废铝与步骤(2)的蒸馏熔体混合，重新作为阳极板的原料；当阳极废铝中非Al元素的质量含量>50％时，将阳极废铝在800～1000℃熔化后，浇铸至模具中制成二次阳极板；将二次阳极板作为阳极板按步骤(3)和(4)的方式进行二次电解，当二次阳极板上的铝溶解析出量达到二次阳极板铝质量的50～80％时，完成二次电解，此时二次阳极板形成二次阳极废铝，作为步骤(1)的原料循环使用；在二次电解过程中，二次阳极板中的非Al元素以粉状形式沉降到电解槽底部，形成阳极泥。
[0024]上述方法中，阳极泥的主要元素成分为硅、钛、钒、铁和/或铜。
[0025]上述的步骤(5)中，随着电解的进行，阴极板逐渐变厚；当极距<10mm时，更换阴极板。
[0026]上述方法中，采用的真空蒸馏罐由上部的冷凝段和下部的加热段构成；加热段为桶状，外壁材质为耐高温钢，厚度为30～60mm；加热段内壁设有氧化铝内衬，厚度为10～30mm，氧化铝内衬由氧化铝砌筑制成，用于防止铝液与外壁接触；冷凝段为筒状，外壁材质为钢，内部设有结晶器，外壁上装配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于包括以下步骤：(1)真空蒸馏：将固态的废铝/废铝合金置于真空蒸馏罐中，将真空蒸馏罐置于加热炉内，抽真空，然后升温至1000～1200℃进行真空蒸馏；或将固态的废铝/废铝合金升温至700～1000℃，形成铝熔体，再置于真空蒸馏罐中，抽真空，然后升温至1000～1200℃进行真空蒸馏；真空蒸馏过程中，废铝/废铝合金中的低沸点金属被蒸馏出来，进入真空蒸馏罐的结晶器中结晶，形成结晶合金；真空蒸馏完成后，真空蒸馏罐内剩余物料为蒸馏熔体；(2)制备极板：将蒸馏熔体导入熔化炉内降温至700～800℃，浇铸至模具中制成阳极板；采用纯铝加热至680～750℃形成纯铝熔体，然后浇铸至模具中制成阴极板；(3)启动电解槽：启动装有电解质的电解槽，加热使电解质熔化后，调节电解质温度至电解温度；(4)直流电解：将阳极板和阴极板置于电解槽内，插入到熔化的电解质中，对阴极板和阳极板通直流电进行电解；电解过程中，阳极板上的铝溶解进入电解质，然后在阴极板上析出；(5)重熔浇铸：当阳极板上的铝溶解析出量达到阳极板铝质量的50～80％时，完成电解，此时阳极板形成阳极废铝；将阴极板连同析出的铝取出后，重新熔化浇铸，制成纯铝锭。2.根据权利要求1所述的废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于步骤(1)中，抽真空至真空蒸馏罐内的气压为1～100Pa。3.根据权利要求1所述的废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于步骤(1)中，低沸点金属为锌、镁、锂和/或钙。4.根据权利要求1所述的废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于步骤(1)中，进行真空蒸馏时，向真空蒸馏罐内充入氩气对真空蒸馏罐内的铝熔体进行搅拌。5.根据权利要求1所述的废铝/废铝合金的回收方法，其特征在于步骤(3)中，电解质为KF
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LiF
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AlF3体系电解质，或者为KCl
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NaCl
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MgCl2‑
AlF3体系电解质；当电解质为KF
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LiF
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AlF3体系电解质时，采用LiF、KF和无水AlF3为原料，电解质中的AlF3:LiF:KF按质量份数比为(1～10):(40～50):(40～50)，其电解温度为490～560℃；当电解质为KCl
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NaCl
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MgCl2‑
AlF3体系电解质时，采用KCl、NaCl、MgCl2和无水AlF3为原料，电解质中的Al...

【专利技术属性】
技术研发人员：王耀武，黄钰尧，狄跃忠，彭建平，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：