【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及二次鋁灰處理，具體是涉及一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法。
技術(shù)介紹
1、二次鋁灰是鋁制品生產(chǎn)加工產(chǎn)生的廢棄物，通常是一次鋁灰在資源再利用、重鑄以及煉鋁中形成的殘?jiān)６武X灰成分復(fù)雜，含有有毒有害物質(zhì)，提取工藝尚未成熟，在資源再利用上存在一定局限性。若直接將二次鋁灰填埋會(huì)帶來環(huán)境污染，同時(shí)也會(huì)對(duì)人體造成危害。
2、目前對(duì)于二次鋁灰中氧化鋁的提取處理工藝分為堿浸法、酸法、酸堿聯(lián)合法和堿燒結(jié)法等，但都因提取率低、提取條件要求高、能耗物耗大、排渣量大及操作流程復(fù)雜等無法進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，大多數(shù)研究仍處于實(shí)驗(yàn)階段。與堿浸法相比，堿燒結(jié)法的所用堿量較少，且提取效率更高；與酸浸法相比，堿燒結(jié)法氧化鋁提取純度更高，對(duì)儀器腐蝕性更低；與酸堿聯(lián)合法相比，堿燒結(jié)法工藝流程短，適合工業(yè)生產(chǎn)。所以在上述方法中，堿燒結(jié)法更加優(yōu)異。
3、同時(shí)，二次鋁灰中脫毒一般采用火法或濕法，其中，火法處理中氮的脫除主要是由于鋁灰中氮化鋁與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成氧化鋁，提高氮的脫除率，同時(shí)在反應(yīng)過程中氧化鋁會(huì)慢慢的包覆在氮化鋁表面，從而阻礙了氧化反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行；濕法處理通常加入添加劑提高反應(yīng)速率，氧化鈣作為添加劑也可促進(jìn)二次鋁灰中氮化鋁的水解去除，但氧化鈣在水解過程中易形成鋁酸鈣類包裹物，阻礙水解過程順利進(jìn)行。
4、例如專利申請(qǐng)?zhí)朿n201910733547.5的專利技術(shù)專利公開了一種再生鋁熔煉末端二次鋁灰中回收高純氧化鋁的方法，包括以下步驟：s1、將黑灰進(jìn)行研磨和篩分，得細(xì)灰；s2、將s1中的細(xì)灰與溶出劑在反
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述存在的問題，本專利技術(shù)提供了一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：
3、一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，包括以下步驟：
4、s1、水解處理：將二次鋁灰研磨篩分后與改性氧化鈣粉末以1:1～1.1的質(zhì)量比混合，置于反應(yīng)容器中，得到混合粉末，將混合粉末與去離子水和葡萄糖共同混合，得到一次混合物料，其中，混合粉末與去離子水的重量比為1～1.2：10～12，葡萄糖占一次混合物料總體積的0.2～0.4％，調(diào)節(jié)溫度為45～50℃，并同步進(jìn)行脈沖超聲處理1.5～2h，過濾得到濾渣；
5、s2、焙燒處理：將所述濾渣烘干后與碳酸鈉粉末、氫氧化鈉粉末混合后置于坩堝內(nèi)焙燒，濾渣與碳酸鈉粉末、氫氧化鈉粉末的重量比為1：0.3～0.4：0.5～0.6，焙燒溫度為800～900℃，焙燒時(shí)間為1.5～2h，得到熟料；
6、s3、溶出處理：將所述熟料置于反應(yīng)容器中，加入去離子水得到二次混合物料，進(jìn)行溶出處理，溶出處理的時(shí)間為20～25min，溶出處理的溫度為60～70℃，熟料與去離子水的重量比為1：13～18，并同步進(jìn)行脈沖超聲處理，真空抽濾烘干后得到高純氧化鋁。
7、進(jìn)一步地，所述s1中二次鋁灰研磨篩分后過100目篩，改性氧化鈣粉末過180目篩。
8、說明：通過嚴(yán)格控制二次鋁灰和改性氧化鈣粉末的粒徑尺寸大小，從而確保在進(jìn)行水解時(shí)充分反應(yīng)，提高水解程度。
9、進(jìn)一步地，所述s1中改性氧化鈣粉末的制備方法為：將氧化鈣研磨后過200目篩，得到氧化鈣粉末，將氧化鈣粉末分散在無水乙醇中，氧化鈣粉末與無水乙醇的重量比為1：15～20，攪拌的同時(shí)滴加醇酸樹脂，醇酸樹脂的加入量為氧化鈣粉末總質(zhì)量的1～2％，升溫至70～75℃繼續(xù)攪拌10～12h，過濾洗滌干燥后得到改性氧化鈣粉末。
10、說明：通過使用改性氧化鈣粉末，利用醇酸樹脂對(duì)氧化鈣表面進(jìn)行疏水化改性，避免氧化鈣在水解過程中易形成鋁酸鈣類包裹物在氮化鋁表面的快速包覆，從而提高二次鋁灰中氮化鋁的水解去除。
11、更進(jìn)一步地，所述改性氧化鈣粉末的制備方法中，攪拌速度為100～120rpm，醇酸樹脂的滴加速度為2～5ml/s，升溫速度為2～4℃/min，洗滌時(shí)采用無水乙醇洗滌2～3次，烘干溫度為45～50℃。
12、進(jìn)一步地，所述s2中濾渣烘干溫度為55～60℃，碳酸鈉粉末和氫氧化鈉粉末均過200目篩，焙燒時(shí)的升溫速度為5～7℃/min。
13、說明：在焙燒時(shí)需要合理控制升溫速度從而確保焙燒過程穩(wěn)定。
14、進(jìn)一步地，所述s3中溶出處理時(shí)保持反應(yīng)容器的密封，烘干溫度為55～60℃。
15、進(jìn)一步地，所述s1和s3中脈沖超聲處理通過專用的脈沖超聲裝置實(shí)現(xiàn)，所述脈沖超聲裝置設(shè)置于反應(yīng)容器內(nèi)部，脈沖超聲裝置包括與反應(yīng)容器內(nèi)壁上部固定連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端設(shè)有固定桿，所述固定桿末端垂直設(shè)有兩個(gè)支桿，所述支桿末端設(shè)有防水外殼，所述防水外殼內(nèi)部密封設(shè)有超聲發(fā)生器，所述超聲發(fā)生器的輸出端設(shè)有超聲振動(dòng)棒。
16、說明：通過專用的脈沖超聲裝置實(shí)現(xiàn)超聲波的施加，從而對(duì)反應(yīng)容器內(nèi)部的反應(yīng)物料的均勻分散。
17、更進(jìn)一步地，所述s1中脈沖超聲處理時(shí)，兩個(gè)所述超聲振動(dòng)棒的功率分別設(shè)置為200～300w和300～400w，當(dāng)兩個(gè)超聲振動(dòng)棒保持平行時(shí)位于一次混合物料液面以上，兩個(gè)超聲振動(dòng)棒每次轉(zhuǎn)動(dòng)至混合物料內(nèi)部時(shí)均為勻速通過且通過時(shí)間為1～2min，兩個(gè)超聲振動(dòng)棒轉(zhuǎn)動(dòng)至平行后保持30s。
18、說明：通過脈沖超聲處理使得氮化鋁表面形成的鋁酸鈣類包裹物部分脫落，從而提高水解反應(yīng)的效果。
19、更進(jìn)一步地，所述s3中脈沖超聲處理時(shí)，兩個(gè)所述超聲振動(dòng)棒的功率分別設(shè)置為300～400w和400～500w，兩個(gè)超聲振動(dòng)棒保持平行時(shí)位于二次混合物料液面以下，且超聲振動(dòng)棒距離液面的高度為超聲振動(dòng)棒長度的15～20％，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為20～30rpm。
20、說明：通過控制兩個(gè)超聲振動(dòng)棒保持平行時(shí)位于二次混合物料液面以下，從而提高脈沖超聲的效果，促進(jìn)氧化鋁的溶出。
21、本專利技術(shù)的有益效果是：
22、(1)本專利技術(shù)的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法通過水解+堿法焙燒+溶出的工藝流程實(shí)現(xiàn)了對(duì)二次鋁灰的脫毒以及高效提取，通過在水解過程中加入改性后的氧化鈣粉末和葡萄糖，能夠共同作用從而減少氧化鈣在水解過程中形成的鋁酸鈣類包裹物在氮化鋁表面的包覆，進(jìn)而提高水解效果，實(shí)現(xiàn)氮化鋁的去除，脫除率達(dá)到97％以上，氧化鋁溶出率可達(dá)94％以上。
23、(2)本專利技術(shù)的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法通過專用的脈沖超聲裝置實(shí)現(xiàn)超聲波的施加，從而對(duì)反應(yīng)容器內(nèi)部的反應(yīng)物料的均勻分散，并對(duì)s1和s3中的脈沖超本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，其特征在于，所述S1中二次鋁灰研磨篩分后過100目篩，改性氧化鈣粉末過180目篩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，其特征在于，所述S1中改性氧化鈣粉末的制備方法為：將氧化鈣研磨后過200目篩，得到氧化鈣粉末，將氧化鈣粉末分散在無水乙醇中，氧化鈣粉末與無水乙醇的重量比為1：15～20，攪拌的同時(shí)滴加醇酸樹脂，醇酸樹脂的加入量為氧化鈣粉末總質(zhì)量的1～2％，升溫至70～75℃繼續(xù)攪拌10～12h，過濾洗滌干燥后得到改性氧化鈣粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，其特征在于，所述改性氧化鈣粉末的制備方法中，攪拌速度為100～120rpm，醇酸樹脂的滴加速度為2～5mL/s，升溫速度為2～4℃/min，洗滌時(shí)采用無水乙醇洗滌2～3次，烘干溫度為45～50℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，其特征在于，所述S3中溶出處理時(shí)保持反應(yīng)容器的密封，烘干溫度為55～60℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，其特征在于，所述S1和S3中脈沖超聲處理通過專用的脈沖超聲裝置實(shí)現(xiàn)，所述脈沖超聲裝置設(shè)置于反應(yīng)容器內(nèi)部，脈沖超聲裝置包括與反應(yīng)容器內(nèi)壁上部固定連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(1)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(1)的輸出端設(shè)有固定桿(2)，所述固定桿(2)末端垂直設(shè)有兩個(gè)支桿(3)，所述支桿(3)末端設(shè)有防水外殼(4)，所述防水外殼(4)內(nèi)部密封設(shè)有超聲發(fā)生器(5)，所述超聲發(fā)生器(5)的輸出端設(shè)有超聲振動(dòng)棒(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，其特征在于，所述S1中脈沖超聲處理時(shí)，兩個(gè)所述超聲振動(dòng)棒(6)的功率分別設(shè)置為200～300W和300～400W，當(dāng)兩個(gè)超聲振動(dòng)棒(6)保持平行時(shí)位于一次混合物料液面以上，兩個(gè)超聲振動(dòng)棒(6)每次轉(zhuǎn)動(dòng)至混合物料內(nèi)部時(shí)均為勻速通過且通過時(shí)間為1～2min，兩個(gè)超聲振動(dòng)棒(6)轉(zhuǎn)動(dòng)至平行后保持30s。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，其特征在于，所述S3中脈沖超聲處理時(shí)，兩個(gè)所述超聲振動(dòng)棒(6)的功率分別設(shè)置為300～400W和400～500W，兩個(gè)超聲振動(dòng)棒(6)保持平行時(shí)位于二次混合物料液面以下，且超聲振動(dòng)棒(6)距離液面的高度為超聲振動(dòng)棒(6)長度的15～20％，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)速為20～30rpm。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，其特征在于，所述s1中二次鋁灰研磨篩分后過100目篩，改性氧化鈣粉末過180目篩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，其特征在于，所述s1中改性氧化鈣粉末的制備方法為：將氧化鈣研磨后過200目篩，得到氧化鈣粉末，將氧化鈣粉末分散在無水乙醇中，氧化鈣粉末與無水乙醇的重量比為1：15～20，攪拌的同時(shí)滴加醇酸樹脂，醇酸樹脂的加入量為氧化鈣粉末總質(zhì)量的1～2％，升溫至70～75℃繼續(xù)攪拌10～12h，過濾洗滌干燥后得到改性氧化鈣粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，其特征在于，所述改性氧化鈣粉末的制備方法中，攪拌速度為100～120rpm，醇酸樹脂的滴加速度為2～5ml/s，升溫速度為2～4℃/min，洗滌時(shí)采用無水乙醇洗滌2～3次，烘干溫度為45～50℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，其特征在于，所述s2中濾渣烘干溫度為55～60℃，碳酸鈉粉末和氫氧化鈉粉末均過200目篩，焙燒時(shí)的升溫速度為5～7℃/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二次鋁灰高效脫毒同步提取高純氧化鋁的方法，其特征在于，所述s3中溶出處理時(shí)保持反應(yīng)容...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃凱華，杜建偉，賀框，江占，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：生態(tài)環(huán)境部華南環(huán)境科學(xué)研究所生態(tài)環(huán)境部生態(tài)環(huán)境應(yīng)急研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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