铝电解铝灰梯级高值资源化利用技术研发及工业应用

成果编号：39500

价格：500

完成单位：北京科技大学

单位类别：

完成时间：未填写

成熟程度：批量生产阶段

服务产业领域：能源环保

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发布人：江苏省生产力促进中心科技资源开发与技术转移处在线

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该项目属于铝电解冶炼及危险固废安全处置和资源化利用技术领域。我国是世界原铝第一生产大国，每年产生大量危险固体废弃物，严重污染生态环境。铝灰是其中的一种，主要成分是金属铝、氧化铝、氮化铝等，可利用价值高。因此研发铝灰安全处置及资源化利用技术，实现铝电解固体废弃物资源循环和高值化利用，是我国铝工业环境治理和实现循环经济的重大技术需求。国内外从一次铝灰中回收金属铝的技术，流程复杂、设备投资大、能耗高，回收率也较低，二次铝灰没有成熟的资源化利用技术，大多采用填埋处理，仅有少量制取低值的炼钢用精炼剂。该项目以实现铝灰中有价组分清洁高值化利用为研究目标，基于对铝电解铝灰的有价、有害组元赋存状态、分布特性以及迁移转化规律的基础分析研究，首次提出了铝电解铝灰梯级高值资源化利用的工艺技术路线，解决了铝灰的组成复杂、性质相近难以分离，组分高值化利用难度大等一系列技术难题，开发出一整套具有自主知识产权的核心技术和装备。该项目利用铝灰组分的物性差异实现了一次铝灰中金属铝的高效提取；二次铝灰中有价、有害元素实施了精准分离及转化，研发出制备铝电解阳极钢爪保护环生产技术，最终作为覆盖料返回铝电解槽，实现了铝灰中的金属铝、氧化铝、氟化盐等组分的高值资源化利用。整个处理过程清洁、高效、无废弃物产生。该项目获得国家授权专利 3 项，技术经济指标达到了世界领先水平。该项目开发的主要创新技术有：①一次铝灰多级深度除铁-多级研磨筛分高效提取金属铝的技术；②二次铝灰催化水解脱氮、转型固化回收氧化铝及氟化盐的梯级高值资源化利用技术；③脱氮铝灰制取铝电解阳极钢爪保护环的成型、安装和资源化利用等成套工艺技术；④控温控时一体化脱氮定型反应炉、低温快速轮碾、成型机等制取阳极钢爪保护环的成套装备；⑤开发出了清洁环保、不产生新的废弃物的处理铝灰和资源化利用工艺流程。该项目成果工业化应用技术效果如下：一次铝灰中所含的金属铝回收率为 90%以上；二次铝灰中所有有价元素得到了高效回收利用，脱氮生成的氨水可用于锅炉烟气的脱硫、脱硝；铝灰钢爪保护环使钢爪腐蚀速度降低 3 倍，明显降低了阳极钢爪的维修费用；铝灰保护环使用后作为覆盖料返回铝电解槽，其中组分全部得到高值化利用，且对原铝质量无影响。

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成果介绍

科技计划：

成果形式：

合作方式：技术开发

参与活动：

专利情况：未申请专利

成果简介

成果概况

创新要点

1. 首次研究了二次铝灰在铝电解质中的溶解行为，阐明了二次铝灰直接加入电解槽影响电流效率及造成炉底沉淀的机理；揭示了氮化铝水解脱氮、转型成氧化铝的反应机制。 2. 创新开发了铝电解铝灰高效提取金属铝、水解脱氮、转型回收氧化铝及氟化盐的梯级高值资源化利用技术。 3. 开发了铝灰制取阳极钢爪保护环和利用电解槽余热实现氧化铝转型工艺技术。 4. 研制了低温快速混捏、成型设备及控温控时一体化脱氮定型反应炉，形成了二次铝灰高效制取阳极钢爪保护环的成套设备。 5. 创新开发出铝灰资源化利用的清洁环保生产技术，全流程无废气、废液和废渣排放。

主要技术指标

一次铝灰中的金属铝回收率高于 95%，所剩余的少量金属铝也在二次铝灰的进一步处理过程中转变为氧化铝而得到回收利用。铝灰中的氮化铝完全转化为氨气和氧化铝，有价元素几乎全部得到回收利用。铝灰中的氧化铝和氟化物全部进入铝电解槽，也可以达到 100%的利用率。吨铝氧化铝消耗降低 8-10 公斤，实现了高值化利用的目的。

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