利用铝灰和冶炼渣制取Sialon陶瓷原料

再生铜、铝冶炼过程中会产生大量不同种类的冶炼渣，这些渣中有的含有较丰富的有价金属，但同时也含有大量的有害物质。国家新版危废名录中铜、铝的冶炼渣被列为危险废物，如果不进行合理回收，不仅会污染环境，而且会造成资源的浪费。针对冶炼渣的回收，研究者进行了大量工作，但仍然没有找到工艺简单、成本低的有效方法，本项目以不同种类冶炼渣为原料进行综合协同处置和利用，利用铝灰中还原性物质与铜冶炼烟尘灰的氧化性物质反应，简化了工艺，减小了投资，以废治废，吃干榨尽，实现了冶炼渣的全利用，有很好的可行性，可取得较好经济效益。

 

一、再生铜冶炼渣处置现状

目前再生铜冶炼渣处理方法包括火法贫化、选矿法和浸出法：

1.火法贫化法

采用提高温度强化贫化的方法，将炉膛温度升至1300℃左右，加入碎煤和黄铁矿，鼓风搅拌。火法贫化法虽然可以达到降低渣含铜、锌含量并回收有价金属的目的，但是贫化过程中能耗高、金属回收率较低，同时污染环境。

2. 选矿法

选矿法是从含铜泥渣中回收铜、锌的经济有效方法之一，其实质是依据铜渣中各组分的比重、铜渣表面亲水、疏水性及磁性差别，利用重选、磁选、浮选等选矿的方法对不同组分进行分离富集。选矿法回收含铜泥渣中的金属成本较低，回收率较高，但单一选矿法均有其局限性，如重选法难以处理比重差别小的铜渣，磁选难以处理含磁介质少的铜渣，浮选虽然在处理硫化铜有着无可比拟的优势，但处理氧化铜的效果不理想等。

3.浸出法

浸出法是处理冶金废料的有效方法，浸出过程能耗较少，产生废气少，具有很强的选择性，控制不同条件能够使得不同的金属元素选择性分离，简化提纯的步骤，有效回收含铜泥渣的各种有价金属；同时浸出过程能够将含铜泥渣中品位很低的其它有价元素进行富集；此外，浸出过程有毒气体排放少，不产生烟尘，可达到清洁生产的目的。现今常用的浸出工艺主要有预处理后浸出、加压浸出、微生物浸出等，但有其本身的缺点，如加压浸出需要更多基建投入和管理成本，微生物浸出时间较长且回收率低等。

二、再生铝冶炼渣处置现状

1 .从再生铝冶炼渣中回收铝的方法

从铝灰中回收铝的方法主要有热处理回收法和冷处理回收法，开发了多种工艺，主要列举如下：

 1 .1炒灰回收法

炒灰回收法是在倾斜铁锅中加入铝灰和熔剂，通过外部热源及自身的热量进行人工翻炒。翻炒之后铝熔体汇集到铁锅底部[ 4 ]。该法存在人工操作，劳动强度大，产生大量烟雾，操作环境差等缺点。

 1.2 转炉法

  采用回转式的的熔化炉，通过富氧的天然气快速加热至高温，将铝熔化在熔化炉的底部，渣浮于铝液上。该法效率高，能耗低，操作环境好，但生产成本高、收尘系统烟尘量大。

1.3 回转窑法

  在回转窑中混合铝灰、熔盐（NaCl、KCl、C aF 混合物，边转动边高温加热，使金属铝熔化并沉于炉底，实现分离。该法操作简便，易于实现，但需要燃料升温，设备内衬材料损耗大，设备故障率高，生产规模小。

1.4 压榨法

  该方法是在机器上部加入热铝渣，通过施加静压或动压，将熔融铝挤压出来。该法具有设备简单、投资少、操作环境好、维护费用低、不需集尘系统、功能完善和自动化程度高的优点。但设备投资大，操作要求高。

1.5 磨碎筛分法

磨碎筛分法是通过磨碎、筛分来回收金属铝。该法工艺成熟，设备简单，但生产效率低，污染严重。

2. 二次铝灰综合利用的方法

   铝灰经过回收铝处理后的产物为二次铝灰，铝灰的主要成分为三氧化二铝，目前国内外针对铝灰的回收己经开发出了许多铝灰综合利用方法。

2.1 制备陶瓷清水砖

铝灰通过除氮固氟后添加适量的粘土、石英和添加剂，可制备了陶瓷材料。该法开辟了一条铝灰的回收利用的新途径，降低了陶瓷制造的原料成本。

2.2 合成Sialon陶瓷粉

采用碳热铝热复合还原氮化工艺，以铝灰、碳黑和粉煤灰为主要原料可制备Sialon 粉体。该法利用了工业危废渣，保护了环境，降低了陶瓷的合成成本 ，但成本过高。

2.3 生产烧结材料

利用铝灰可生产强度高，内部多孔洞，既轻又具有透水性烧结材料的材料，该方法工艺相对简单且产品应用广泛。

2.4 合成聚合氯化铝

以铝灰和盐酸为原料采用酸法制备了液体聚合氯化铝。该工艺具有反应速度快、工艺简单等特点，但盐酸对设备有腐蚀，后续废液处理成高。