[發明專利]一種廢鋁/廢鋁合金的回收方法

有效

• 申請號: 202210085518.4
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114410975B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 王耀武;黃鈺堯;狄躍忠;彭建平
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22B9/02
• 分類號: C22B9/02;C22B9/04;C22B21/06;C22B7/00;B22D7/00;C25C3/06
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 吳瓊

一種廢鋁/廢鋁合金的回收方法，包括以下步驟：(1)將固態的廢鋁/廢鋁合金置于真空蒸餾罐中，抽真空后真空蒸餾；或先形成鋁熔體，置于真空蒸餾罐，抽真空后真空蒸餾；低沸點金屬被蒸餾出來進入結晶器；剩余蒸餾熔體；(2)將蒸餾熔體澆鑄制成陽極板；采用純鋁澆鑄制成陰極板；(3)啟動電解槽，加熱電解質熔化，調節至電解溫度；(4)將陽極板和陰極板插入到熔化的電解質中，通直流電電解；(5)陽極板上的鋁溶解析出50～80％時，完成電解；將陰極板連同析出的鋁熔化澆鑄，制成純鋁錠。本發明實現廢鋁中鋁與合金元素的基本分離，實現純鋁的再生；回收的鋁可達到原鋁的質量，回收能耗只相當于原鋁的30～50％，回收成本只有原鋁的10～30％。

技術領域

本發明屬于廢金屬回收技術領域，具體涉及一種廢鋁/廢鋁合金的回收方法。

背景技術

鋁是一種輕金屬，廣泛應用于航空航天、軍工、建筑、汽車、交通等領域，是產量僅次于鋼鐵的第二大金屬。近年來，面對日益嚴苛的節能減排和環保政策，交通運輸工具的輕量化導致交通用鋁量大幅度增長，未來鋁的應用量仍將維持快速增長，預計2050年鋁的需求將增長80％以上。

鋁的抗腐蝕性強，在使用過程中損耗程度極低，且在多次重復循環利用后不會喪失其基本特性，具有極高的再生利用價值。根據國際鋁業協會的統計，2019年全球鋁供應量約9552萬噸，其中再生鋁3183萬噸，占比達33.3％，全球范圍內的再生鋁產量呈現增長趨勢。

盡管鋁是一種回收利用率很高的金屬，但回收利用不可避免地會降低鋁的質量。目前，廢鋁一般經過預處理與重熔熔煉后進行再利用；90％以上的鋁是以鋁合金被應用的，變形鋁合金通常含有5％左右的合金元素，鑄造鋁合金中的合金元素含量為6％至27％。由于現行的廢鋁回收技術中合金元素難以被去除，再生鋁中合金元素增加，使再生鋁只能降級使用。大部分的再生鋁被用于生產鑄造鋁合金，這些鑄造合金的最大的用戶是汽車工業的發動機缸體和變速箱等。隨著廢鋁一輪又一輪的循環，鋁中其他合金元素的積累是不可避免的，且隨著再生鋁量的增加，在不久的將來再生鋁的產量將超過其用量；最終，大量再生鋁的合金元素含量將超過其使用范圍，越來越多的再生鋁將無法應用，變為廢物。

發明內容：

針對上述問題，本發明提供一種廢鋁/廢鋁合金的回收方法，先進行真空蒸餾，將蒸氣壓較高和分解電壓低于鋁的合金元素分離出來，然后澆鑄成可溶陽極進行電解，使鋁以離子形式進入熔鹽體系中并在陰極上析出，獲得的陰極鋁板經重熔后制成純鋁錠。

本發明的方法包括以下步驟：

(1)真空蒸餾：將固態的廢鋁/廢鋁合金置于真空蒸餾罐中，將真空蒸餾罐置于加熱爐內，抽真空，然后升溫至1000～1200℃進行真空蒸餾；或將固態的廢鋁/廢鋁合金升溫至700～1000℃，形成鋁熔體，再置于真空蒸餾罐中，抽真空，然后升溫至1000～1200℃進行真空蒸餾；真空蒸餾過程中，廢鋁/廢鋁合金中的低沸點金屬被蒸餾出來，進入真空蒸餾罐的結晶器中結晶，形成結晶合金；真空蒸餾完成后，真空蒸餾罐內剩余物料為蒸餾熔體；

(2)制備極板：將蒸餾熔體導入熔化爐內降溫至700～800℃，澆鑄至模具中制成陽極板；采用純鋁加熱至680～750℃形成純鋁熔體，然后澆鑄至模具中制成陰極板；

(3)啟動電解槽：啟動裝有電解質的電解槽，加熱使電解質熔化后，調節電解質溫度至電解溫度；

(4)直流電解：將陽極板和陰極板置于電解槽內，插入到熔化的電解質中，對陰極板和陽極板通直流電進行電解；電解過程中，陽極板上的鋁溶解進入電解質，然后在陰極板上析出；

(5)重熔澆鑄：當陽極板上的鋁溶解析出量達到陽極板鋁質量的50～80％時，完成電解，此時陽極板形成陽極廢鋁；將陰極板連同析出的鋁取出后，重新熔化澆鑄，制成純鋁錠。

上述的步驟(1)中，抽真空至真空蒸餾罐內的氣壓為1～100Pa。

上述的步驟(1)中，真空蒸餾的時間為2～8h。