废铝的回收利用方法与流程

本发明属于废铝回收技术领域，涉及一种废铝的回收利用方法。

背景技术：

在金属铝的生产、加工以及相关铝产品的流通使用过程中，每年都有大量的废铝产生。以下以废铝易拉罐为例进行说明，中国每年废铝易拉罐的产能约为16-20万吨；尽管大多数的废铝易拉罐被进行了回收，回收率可达到85％以上，但是回收的废铝易拉罐的再利用难度较大，大多都被降级使用，铝资源利用附加值大大降低。

对废铝易拉罐的传统处理方式为：通过熔炼、成分调整、过滤、铸造等工序。传统的处理方式，不仅工艺复杂，而且熔炼过程中会产生大量的铝渣。铝渣中含有的氮化铝、碳化铝等化合物，在潮湿的环境中容易水解，产生大量易燃有害的气体。

因此，探索新的废铝回收利用方法，进行高效处理，提高其附加利用价值，具有重要的实际意义。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足，有必要提供一种新的废铝的回收利用方法。

一种废铝的回收利用方法，包括如下步骤：

对废铝进行预处理；

将预处理后的废铝与碳酸锂熔盐混合，随后放入坩埚中，并将所述坩埚置于反应炉内，通入惰性气体以将所述反应炉中的空气排出；

加热至反应温度并通入二氧化碳进行反应；

对反应后的尾气以及固态产物进行收集。

上述废铝的回收利用方法，首先，生成的固态产物为γ-lialo2，γ-lialo2材料具有良好的热稳定性、耐熔融碳酸盐腐蚀能力，可作为mcfc的电解质基板材料。本发明利用废铝替代原生铝，能够大幅降低γ-lialo2材料的生产成本，可大规模推广应用。其次，反应过程中消耗二氧化碳，将二氧化碳转换为一氧化碳燃料，实现碳减排与循环利用。

可选地，所述废铝为铝制易拉罐。

可选地，所述预处理包括如下步骤：

将废铝破碎，然后对废铝进行脱漆处理。

可选地，所述破碎后的废铝的平均尺寸为2mm×2mm。

可选地，所述脱漆处理为，将废铝在500℃下处理20min-30min。

可选地，所述反应温度为800℃-950℃。

可选地，在反应过程中，二氧化碳的分压不得高于百分之二十。

可选地，还包括：

将收集的反应尾气，经钠石灰除去二氧化碳并由硅胶进行干燥。

可选地，所述坩埚为铂金坩埚。

可选地，所述惰性气体为氩气。

附图说明

图1是本发明废铝的回收利用方法的技术流程图。

图2是废铝与co2高温反应的行为示意图，(a)为co的生成速率曲线，(b)为金属铝的转化率曲线。

图3是实施例1得到的固态产物的x射线衍射物相分析图。

图4是实施例1得到的固态产物的扫描电子显微镜形貌表征图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供了一种废铝的回收利用方法。以下以废铝为易拉罐为例进行说明。当然，可以理解的是，本发明的废铝并不仅局限于易拉罐，还可以是其它铝含量较高的废铝原料，其它废铝原料的回收利用方法可以参照易拉罐的回收利用方法进行。

易拉罐罐体的元素成分如表1所示，约含有97wt％的金属铝，以及其他合金元素。

表1易拉罐罐体元素成分

本发明提供的废铝的回收利用方法，参见图1，具体包括如下步骤：

s1、对废铝进行预处理。

在步骤s1中，预处理的目的，有效保证后续反应的进行，避免废铝中其它物质对后续反应的影响。

在一优选实施方式中，预处理包括如下步骤：将废铝破碎，然后对废铝进行脱漆处理。脱漆处理，可以去除易拉罐等废铝表面附着的涂料，避免涂料对后续反应的影响。

更具体地，破碎后的废铝的平均尺寸为2mm×2mm。这样可以进一步改善后续反应。

在更具体的实施方式中，脱漆处理为，将废铝在500℃下处理20min-30min。通过高温处理，将废铝表面附着的涂料去除，这样去除效果较佳。

当然，在破碎前或破碎后，可以根据实际情况，选择加入清洗步骤，以去除废铝表面的脏污。

s2、将预处理后的废铝与碳酸锂熔盐混合，随后放入坩埚中，并将所述坩埚置于反应炉内，通入惰性气体以将所述反应炉中的空气排出。

在一优选实施方式中，坩埚为铂金坩埚。

在步骤s2中，通入惰性气体的作用是，将反应炉中的空气排出，避免后续反应过程中废铝被空气中的氧气所氧化。惰性气体优选为氩气。

优选地，反应前持续通入200ml/min的高纯氩气12小时，从而鼓走残余在反应炉及管道内的空气。

s3、加热至反应温度并通入二氧化碳进行反应。

废铝与co2在碳酸锂熔盐参与下的高温反应行为参见图2。在图2中，方框代表只有废铝，即没有碳酸锂熔盐的情况；圆圈代表废铝在碳酸锂熔盐作用下的情况；其中，(a)为co的生成速率曲线，(b)为金属铝的转化率曲线。本发明的发明人通过研究发现，在碳酸锂熔盐的参与下，能够在850-1000℃温度范围内大幅提高废铝与co2的反应速率，同时废铝转化率由原来的0.03提高到0.88。

在步骤s3中，在高温下，二氧化碳与废铝发生氧化还原反应，生成氧化铝膜与一氧化碳，一旦致密氧化铝膜生成，将大幅降低反应速率。而在碳酸锂参与下，液态的碳酸锂熔盐与废铝表面致密氧化铝膜发生反应生成铝酸锂，不断消耗并破坏氧化铝膜；进而促进整体反应的进行。可见在碳酸锂熔盐的参与下，能够大幅提高二氧化碳向一氧化碳的转化速率，使整个反应体系的物质与能量利用率达到最大化。

通过反应之后，二氧化碳转化为一氧化碳，而碳酸锂转为γ-lialo2。

在一优选实施方式中，反应温度为800℃-950℃。

可选地，在反应过程中，二氧化碳的分压不得高于百分之二十。

在一优选具体实施方式中，反应炉以5℃/min升温速率升至900℃，并在500℃开始通入40ml/min的co2气体。

s4、对反应后的尾气以及固态产物进行收集。

在步骤s4中，固态产物为γ-lialo2。具体地，将固态产物在惰性气氛下降到常温进行收集。

在一具体实施方式中，将收集的反应尾气，经钠石灰除去二氧化碳并由硅胶进行干燥。从而得到高纯一氧化碳燃料。

上述废铝的回收利用方法，首先，生成的固态产物为γ-lialo2，γ-lialo2材料具有良好的热稳定性、耐熔融碳酸盐腐蚀能力，可作为mcfc的电解质基板材料。并且通过本发明的废铝回收利用方法制得的γ-lialo2材料，成本低廉，可以大规模应用。其次，反应过程中消耗二氧化碳，将二氧化碳转换为一氧化碳燃料，实现碳减排与循环利用。并且在碳酸锂熔盐的参与下，能够大幅提高二氧化碳向一氧化碳的转化速率，使整个反应体系的物质与能量利用率得到最大化。

采用本发明的方法，一吨的铝制易拉罐，则能够生产得到2.32吨高纯度铝酸锂，1144立方米的co，同时消耗1.47吨的温室气体co2，有效实现碳减排目标。

以下结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。

实施例1

将废弃的铝制易拉罐进行破碎至2mm×2mm大小的铝片，对铝片进行清洗、烘干，随后进行在高温炉中在500℃处理30min以进行脱漆处理。

将上述铝片与碳酸锂熔盐混合均匀后，置于反应炉内，通入200ml/min高纯氩气12h，鼓走残余在反应炉及管道内的空气。然后将反应炉以5℃/min升温速率升至900℃，并在500℃通入40ml/minco2气体进行反应。

将生成的尾气，经钠石灰除去二氧化碳并由硅胶进行干燥，随后进入气相色谱仪记录一氧化碳浓度的变化情况。

收集固态产物，并进行x射线衍射物相分析，结果见图3；以及利用扫描电子显微镜观察固态产物的形貌特征，结果见图4。

从图3、4可以看出，固态产物为高纯γ-lialo2材料。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。