CN103831285B - 铝电解废炭渣无害化处理系统及其方法 - Google Patents
铝电解废炭渣无害化处理系统及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103831285B CN103831285B CN201410089415.0A CN201410089415A CN103831285B CN 103831285 B CN103831285 B CN 103831285B CN 201410089415 A CN201410089415 A CN 201410089415A CN 103831285 B CN103831285 B CN 103831285B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- breeze
- burner hearth
- valve
- gas
- regenerator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 63
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 19
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 19
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 18
- 239000011449 brick Substances 0.000 claims description 16
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 15
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 15
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 14
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 9
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 8
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 6
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims description 5
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 claims description 4
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 11
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 10
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 3
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000008396 flotation agent Substances 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 2
- 241000707825 Argyrosomus regius Species 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000001398 aluminium Chemical class 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000012272 crop production Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical group 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001698 pyrogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 150000003385 sodium Chemical class 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
本发明公开一种铝电解废炭渣无害化处理系统及其方法，旨在解决当前电解铝行业对炭渣回收利用率不高、造成环境污染的技术问题，包括加热炉、加热循环装置、尾气净化装置、与加热炉对应连通的料斗、与料斗对应连通设置的原料仓；加热循环装置分别对应连通于加热炉、原料仓；在原料仓上设置有连通于所述尾气净化装置的尾气出气口；本发明可有效解决困扰电解铝行业多年的废槽衬炭渣堆放或填埋污染环境，造成大量的原材料浪费等问题。
Description
技术领域
本发明及一种废炭渣处理系统及其方法，尤其涉及一种铝电解废炭渣无害化处理系统及其方法。
背景技术
铝作为重要的基础工业原材料，电解铝属于重要的轻有色金属工业，在国民经济中占据非常重要的地位，已广泛应用于交通、国防、电力、机械、建筑、轻工、航天等多个行业中，并且随着科技的不断发展，铝的应用将更加的广泛。在电解铝生产过程中，由于阳极碳素体未完全参与反应、长期受电解质冲蚀和洗刷、质量不合格等种种原因会在电解槽内形成碳渣；而阴极碳素内衬及其他筑炉材料长期受钠、电解质和铝的侵蚀而吸收大量的含氟盐，同时侵蚀过程中产生的应力作用会使电解槽变形和内衬破损，电解槽在运行到一定寿命(6～8年)必须进行大修，大修时电解槽内衬就要更换，包括底部阴极碳块、耐火砖、保温砖和防渗材料和侧部碳化硅砖。因此在电解铝生产、铸造过程中和电解槽大修过程中，会产生大量的炭渣、铝灰、残阳极、废阴极炭块、废保温砖、废耐火材料和废阴极方钢等，这类物质统称为电解铝炭渣。据统计，每生产和铸造一吨铝，大约产生10-20kg炭渣、20-30kg铝灰、20-30kg废阴极、25-35kg废耐火材料。而随着电解铝产量的增加，此类炭渣的量也在迅速增加。2013年，我国原铝产量达2300万吨，约占全球总产量的45%，产生的炭渣排放量约30万吨，铝灰排放量约20万吨，废旧碳阴极排放量达40万吨，耐火材料48万吨。由于该类炭渣中均含有一定量的可溶性氟化钠，根据2008年6月6日环境保护部、国家发展和改革委员会联合发布的《国家危险废物名录》（环境保护部、国家发展和改革委员会令第1号）规定，该类废弃物属于工业危险废物。同时，通过浸出试验证明，在这些炭渣中，其浸出液中氟含量可达6000mg/L，CN-含量可达10～40mg/L（注：F- 和CN-的含量因槽型、使用寿命、电解槽内衬结构、操作工艺的不同而有所不同），大大超过了国家《危险废物鉴别标准一浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）标准要求规定的F-＜50mg/L、CN-＜ 1mg/L的120倍和10～40倍。因此电解铝炭渣也被判别为工业危险废物，并被业内称为“隐形炸弹”。目前，电解铝厂对该类炭渣大多采用露天堆放或建渣场填埋的方式进行处理，不仅占用了大量土地，而且其中含有的可溶性氟化物、氰化物还会随雨水流入江河，渗入地下污染土壤和地下水、地表水，对周围生态环境、人类健康和动植物生长造成极大危害，破坏生态环境，影响农业生态平衡，使农作物减产。此类危害是严重的、长期的、不可逆转的，这与构建低投入、高产出、低消耗、少排放，能循环、可持续的资源节约型社会相违背。
目前对该类炭渣所采用的的技术有：
（1）浮选技术；该技术存在的不足之处有：回收电解质纯度底，不能直接使用：回收的电解质中含碳约5%，并且夹杂有浮选剂。直接使用会造成微细碳粒及其它有机物质在电解质中燃烧，诱发阳极效应，不利于电解槽稳定运行。必须进行焙烧去碳和浮选剂后才能使用；其次浮选产生的废水氟含量超标，不能直接外排：浮选废水中氟含量约100mg/L，高于工业废水排放限值10mg/L，必须进行废水处理；最后，浮选技术电解质回收率较底，约为85%：浮选回收的碳粉中仍含有电解质约10%，废水中也含有一定量的电解质，所回收的碳粉由于电解质含量较高，也不能返回碳素系统使用，且浮选工艺复杂，成本较高；正是因为以上因素的制约，浮选法处理炭渣在国内只是停留在实验阶段，并没有在行业内推广开来。
（2）火法处理技术；该技术存在的不足之处在于：首先，回收率较低，约为85%，在加热过程中会存在氟化物分解挥发现象，污染环境；其次，回收成本较高，回收1吨成品约消耗1吨的焦炭、100KW的电能、10NM3的氧气；再者，回收的尾气由于含有大量的粉尘、以及氟化物、氰化物，不能直接排放，必须经过除尘和氟化物回收，工序复杂、处理成本高；由于该技术存在上述劣势，从而没有在行业内得到应用推广。
因此，为了解决上述问题，亟需一种可以更好的回收炭渣中材料的系统与方法，且在回收处理中不会产生有害的气体或液体，避免对环境造成破换，与当前可持续发展与环境保护相协调。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种铝电解废炭渣无害化处理系统及其方法，旨在解决当前电解铝行业对炭渣回收利用率不高、且在加热过程中，现有加热炉在对温度影响较大造成炉膛温度分布不均匀而造成炭渣等分解挥发不均匀产生的尾气造成环境污染、部分原材料由于温度过高而烧结的现象的技术问题。
为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：
设计一种铝电解废炭渣无害化处理系统，包括加热炉、加热循环装置、尾气净化装置、与所述加热炉对应连通的料斗、与所述料斗对应连通设置的原料仓；所述加热炉包括炉膛，所述加热循环装置包括引风机、鼓风机、均与所述炉膛对应连通的第一蓄热室与第二蓄热室、分别与所述第一蓄热室与第二蓄热室对应连通的三道进气换向阀及三道出气换向阀；所述引风机的吸气口均与所述三道进气换向阀及三道出气换向阀对应连通，其出气口与原料仓对应连通；所述鼓风机的排气口对应连通于所述三道进气换向阀及三道出气换向阀；在第一蓄热室、第二蓄热室与炉膛连接口处均设置有向所述炉膛内喷入燃气的且用于对炉膛加热的燃气喷头；在所述原料仓上设置有连通于所述尾气净化装置的尾气出气口。
在所述第一蓄热室与第二蓄热室的内部均设置有由陶瓷制成的蜂窝状的蓄热体。
还包括第一快切阀、第二快切阀、燃气流量调节阀，所述燃气依次经由对应设置的燃气流量调节阀、第一快切阀或第二快切阀进入炉膛内。
在所述鼓风机的排气口处还设置有空气流量调节阀，外界空气依次经由空气流量调节阀、三道进气换向阀或三道出气换向阀进入炉膛内；在所述引风机的吸气口处还设置有烟气流量调节阀。
所述加热炉包括炉顶、炉体及炉底；在所述炉顶、炉底对应处分别设置有进料口与出料口，所述炉体由内至外依次包括炉衬层、塞拉含铬纤维层、外壳层，所述炉顶由内至外依次包括炉衬层、塞拉含铬纤维层；所述炉底由内之外依次包括耐火浇注料、粘土砖、轻质耐火砖、纤维毯层。
在所述炉体上对应位置处设有用于清理炉渣的出渣口，并在所述出渣口处对应铰支连接有炉门；所述炉门由内至外依次包括型钢、钢板、塞拉含铬纤维层、炉门护板；所述炉门护板由一定数量的耐热铸铁块拼接而成，且各铸铁块之间设置有膨胀缝。
所述炉体、炉顶部位处的塞拉含铬纤维层的厚度均为300～400mm。
还包括自动监控机构；所述自动监控机构包括可编程控制器、均与所述可编程控制器对应连接的报警灯、报警扩音器、显示器、用于输入相应设置信息的控制按键组、至少一个温度传感器与压力传感器；所述温度传感器及压力传感器对应设置于炉膛的内部；所述空气流量调节阀、燃气流量调节阀、烟汽流量调节阀、第一快切阀、三道进气换向阀、三道出气换向阀、第二快切阀均为电磁阀且均与可编程控制器对应连接。
一种铝电解废炭渣无害化处理方法，包括如下步骤：
（1）先将炭渣粉碎成颗粒状并放入如上所述铝电解废炭渣无害化处理系统中的原料仓中；再进行步骤（2）或（3）；
（2）启动加热循环装置，外界空气依次经由所述的鼓风机、三道进气换向阀、第一蓄热室进入炉膛内，同时燃气依次经由所述燃气流量调节阀通入往炉膛内燃烧，将炉膛加热至 1250～1350℃；炉膛内高温气体依次经由第二蓄热室、三道出气换向阀、引风机进入原料仓中对炭渣进行预热至130～150℃ ；
（3）启动加热循环装置，外界空气依次经由所述鼓风机、三道出气换向阀、第二蓄热室进入炉膛内，同时燃气依次经由所述燃气流量调节阀通入往炉膛内燃烧，将炉膛加热至1250～1350℃；炉膛内高温气体依次经由第一蓄热室、三道进气换向阀、引风机进入原料仓中对炭渣进行预热至130～150℃；
（4）对原料仓中原料预热后的低温尾气经由其上的尾气出气口进入尾气净化装置内净化处理达标后排空；
（5）原料仓中预热后的炭渣经由料斗送入加热炉内加热分解7～8小时；
（6）炉膛内分解后的电解质经由出料口排出，碳粉经由出渣口排出。
所述步骤（2）、（3）依次交替进行。
本发明的有益效果在于：
1.本发明可有效解决困扰电解铝行业多年的炭渣堆放或填埋污染环境，造成大量原材料浪费等问题，该系统具有工艺先进、设计思路新颖、控制精确、能耗低、无污染等特点。
2.利用本发明所回收的碳粉可以二次利用，且采用本发明所回收的碳粉中电解质含量≤1%，使其可以直接用于制造碳素材料。
3.本发明在处理炭渣过程中不产生废水、废气、废渣等污染物时，可避免对环境的污染；且本发明在工作中能耗较低，生产成本较为低廉。
4.本发明的加热炉在加热过程中温度分布均匀，各料室温差≤5℃，可有效对废弃物中有害物质进行分解挥发。
5.本发明可实现低温尾气对原料的高效预热功能，可以节约燃料、降低成本。
6.本发明可实现换向阀出气口尾气排放温度≤150℃；终端尾气排放温度≤80℃；电解质纯度达到冰晶石国II标准；碳粉纯度≥98%；氟盐回收率≥98%。
附图说明
图1为本发明系统结构原理图；
图2为本发明中加热循环装置及与炉膛连接示意图；
图3为本发明中加热炉示意图；
图4为本发明中炉门主要结构示意图；
图中：1.炉膛；2.第一快切阀；3.第一蓄热室；4.三道进气换向阀；5.空气流量调节阀；6.引风机；7.烟汽流量调节阀；8.鼓风机；9.三道出气换向阀；10.第二蓄热室；11.燃气流量调节阀；12.燃气进气口；13.第二快切阀； 14.第二蓄热室与加热炉连接口；15.纤维毯层；16.进料口；17、 29.炉衬层；18、24.钢板；19、26、28.塞拉含铬纤维层；20.出渣口；21.出料口；22.炉体；23.型钢；25.炉门护板；27.第一蓄热室与加热炉连接口； 30.耐火浇注料；31.粘土砖；32.轻质耐火砖。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
实施例1：一种铝电解废炭渣无害化处理系统，参见图1，图2，图3，图4，包括加热炉、加热循环装置、尾气净化装置、与所述加热炉对应连通的料斗、与所述料斗对应连通设置的原料仓；所述加热炉包括炉膛1，所述加热循环装置包括均与所述炉膛对应连通的第一蓄热室3与第二蓄热室10、引风机6、鼓风机8、分别与所述第一蓄热室3与第二蓄热室10对应连通的三道进气换向阀4及三道出气换向阀9；所述引风机的吸气口与所述三道进气换向阀及三道出气换向阀对应连通，其出气口与原料仓对应连通；所述鼓风机8的排气口对应连通于所述三道进气换向阀4及三道出气换向阀9；在第一蓄热室3、第二蓄热室10与炉膛连接口27、14处均设置有向所述炉膛内喷入燃气用于对炉膛加热的燃气喷头；在所述原料仓上设置有连通于所述尾气净化装置的尾气出气口。在所述第一蓄热室3与第二蓄热室10内部均设置有由陶瓷制成的蜂窝状的蓄热体。
还包括第一快切阀2、第二快切阀13、燃气流量调节阀11，所述燃气依次经由对应设置的燃气流量调节阀、第一快切阀或第二快切阀进入炉膛内。
在所述鼓风机8的排气口处还设置有空气流量调节阀5，外界空气依次经由空气流量调节阀5、三道进气换向阀4或三道出气换向阀9进入炉膛内；在所述引风机6的吸气口处还设置有烟气流量调节阀7。
所述加热炉包括炉顶、炉体22及炉底；在所述炉顶、炉底对应处分别设置有进料口与出料口，所述炉体由内至外依次包括炉衬层17、塞拉含铬纤维层19、外壳层，该外壳层由钢板18制成，所述炉顶由内至外依次包括炉衬层29、塞拉含铬纤维层28；所述炉底由内之外依次包括耐火浇注料30、粘土砖31、轻质耐火砖32、纤维毯层15。
在所述炉体上对应位置处设有用于清理炉渣的出渣口20，并在所述出渣口20处对应铰支连接有炉门；所述炉门由内之外依次包括型钢23、钢板24、塞拉含铬纤维层26、炉门护板25；所述炉门护板由一定数量的耐热铸铁块拼接而成，且各铸铁块之间设置有膨胀缝。
所述炉体22、炉顶部位处的塞拉含铬纤维层28的厚度均为300～400mm，优选的为350mm。
本系统还包括自动监控机构；所述自动监控机构包括可编程控制器、均与所述可编程控制器对应连接的报警灯、报警扩音器、显示器、用于输入相应设置信息的控制按键组、至少一个温度传感器与压力传感器；所述温度传感器及压力传感器对应设置于炉膛的内部；所述空气流量调节阀、燃气流量调节阀、烟汽流量调节阀、第一快切阀、三道进气换向阀、三道出气换向阀、第二快切阀均为电磁阀且均与可编程控制器对应连接。
本铝电解废炭渣无害化处理系统进行炭渣无害化处理的方法，包括如下步骤：
（1）先将炭渣粉碎成颗粒状并放入如上所述铝电解废炭渣无害化处理系统中的原料仓中；再进行步骤（2）或（3）；
（2）启动加热循环装置，外界空气依次经由所述的鼓风机、三道进气换向阀、第一蓄热室进入炉膛内，同时燃气依次经由所述燃气流量调节阀通入往炉膛内燃烧，将炉膛加热至 1250～1350℃；炉膛内高温气体依次经由第二蓄热室、三道出气换向阀、引风机进入原料仓中对炭渣进行预热至130～150℃ ；
（3）启动加热循环装置，外界空气依次经由所述鼓风机、三道出气换向阀、第二蓄热室进入炉膛内，同时燃气依次经由所述燃气流量调节阀通入往炉膛内燃烧，将炉膛加热至1250～1350℃；炉膛内高温气体依次经由第一蓄热室、三道进气换向阀、引风机进入原料仓中对炭渣进行预热至130～150℃；
（4）对原料仓中原料预热后的低温尾气经由其上的尾气出气口进入尾气净化装置内净化处理达标后排空；
（5）原料仓中预热后的炭渣经由料斗送入加热炉内加热分解7～8小时；
（6）炉膛内分解后的电解质经由出料口排出，碳粉经由出渣口排出。
上述步骤（2）、（3）依次交替进行。
本实施例将对以上步骤说明如下：
空气进入炉膛1被加热后，抽引周围的气体形成一股含氧量大大低于21% 的稀薄贫氧高温气流，同时继续往稀薄高温空气附近注入燃气（或燃油），这样燃气在贫氧（3～15%）状态下实现燃烧；与此同时炉膛1内燃烧后的烟气经过第二蓄热室10（或第一蓄热室3）由引风机6抽出送入原料仓中，实现对原料仓中的原料由室温预热至150℃左右，可进一步的提高燃料的热效率；对原料仓中的炭渣与加热后的烟气进入尾气净化装置中净化后排出。炉膛1内的高温热烟气通过第二蓄热室10（或第一蓄热室3）时，将热能储存在第一、第二蓄热室中的蓄热体内，然后以150~200℃的低温烟气经过对应的三道出气换向阀（三道进气换向阀）进入引风机中，进而输送至原料仓中。工作温度不高的三道进气换向阀、三道出气换向阀及第一快切阀、第二快切阀以一定的频率进行切换，使两个蓄热室中蓄热体处于蓄热与放热交替工作状态，常用的切换周期为30~200秒。该加热循环装置的主要优势在于：节能潜力巨大，平均节能35% 以上。因而可以向大气环境少排放二氧化碳25% 以上，大大缓解了大气的温室效应；扩大了火焰燃烧区域，火焰的边界几乎扩展到炉膛的边界，从而使得炉膛内温度均匀，这样一方面提高了产品质量，另一方面延长了炉膛寿命；对于连续式炉来说，炉长方向的平均温度增加，加强了炉内传热，导致同样产量的工业炉其炉膛尺寸可以缩小20% 以上，换句话说，同样长度的炉子其产品的产量可以提高20% 以上，大大降低了设备的造价；由于火焰不是在燃烧器中产生的，而是在炉膛空间内才开始逐渐燃烧，因而燃烧噪声低；采用传统的节能燃烧技术，助燃空气预热温度越高，烟气中NOx含量越大；而采用本装置空气燃烧技术，在助燃空气预热温度非常高的情况下，NOx含量大大减少了；贫氧燃烧，有利于在炉膛内产生还原焰，能保证加热及加热等工艺要求，比普通燃烧方式节能40%，比传统蓄热式燃烧方式进一步节能15%。
本发明的加热炉包括由上至下依次对应设置的炉顶、炉体及炉底；在所述炉顶、炉底对应处分别设置有进料口16与出料口21，所述炉体22由内至外依次包括炉衬层17、塞拉含铬纤维层19、钢板制成的外壳层18，所述炉顶由内至外依次包括炉衬层29、塞拉含铬纤维层28；所述炉底由内之外依次包括耐火浇注料30、粘土砖31、轻质耐火砖32、纤维毯层15；在所述炉体22上对应位置处设置有用于清理炉渣的出渣口20，并在所述出渣口处对应铰支连接有炉门；所述炉门由型钢23、钢板24、炉门护板25和塞拉含铬纤维层19由内之外依次设置构成；所述炉门护板25由多个耐热铸铁块组成，各铸铁块之间设置有膨胀缝；炉门护板处的耐热铸铁之间的膨胀缝，可以保证炉门长期使用不变形；此外，在本发明中炉口处的护板是平滑的金属面，与炉门含铬纤维表面接触并压紧时，使炉门口达到良好的密封面；炉门上的衬体作成凸台的结构，可保护炉门护板结构，又可实现与炉门的结合密封；除此之外，本发明中的炉门的框架采用工字型钢和槽型钢焊制而成。
上述耐火浇注料由重量百分比占60～65%的AL2O3和粘土构成；所述轻质耐火砖中包含有重量百分比占≥30%的AL2O3；所述粘土砖由重量百分比占50～65%的AL2O3、2.0～2.5%的 Fe2O3和粘土浇铸制成；所述纤维毯由重量百分比分别占52～57%的AL2O3、＜0.2%的Na2O+K2O，＞99%AL2O3+ SiO2,＜0.2%的Fe2O3构成。本发明中的加热炉在实际应用中内部的最高炉温为1400℃；所使用的燃料为燃气，具有清洁无污染的优点； 所述炉体、炉顶部位处的塞拉含铬纤维层的厚度均为350mm。
进一步地，本发明中的自动监控机构中的温度传感器与压力传感器实时监测炉膛中的内部温度，并将结果反馈至可编程控制器（PLC）中，最后将其结果显示至显示器上，便于工作人员实时监测工作环境的变化，并通过报警灯与报警扩音器的提示及时的作出相应的处理。
在实际生产中本发明的铝电解废炭渣无害化处理系统可以解决困扰电解铝行业多年的炭渣堆放或填埋污染环境，造成大量的原材料浪费等问题，且回收后的碳粉中电解质含量≤2%，可以直接用于制造碳素材料；回收的耐火材料、防渗料、碳素材料纯度高：耐火材料、防渗料、碳素材料纯度≥98%，可以直接返回耐材和碳素企业做原料使用；此外，采用本发明在处理炭渣过程中产生极少量的废水、废气、废渣等污染物，可减少对环境的污染，终端尾气排放温度≤80°C；回收的电解质纯度达到冰晶石国II标准；回收的碳粉纯度≥98%；氟盐回收率≥98%，实现了电解质的高纯度回收；使电解铝的炭渣综合利用率达到98%，尾气排放符合国家尾气排放标准。
采用本系统及其方法在对三批次的废碳渣进行无害化处理后的统计分析结果如表1、表2所示：
由表1原炭渣中电解质占比和回收后电解质占比可以得出，采用本发明，实现了电解质的高纯度回收；由此可以推断，剩余的碳粉中仅含少量的电解质。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种铝电解废炭渣无害化处理系统，包括加热炉、加热循环装置、尾气净化装置、与所述加热炉对应连通的料斗、与所述料斗对应连通设置的原料仓；所述加热炉包括炉膛，其特征是：所述加热循环装置包括引风机、鼓风机、均与所述炉膛对应连通的第一蓄热室与第二蓄热室、分别与所述第一蓄热室与第二蓄热室对应连通的三道进气换向阀及三道出气换向阀；所述引风机的吸气口均与所述三道进气换向阀及三道出气换向阀对应连通，其出气口与原料仓对应连通；所述鼓风机的排气口对应连通于三道进气换向阀及三道出气换向阀；在第一蓄热室、第二蓄热室与炉膛连接口处均设置有向炉膛内喷入燃气的且用于对炉膛加热的燃气喷头；在所述原料仓上设置有连通于所述尾气净化装置的尾气出气口。
2.如权利要求1所述的铝电解废炭渣无害化处理系统，其特征是：在所述第一蓄热室与第二蓄热室的内部均设置有由陶瓷制成的蜂窝状的蓄热体。
3.如权利要求1所述的铝电解废炭渣无害化处理系统，其特征是：还包括第一快切阀、第二快切阀、燃气流量调节阀，所述燃气依次经由对应设置的燃气流量调节阀、第一快切阀或第二快切阀进入炉膛内。
4.如权利要求3所述的铝电解废炭渣无害化处理系统，其特征是：在所述鼓风机的排气口处还设置有空气流量调节阀，外界空气依次经由空气流量调节阀、三道进气换向阀或三道出气换向阀进入炉膛内；在所述引风机的吸气口处还设置有烟气流量调节阀。
5.如权利要求4所述的铝电解废炭渣无害化处理系统，其特征是：还包括自动监控机构；所述自动监控机构包括可编程控制器、均与所述可编程控制器对应连接的报警灯、报警扩音器、显示器、用于输入相应设置信息的控制按键组、至少一个温度传感器与压力传感器；所述温度传感器及压力传感器对应设置于炉膛的内部；所述空气流量调节阀、燃气流量调节阀、烟汽流量调节阀、第一快切阀、三道进气换向阀、三道出气换向阀、第二快切阀均为电磁阀且均与可编程控制器对应连接。
6.如权利要求1所述的铝电解废炭渣无害化处理系统，其特征是：所述加热炉包括炉顶、炉体及炉底；在所述炉顶、炉底对应处分别设置有进料口与出料口，所述炉体由内至外依次包括炉衬层、塞拉含铬纤维层、外壳层，所述炉顶由内至外依次包括炉衬层、塞拉含铬纤维层；所述炉底由内之外依次包括耐火浇注料、粘土砖、轻质耐火砖、纤维毯层。
7.如权利要求6所述的铝电解废炭渣无害化处理系统，其特征是：在所述炉体上对应位置处设有用于清理炉渣的出渣口，并在所述出渣口处对应铰支连接有炉门；所述炉门由内至外依次包括型钢、钢板、塞拉含铬纤维层、炉门护板；所述炉门护板由一定数量的耐热铸铁块拼接而成，且各铸铁块之间设置有膨胀缝。
8.如权利要求6或7所述的铝电解废炭渣无害化处理系统，其特征是：所述炉体、炉顶部位处的塞拉含铬纤维层的厚度均为300～400mm。
9.一种铝电解废炭渣无害化处理方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）先将炭渣粉碎成颗粒状并放入如权利要求1所述铝电解废炭渣无害化处理系统中的原料仓中；再进行步骤（2）或（3）；
（2）启动加热循环装置，外界空气依次经由所述的鼓风机、三道进气换向阀、第一蓄热室进入炉膛内，同时燃气依次经由所述燃气流量调节阀通入往炉膛内燃烧，将炉膛加热至 1250～1350℃；炉膛内高温气体依次经由第二蓄热室、三道出气换向阀、引风机进入原料仓中对炭渣进行预热至130～150℃ ；
（3）启动加热循环装置，外界空气依次经由所述鼓风机、三道出气换向阀、第二蓄热室进入炉膛内，同时燃气依次经由所述燃气流量调节阀通入往炉膛内燃烧，将炉膛加热至1250～1350℃；炉膛内高温气体依次经由第一蓄热室、三道进气换向阀、引风机进入原料仓中对炭渣进行预热至130～150℃；
（4）对原料仓中原料预热后的低温尾气经由其上的尾气出气口进入尾气净化装置内净化处理达标后排空；
（5）原料仓中预热后的炭渣经由料斗送入加热炉内加热分解7～8小时；
（6）炉膛内分解后的电解质经由出料口排出，碳粉经由出渣口排出。
10.如权利要求9所述的铝电解废炭渣无害化处理方法，其特征是：所述步骤（2）、（3）依次交替进行。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410089415.0A CN103831285B (zh) | 2014-03-12 | 2014-03-12 | 铝电解废炭渣无害化处理系统及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410089415.0A CN103831285B (zh) | 2014-03-12 | 2014-03-12 | 铝电解废炭渣无害化处理系统及其方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103831285A CN103831285A (zh) | 2014-06-04 |
| CN103831285B true CN103831285B (zh) | 2015-09-30 |
Family
ID=50795358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410089415.0A Active CN103831285B (zh) | 2014-03-12 | 2014-03-12 | 铝电解废炭渣无害化处理系统及其方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103831285B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104329661A (zh) * | 2014-09-25 | 2015-02-04 | 郑州鼎力新能源技术有限公司 | 一种适用于烘干机的木屑燃烧炉 |
| CN104328457B (zh) * | 2014-10-29 | 2016-06-15 | 上海大屯能源股份有限公司 | 一种铝电解多功能天车吸尘及布料系统 |
| CN105112938B (zh) * | 2015-08-14 | 2017-11-10 | 昆明理工大学 | 一种铝电解槽废炭料中挥发脱氟的方法 |
| CN107289781A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-10-24 | 河南省登封市光大耐火材料有限公司 | 一种具有环保功能的过滤加热炉 |
| CN107364880B (zh) * | 2017-07-07 | 2023-08-25 | 中冶华天工程技术有限公司 | 一种从电解铝废槽衬中回收氟的方法及系统 |
| CN108893614B (zh) * | 2018-06-15 | 2020-09-11 | 王会智 | 一种电解槽碳渣提炼电解质及铝灰利用的设备与方法 |
| CN110144602A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-08-20 | 甘肃东兴铝业有限公司 | 一种铝电解碳渣处理工艺 |
| CN111872016A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-11-03 | 广东忠能科技集团有限公司 | 一种炉渣分选生产装置及其分选工艺 |
| CN115446071A (zh) * | 2021-06-09 | 2022-12-09 | 蒋世杰 | 大修渣灰回收方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2157863C2 (ru) * | 1998-10-19 | 2000-10-20 | Красноярская государственная академия цветных металлов и золота | Устройство для сжигания низкокалорийных газов алюминиевого электролизера |
| RU2269610C1 (ru) * | 2004-07-23 | 2006-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" | Устройство для сжигания анодных газов алюминиевого электролизера |
| CN203144535U (zh) * | 2013-03-26 | 2013-08-21 | 郑州经纬科技实业有限公司 | 铝电解碳渣的加热法电解质回收系统 |
| CN103302079A (zh) * | 2013-06-20 | 2013-09-18 | 郑州经纬科技实业有限公司 | 铝冶炼氟-碳危险固体废弃物综合处理利用方法 |
| CN203291434U (zh) * | 2013-05-31 | 2013-11-20 | 吴正建 | 电解铝大修渣无害化处理系统 |
| CN203725484U (zh) * | 2014-03-12 | 2014-07-23 | 郑州经纬科技实业有限公司 | 铝电解废炭渣无害化处理系统 |
-
2014
- 2014-03-12 CN CN201410089415.0A patent/CN103831285B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2157863C2 (ru) * | 1998-10-19 | 2000-10-20 | Красноярская государственная академия цветных металлов и золота | Устройство для сжигания низкокалорийных газов алюминиевого электролизера |
| RU2269610C1 (ru) * | 2004-07-23 | 2006-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" | Устройство для сжигания анодных газов алюминиевого электролизера |
| CN203144535U (zh) * | 2013-03-26 | 2013-08-21 | 郑州经纬科技实业有限公司 | 铝电解碳渣的加热法电解质回收系统 |
| CN203291434U (zh) * | 2013-05-31 | 2013-11-20 | 吴正建 | 电解铝大修渣无害化处理系统 |
| CN103302079A (zh) * | 2013-06-20 | 2013-09-18 | 郑州经纬科技实业有限公司 | 铝冶炼氟-碳危险固体废弃物综合处理利用方法 |
| CN203725484U (zh) * | 2014-03-12 | 2014-07-23 | 郑州经纬科技实业有限公司 | 铝电解废炭渣无害化处理系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103831285A (zh) | 2014-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103831285B (zh) | 铝电解废炭渣无害化处理系统及其方法 | |
| CN103740939B (zh) | 一种利用钢铁厂含锌尘泥生产铁水并回收锌的方法 | |
| CN103302079B (zh) | 铝冶炼氟-碳危险固体废弃物综合处理利用方法 | |
| CN204074682U (zh) | 一种废旧线路板等离子处理能效系统 | |
| CN106563690A (zh) | 基于等离子弧技术的飞灰等离子熔融炉 | |
| CN110860553A (zh) | 等离子协同电阻炉飞灰处理系统及处理方法 | |
| CN113551236B (zh) | 等离子体熔融炉及其使用方法 | |
| CN203725484U (zh) | 铝电解废炭渣无害化处理系统 | |
| CN109609149A (zh) | 废旧锂电池回收处理系统及处理方法 | |
| CN111607709A (zh) | 一种将危险废物电解铝铝灰进行无害化处理的方法 | |
| CN107504810B (zh) | 一种环保熔铝方法及环保熔铝炉 | |
| CN206669750U (zh) | 节能型等离子体危险废物处置系统 | |
| CN200968776Y (zh) | 一种多功能工业炉 | |
| CN217464441U (zh) | 一种危险废物焚烧熔融一体化处置系统 | |
| CN207143351U (zh) | 用于提取碳渣中电解质的设备 | |
| CN110307725A (zh) | 废阴极超高温纯化炉及无害化处理方法 | |
| CN211938376U (zh) | 等离子协同电阻炉飞灰处理系统 | |
| CN206496356U (zh) | 一种无害化危险废物焚烧处理系统 | |
| CN207527596U (zh) | 电解铝废槽衬无害化处理系统 | |
| CN108950236A (zh) | 一种清洁高效处理含铅废渣的工艺 | |
| CN101245416B (zh) | 一种竖窑立罐硅热还原炼镁方法 | |
| CN204612504U (zh) | 一种外热式还原焙烧回转窑的烟气冷却收尘装置 | |
| CN208475973U (zh) | 铝电解废槽衬无害化处理高温连续熔融炉 | |
| CN203421697U (zh) | 铝冶炼氟-碳危险固体废弃物焚烧炉 | |
| CN111380358A (zh) | 铝电解废槽衬的处理方法及熔窑 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 450000 No.1, floor 1, unit 1, building Y11, No.11, Changchun Road, high tech Zone, Zhengzhou City, Henan Province Patentee after: Zhengzhou Jingwei Technology Industrial Co.,Ltd. Address before: 450001 11 Changchun Road, Zhengzhou high tech Development Zone, Henan Patentee before: ZHENGZHOU JINGWEI TECHNOLOGY INDUSTRY Co.,Ltd. |