CN107364880A - 一种从电解铝废槽衬中回收氟的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从电解铝废槽衬中回收氟的系统。包括焚烧炉、流化床吸附器和输送床吸附器，所述焚烧炉的出烟口与流化床吸附器的进烟口连通，所述流化床吸附器的出烟口与所述输送床吸附器的进烟口连通；流化床吸附器包括外壳，所述外壳底部设置有进烟口，顶部设置有出烟口；所述外壳内部设从下至上依次设置有气流分布板、流化床和第一布袋过滤器；输送床吸附器包括反应管和第二布袋过滤器。使用焚烧炉产生的高温环境使得废槽衬和助剂反应，产生HF烟气，在烟气处理系统中设置的流化床吸附器和输送床吸附器的两级吸附，使烟气中HF被吸附剂Al2O3捕获并高效转化为高附加值的AlF3，经布袋过滤器将其与烟气分离，实现含氟废物的资源化、减量化和无害化。

Description

一种从电解铝废槽衬中回收氟的方法及系统
技术领域
本发明属于电解铝废物处理技术领域，尤其涉及一种从电解铝废槽衬中回收氟的系统及工艺方法。
背景技术
铝电解是生产金属铝最主要的方式，近年来，我国电解铝工业快速发展，目前已经成为世界上电解铝生产第一大国，且其产量仍逐年上升。根据统计， 2015年我国电解产量约为3111万吨，比2014年产量增加了10.6％。通常金属铝由氧化铝(Al2O3)—冰晶石(Na3AlF6)、氟化铝(AlF3)、氟化钠(NaF) 等电解法制得，其原理是强大的电流在950～970℃下经过阳极进入到有氧化铝掺入的熔融电解质中发生电化学反应，电流经过阴极流出，化学反应如下：
2Al2O3→4Al+3O2↑
阳极：2O2-～4e-→O2↑
阴极：Al3++3e-→Al
电解槽运行一段时间(一般为3～7年)后，由于热冲击、化学反应、机械冲蚀、电解质侵蚀等作用必须更换槽衬，由此产生了电解铝废槽衬(简称“废槽衬”)。一般情况下，每生产1吨金属铝会产生30～50kg废槽衬，仅2015年废槽衬排放量就可达93～156万吨。废槽衬主要由废阴极炭块、废保温及耐火材料组成，废阴极炭块主要的化学成分为炭(C)、氟化物(Na3AlF6、NaF、AlF3、 CaF2等)、氧化铝(Al2O3)和少量氰化物(Na4Fe(CN)6和NaCN)，废保温及耐火材料主要的成分为SiC和Si3N4，以及电解过程中浸入的NaF、Na3AlF6等。废槽衬属于《国家危险废物名录》(2016年)定义为危险废物，属于HW48 321-023-48中的“电解铝过程中电解槽维修及废弃产生的废渣”。国内某大型电解铝厂的废槽衬堆场的跟踪监测结果显示，废槽衬的氟化物浸出浓度高达 4000mg/L，2年内54％的氟离子发生了水平或纵向迁移，严重周边水体和土壤环境安全。作为一种产生量大、污染程度高的危险废物，电解铝废槽衬必须采用科学、有效的方法处理处置。
目前，国内外废槽衬的处理处置还处于发展阶段，相应处理工艺并不完全成熟，主要的处理方法包括火法、浮选法和碱浸法。授权公告号为CN 101829670B的中国发明专利公布了一种从电解铝废阴极炭块中回收炭的方法，经过破碎、粉磨、水浸、水洗、过滤和浮选后，碳回收率可达98％以上，但是该方法未考虑到废槽衬中所含的氰化物的处理，且会产生大量的副产物；授权公告号为CN 102059736B的中国发明专利公布了利用铝电解废耐火材料生产保温砖的方法，将耐火材料与粉煤灰、粘结剂、添加剂、成孔剂、水等按照一定比例配料、混合、成型、干燥后烧成保温砖，该保温砖中F-和CN-的浸出含量分别低于50mg/L和1.0mg/L，可用于保温，但该方法处理废槽衬后增容率较高，且产品销路可能存在问题；申请公告号为CN105214275A的中国发明专利公布了电解铝废槽衬中氰化物和氟化物的处理方法，采用氢氧化钙溶液与氟化物反应生成氟化钙浆料，再进一步加入絮凝剂使其沉淀，该方法实现了废槽衬的无害化，但是处理过程中会产生大量的废水。综上所述，若实现废槽衬的资源化、无害化和减量化，需要进一步开发科学有效的处理方法。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种从电解铝废槽衬中回收氟的系统及方法。
为达到上述目的，本发明一种从电解铝废槽衬中回收氟的系统，主要包括焚烧炉、流化床吸附器和输送床吸附器；
焚烧炉的出烟口与流化床吸附器的进烟口连通，所述流化床吸附器的出烟口与所述输送床吸附器的进烟口连通。
进一步地，所述流化床吸附器包括外壳，所述外壳底部设置有进烟口，顶部设置有出烟口；所述外壳内部设从下至上依次设置有气流分布板、流化床和第一布袋过滤器；
所述流化床吸附器上设置有第一定量给料机和排灰仓，所述第一定量给料机上设置有第一氧化铝料仓；所述第一定量给料机的进、出料口分别与所述第一氧化铝料仓和所述流化床的进料口连通，所述排灰仓与所述流化床的排灰口连通；所述焚烧炉的出烟口与流化床吸附器的进烟口通过管道连通，所述管道上设置有风机。
进一步地，所述输送床吸附器包括反应管和第二布袋过滤器，所述反应管的进、出烟口分别与所述流化床吸附器的出烟口和所述第二布袋过滤器的进烟口通过管道连通，所述反应管与所述流化床吸附器之间的管道上设置有风机；
所述反应管上设置有第二定量给料机，所述第二定量给料机上设置有第二氧化铝料仓；所述第二定量给料机的进、出料口分别与所述第二氧化铝料仓和所述反应管的进料口连通。
进一步地，还包括混料机，所述混料机的出料口与所述焚烧炉的进料口连通；
所述混料机上设置有定量给料机，定量给料机上设置有药剂仓；
所述定量给料机的出料口分别与所述混料机的进料口和所述药剂仓的出料口连通。
进一步地，还包括烟囱，所述烟囱与所述输送床吸附器的出烟口通过管道连通；所述管道上设置有风机。
进一步地，所述焚烧炉靠近进料口的一端上设置有空气入口，所述空气入口通过管道连通一风机；所述焚烧炉远离进料口的一端设置有烟气出口和排渣口。
本发明，使用焚烧炉产生的高温环境使得废槽衬和助剂反应，产生HF烟气，在烟气处理系统中设置的流化床吸附器和输送床吸附器的两级吸附，从而使烟气中HF被吸附剂Al2O3捕获并高效地转化为高附加值的AlF3，经布袋过滤器将其与烟气分离，实现氟的资源化、减量化和无害化。与酸浸或碱浸等湿法回收氟的方法相比不产生副产物，与火法相比解决了无法回收氟的问题，该方法可实现电解铝废槽衬的资源化、减量化和无害化。
为达到上述目的，本发明一种从电解铝废槽衬中回收氟的方法，包括步骤：
S1：取硫酸氢化物助剂与含氟的废槽衬混合物，由焚烧炉的进料装置输送至炉内焚烧，风机鼓入过量空气；硫酸氢化物助剂与含氟废槽衬混合物中氟的摩尔比为1.5:1～5:1；
S2：将焚烧炉产生的烟气通过管道通入流化床吸附器，以吸附HF；
S3：将流化床吸附器排出的烟气通过管道通入输送床吸附器，以进一步吸附HF。
进一步地，步骤S1还包括：
S11：将电解铝废槽衬中废阴极炭块及氟化物浸入耐火材料的部分剥离，分选出含氟的废槽衬；
S12：将分选出的含氟的废槽衬放入颚式破碎机进行冲击，得到初渣；
S13：将初渣放入辊式破碎机进行破碎，得到20～50mm的废渣；
S14：将废渣加入混料机，同时将硫酸氢化物助剂按照和含氟废槽衬混合物中氟的摩尔比为1.5:1～5:1的比例加入混料机的定量给料机的药剂仓内，旋转和搅拌的环境下混合15～30min，得到硫酸氢化物助剂与含氟废槽衬混合物中氟的摩尔比为1.5:1～5:1的混合物。
进一步地，步骤S1中的助剂为NaHSO4、KHSO4、NH4HSO4中的一种或几种。
本发明当温度≥400℃时，助剂NaHSO4或KHSO4或NH4HSO4与废槽衬中 Na3AlF6、NaF、CaF2、AlF3等氟化物反应生成HF，与硫酸等溶液相比，固态的助剂运输安全、操作方便；与碱液浸出回收氟的方法相比，不产生大量的废碱液；与传统的火法相比，解决了无法回收氟的问题。
在烟气处理系统中设置的流化床吸附器和输送床吸附器的两级吸附装置中，烟气中HF被吸附剂Al2O3捕获并转化为高附加值的AlF3，经布袋过滤器将其与烟气分离，实现氟的资源化、减量化和无害化。
附图说明
图1是本发明从电解铝废槽衬中回收氟的工艺流程图；
图2是本发明从电解铝废槽衬中回收氟的系统图。
图3是本发明从电解铝废槽衬中回收氟的流化床吸附器示意图。
图4是本发明从电解铝废槽衬中回收氟的输送床吸附器示意图。
图中：1～颚式破碎机、2～辊式破碎机、3～混料机、31～定量给料机、32～药剂仓、4～焚烧炉、41～风机I、42～空气进口、43～炉体、44～焚烧炉出烟口、45～排渣口、5～流化床吸附器、51～流化床吸附器进烟口、52～流化床、53～气流分布板、54～第一布袋过滤器、55～第一氧化铝料仓、56～第一定量给料机、57～流化床吸附器出烟口、58～排灰仓、59～风机II、6～输送床吸附器、61～输送床吸附器进烟口、62～反应管、63～第二氧化铝料仓、64～第二定量给料机、65～第二布袋过滤器、66～输送床吸附器出烟口、67～排灰口、7～烟囱。需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参见图1～图4所示，本发明提供一种从电解铝废槽衬中回收氟的系统，包括焚烧炉4和流化床吸附器5，所述焚烧炉的出烟口与流化床吸附器的进烟口连通；
焚烧炉的出烟口与流化床吸附器的进烟口通过管道连通，所述焚烧炉4与流化床吸附器5连通的管道上设置有风机。
所述焚烧炉4靠近进料口的一端上设置有空气入口，所述空气入口通过管道连通一风机；所述焚烧炉4远离进料口的一端设置有出烟口和排渣口。
优选的，所述的焚烧炉4为回转窑，焚烧温度为900～1000℃，最优选的焚烧温度为950℃。优选的，炉体内铺设的耐火材料采用具有防腐功能的碳化硅；
焚烧炉4采用风机由空气入口鼓入过量空气，保证废阴极炭块完全燃烧及含有的少量氰化物彻底分解，废渣由进料装置进入炉体内，保证了定量进料从而使废渣得到充分的反应。处理后烟气和炉渣分别由出烟口和排渣口排出。
其中，流化床吸附器5包括外壳，所述外壳底部设置有进烟口，顶部设置有出烟口；所述外壳内部设从下至上依次设置有气流分布板、流化床和布袋过滤器；
所述流化床吸附器5上设置有定量给料机和排灰仓，所述定量给料机上设置有氧化铝料仓；所述定量给料机的进、出料口分别与所述氧化铝料仓和所述流化床的进料口连通，所述排灰仓与所述流化床的排灰口连通；
优选的，管道采用防腐的材料，所述布袋过滤器的布袋上覆盖聚四氟乙烯 (PTFE)保护膜。
优选的，流化床的高度为500～3000mm，氧化铝在反应器内的停留时间为 2～14h，穿过床体的速度为0.2～0.4m/s，氧化铝的粒径为40～70μm；最优选的流化床的高度为1500mm，氧化铝在反应器内的停留时间为10h，穿过床体的速度为0.3m/s，氧化铝的粒径为55μm。
本实施例，使用焚烧炉4产生的高温环境使得废槽衬和助剂反应，产生HF 烟气，在烟气处理系统中设置的流化床吸附器5吸附，从而使烟气中HF被吸附剂Al2O3捕获并充分地转化为高附加值的AlF3，经布袋过滤器将其与烟气分离，实现氟的资源化、减量化和无害化。与酸浸或碱浸等湿法回收氟的方法相比不产生副产物，与火法相比解决了无法回收氟的问题，该方法可实现电解铝废槽衬的资源化、减量化和无害化。
实施例2
参见图1～图4所示，本发明提供一种从电解铝废槽衬中回收氟的系统，包括焚烧炉4和输送床吸附器6，所述焚烧炉4的出烟口与输送床吸附器6进烟口连通；
焚烧炉的出烟口与输送床吸附器6的进烟口通过管道连通，所述焚烧炉4 与输送床吸附器6连通的管道上设置有风机。
所述焚烧炉4靠近进料口的一端上设置有空气入口，所述空气入口通过管道连通一风机；所述焚烧炉4远离进料口的一端设置有出烟口和排渣口。
优选的，所述的焚烧炉4为回转窑，焚烧温度为900～1000℃，最优选的焚烧温度为950℃。优选的，炉体内铺设的耐火材料采用具有防腐功能的碳化硅；
其中，输送床吸附器6包括反应管和第二布袋过滤器，所述反应管的进、出烟口分别与所述流化床吸附器的出烟口和所述第二布袋过滤器的进烟口通过管道连通；
所述反应管上设置有第二定量给料机，所述第二定量给料机上设置有第二氧化铝料仓；所述第二定量给料机的进、出料口分别与所述第二氧化铝料仓和所述反应管的进料口连通。
本实施例，使用焚烧炉4产生的高温环境使得废槽衬和助剂反应，产生HF 烟气，在烟气处理系统中设置的输送床吸附器6，从而使烟气中HF被吸附剂 Al2O3捕获并充分地转化为高附加值的AlF3，经布袋过滤器将其与烟气分离，实现氟的资源化、减量化和无害化。与酸浸或碱浸等湿法回收氟的方法相比不产生副产物，与火法相比解决了无法回收氟的问题，该方法可实现电解铝废槽衬的资源化、减量化和无害化。
实施例3
参见图1～图4所示，本发明提供一种从电解铝废槽衬中回收氟的系统，包括焚烧炉4、流化床吸附器5和输送床吸附器6，所述焚烧炉4的出烟口与流化床吸附器的进烟口连通，所述流化床吸附器的出烟口与所述输送床吸附器6的出烟口连通。
所述焚烧炉4靠近进料口的一端上设置有空气入口，所述空气入口通过管道连通一风机；所述焚烧炉4远离进料口的一端设置有出烟口和排渣口。
优选的，所述的焚烧炉4为回转窑，焚烧温度为900～1000℃，最优选的焚烧温度为950℃。优选的，炉体内铺设的耐火材料采用具有防腐功能的碳化硅；
焚烧炉4采用风机由空气入口鼓入过量空气，保证废阴极炭块完全燃烧及含有的少量氰化物彻底分解，废渣由进料装置进入炉体内，保证了定量进料从而使废渣得到充分的反应。处理后烟气和炉渣分别由出烟口和排渣口排出。
其中，流化床吸附器5包括外壳，所述外壳底部设置有进烟口，顶部设置有出烟口；所述外壳内部设从下至上依次设置有气流分布板、流化床和第一布袋过滤器54；所述流化床吸附器5上设置有定量给料机31和排灰仓，所述定量给料机31上设置有第一氧化铝料仓；所述定量给料机31的进、出料口分别与所述第一氧化铝料仓和所述流化床的进料口连通，所述排灰仓与所述流化床的排灰口连通；
输送床吸附器6包括反应管和第二布袋过滤器，所述反应管的进、出烟口分别与所述流化床吸附器5的出烟口和所述第二布袋过滤器的进烟口通过管道连通，所述反应管与所述流化床吸附器5之间的管道上设置有风机；所述反应管上设置有第二定量给料机，所述第二定量给料机上设置有第二氧化铝料仓；所述第二定量给料机的进、出料口分别与所述第二氧化铝料仓和所述反应管的进料口连通。
本实施例，使用焚烧炉4产生的高温环境使得废槽衬和助剂反应，产生HF 烟气，在烟气处理系统中设置的流化床吸附器5和输送床吸附器6的两级吸附，从而使烟气中HF被吸附剂Al2O3捕获并充分地转化为高附加值的AlF3，经布袋过滤器将其与烟气分离，实现氟的资源化、减量化和无害化。与酸浸或碱浸等湿法回收氟的方法相比不产生副产物，与火法相比解决了无法回收氟的问题，该方法可实现电解铝废槽衬的资源化、减量化和无害化。
实施例4
在实施例1或实施例2或实施例3的基础上，还包括混料机3，所述混料机 3的出料口与所述焚烧炉4的进料口连通；
所述混料机3上设置有定量给料机，定量给料机上设置有药剂仓32；
所述定量给料机的进、出料口分别与所述药剂仓32和所述混料机3的进料口连通。
助剂由药剂仓32输入给混料机3，在旋转和搅拌作用下使助剂与废渣按照适当比例混合均匀。
实施例5
在实施例4的基础上，参见图1～图4所示，本发明提供一种从电解铝废槽衬中回收氟的方法，包括步骤：
S1：取硫酸氢化物助剂与含氟的废槽衬混合物，由焚烧炉4的进料装置输送至炉内进行焚烧，风机鼓入过量空气；硫酸氢化物助剂与含氟废槽衬混合物中氟的摩尔比为1.5:1～5:1；
S2：将焚烧炉4产生的烟气通过管道通入流化床吸附器5，以吸附HF；
S3：将流化床吸附器5排出的烟气通过管道通入输送床吸附器6，以进一步吸附HF。
优选的，设定炉内温度为900～1000℃，最优选的，设定炉内温度为950℃；
优选的，风机鼓入系数为1.5～1.9的过量空气，最优选的，风机鼓入系数为 1.7的过量空气；以保证废阴极炭块可以充分燃烧及氰化物可以彻底分解；
优选的，管道采用防腐的材料，布袋过滤器的布袋上覆盖PTFE保护膜。
优选的，烟气在输送床吸附器6的反应管内的流速大于10m/s。
优选的，步骤S1中的助剂为NaHSO4或KHSO4或NH4HSO4中的一种或几种。
优选的，流化床的高度为500～3000mm，氧化铝在反应器内的停留时间为 2～14h，穿过床体的速度为0.2～0.4m/s，氧化铝的粒径为40～70μm；最优选的流化床的高度为1500mm，氧化铝在反应器内的停留时间为10h，穿过床体的速度为0.3m/s，氧化铝的粒径为55μm。
优选的，反应管长度为10～20m，第二定量给料机控制氧化铝加入量，垂直管中烟气速度≥10m/s，最优选的，反应管长度为15m，垂直管中烟气速度为 30m/s；
本实施例，根据热力学原理，当温度≥400℃时，助剂NaHSO4或KHSO4或NH4HSO4与废槽衬中Na3AlF6、NaF、CaF2、AlF3等氟化物反应生成HF，与硫酸等溶液相比，固态的助剂运输安全、操作方便；与碱液浸出回收氟的方法相比，不产生大量的废碱液；与传统的火法相比，解决了无法回收氟的问题。
2Na3AlF6+12NaHSO4＝9Na2SO4+12HF(g)↑+Al2(SO4)3
NaF+NaHSO4＝Na2SO4+HF(g)↑
CaF2+2NaHSO4＝CaSO4+Na2SO4+2HF(g)↑
2AlF3+6NaHSO4＝Al2(SO4)3+6HF(g)↑
2Na3AlF6+12KHSO4＝3Na2SO4+6K2SO4+12HF(g)↑+Al2(SO4)3
NaF+KHSO4＝Na2SO4+K2SO4+HF(g)↑
CaF2+2KHSO4＝CaSO4+K2SO4+2HF(g)↑
2AlF3+6KHSO4＝Al2(SO4)3+2K2SO4+6HF(g)↑
2Na3AlF6+12NH4HSO4＝3Na2SO4+Al2(SO4)3+12HF(g)↑+6NH3(g)↑
NaF+NH4HSO4＝Na2SO4+HF(g)↑+NH3(g)↑
CaF2+NH4HSO4＝CaSO4+2HF(g)↑+NH3(g)↑
2AlF3+6NH4HSO4＝Al2(SO4)3+6HF(g)↑+3NH3(g)↑
在烟气处理系统中设置的流化床吸附器5和输送床吸附器6的两级吸附装置中，烟气中HF被吸附剂Al2O3捕获并高效地转化为高附加值的AlF3，经布袋过滤器将其与烟气分离，实现氟的资源化、减量化和无害化。吸附过程中发生的化学反应如下：
Al2O3+HF＝AlF3+H2O
与现有技术相比，有益效果是：
1)采用腐蚀性小、运输安全、操作方便的固相助剂NaHSO4或KHSO4或NH4HSO4，利用废槽衬中阴极炭块燃烧所产生的热量，使助剂在一定温度下与废槽衬中氟化物(包括Na3AlF6、NaF、CaF2、AlF3等)反应；
2)利用流化床吸附器5和输送床吸附器6中Al2O3吸附剂将烟气中HF捕获并转化为AlF3，回收具有高附加值的氟化物，实现资源的回收；
3)与酸浸或碱浸等湿法回收氟的方法相比不产生副产物，与火法相比解决了无法回收氟的问题，该方法可实现电解铝废槽衬的资源化、减量化和无害化。
实施例6
在实施例5的基础上，步骤S1还包括：
S11：将电解铝废槽衬中废阴极炭块及氟化物浸入耐火材料的部分剥离，分选出含氟的废槽衬；
S12：将分选出的含氟的废槽衬放入颚式破碎机1进行冲击，得到初渣。
S13：将初渣放入辊式破碎机2进行破碎，得到20～50mm的废渣。
S14：将废渣加入混料机3，同时将硫酸氢化物助剂按照和含氟废槽衬混合物中氟的摩尔比为1.5:1～5:1的比例加入混料机3的定量给料机的药剂仓32内，旋转和搅拌的环境下混合15～30min，得到硫酸氢化物助剂与含氟废槽衬混合物中氟的摩尔比为1.5:1～5:1的混合物。
优选的，耐火材料的剥离的厚度为总厚度30％～55％，最优选的，耐火材料的剥离的厚度为总厚度45％；
所述助剂为NaHSO4或KHSO4或NH4HSO4中的一种或几种，按照与F-的摩尔比为1.5:1～5:1加入，三种助剂均可以在≥400℃的温度范围内与废槽衬中氟化物(主要为Na3AlF6、NaF、CaF2、AlF3)反应生成HF。采用固相助剂NaHSO4或KHSO4或NH4HSO4回收废槽衬中氟，与碱液作为浸提剂的湿法相比几乎不产生副产物，与传统的火法相比解决了无法回收氟的问题，可实现电解铝废槽衬的资源化、减量化和无害化。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种从电解铝废槽衬中回收氟的系统，其特征在于，包括焚烧炉和烟气过滤装置，
所述烟气过滤装置包括流化床吸附器，所述焚烧炉的出烟口与流化床吸附器的进烟口连通；或，
所述烟气过滤装置包括输送床吸附器，所述焚烧炉的出烟口与输送床吸附器进烟口连通；或，
所述烟气过滤装置包括流化床吸附器和输送床吸附器，所述焚烧炉的出烟口与流化床吸附器的进烟口连通，所述流化床吸附器的出烟口与所述输送床吸附器的进烟口连通。
2.根据权利要求1所述的一种从电解铝废槽衬中回收氟的系统，其特征在于，所述流化床吸附器包括外壳，所述外壳底部设置有进烟口，顶部设置有出烟口；所述外壳内部设从下至上依次设置有气流分布板、流化床和第一布袋过滤器；
所述流化床吸附器上设置有第一定量给料机和排灰仓，所述第一定量给料机上设置有第一氧化铝料仓；所述第一定量给料机的进、出料口分别与所述第一氧化铝料仓和所述流化床的进料口连通，所述排灰仓与所述流化床的排灰口连通。
3.根据权利要求1所述的一种从电解铝废槽衬中回收氟的系统，其特征在于，所述输送床吸附器包括反应管和第二布袋过滤器，所述反应管的进、出烟口分别与所述流化床吸附器的出烟口和所述第二布袋过滤器的进烟口通过管道连通，所述反应管与所述流化床吸附器之间的管道上设置有风机；
所述反应管上设置有第二定量给料机，所述第二定量给料机上设置有第二氧化铝料仓；所述第二定量给料机的进、出料口分别与所述第二氧化铝料仓和所述反应管的进料口连通。
4.根据权利要求1所述的一种从电解铝废槽衬中回收氟的系统，其特征在于，还包括混料机，所述混料机的出料口与所述焚烧炉的进料口连通；
所述混料机上设置有定量给料机，定量给料机上设置有药剂仓；
所述定量给料机的进、出料口分别与所述药剂仓和所述混料机的进料口连通。
5.根据权利要求1所述的一种从电解铝废槽衬中回收氟的系统，其特征在于，还包括烟囱，所述烟囱的进烟口与所述输送床吸附器的出烟口通过管道连通；所述管道上设置有风机。
6.根据权利要求1所述的一种从电解铝废槽衬中回收氟的系统，其特征在于，所述焚烧炉靠近进料口的一端上设置有空气入口，所述空气入口管道上设置有风机；所述焚烧炉远离进料口的一端设置有出烟口和排渣口。
7.一种从电解铝废槽衬中回收氟的方法，其特征在于，包括步骤：
S1：将硫酸氢化物助剂与含氟的废槽衬混合，由焚烧炉的进料装置输送至炉内焚烧，风机鼓入过量空气；硫酸氢化物助剂与含氟废槽衬混合物中氟的摩尔比为1.5:1～5:1；
S2：将焚烧炉产生的烟气通过管道进入流化床吸附器，以吸附HF；
S3：将流化床吸附器排出的烟气通过管道进入输送床吸附器，以进一步吸附HF。
8.根据权利要求7所述的一种从电解铝废槽衬中回收氟的方法，其特征在于，步骤S1还包括：
S11：将电解铝废槽衬中废阴极炭块及氟化物浸入耐火材料的部分剥离，分选出含氟的废槽衬；
S12：将分选出的含氟的废槽衬放入颚式破碎机进行冲击，得到初渣；
S13：将初渣放入辊式破碎机进行破碎，得到20～50mm的废渣；
S14：将废渣加入混料机，同时将硫酸氢化物助剂按照和含氟废槽衬混合物中氟的摩尔比为1.5:1～5:1的比例加入混料机的定量给料机的药剂仓内，旋转和搅拌的环境下混合15～30min，得到硫酸氢化物助剂与含氟废槽衬混合物中氟的摩尔比为1.5:1～5:1的混合物。
9.根据权利要求7所述的一种从电解铝废槽衬中回收氟的方法，其特征在于，步骤S1中的硫酸氢化物助剂为NaHSO4或KHSO4或NH4HSO4中的一种或几种。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108435751A (zh) * 2018-03-11 2018-08-24 沈阳银海再生资源科技有限公司 一种铝电解废槽衬无害化及资源化利用方法及装置
CN110217812A (zh) * 2019-07-12 2019-09-10 神华准能资源综合开发有限公司 一种由结晶氯化铝制备氧化铝的方法
CN111765469A (zh) * 2020-07-08 2020-10-13 陈惠梅 一种固体废弃物无害化处理装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4444740A (en) * 1983-02-14 1984-04-24 Atlantic Richfield Company Method for the recovery of fluorides from spent aluminum potlining and the production of an environmentally safe waste residue
CN203569210U (zh) * 2013-11-27 2014-04-30 万斌 应用于电解铝过程的烟气净化系统
CN103831285A (zh) * 2014-03-12 2014-06-04 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及其方法
CN104975308A (zh) * 2015-07-11 2015-10-14 云南云铝润鑫铝业有限公司 一种铝电解废槽衬资源化闭环利用的方法
CN105112938A (zh) * 2015-08-14 2015-12-02 昆明理工大学 一种铝电解槽废炭料中挥发脱氟的方法
CN105385844A (zh) * 2015-10-27 2016-03-09 中国科学院过程工程研究所 一种焙烧脱氟装置及工艺
CN105502452A (zh) * 2015-12-08 2016-04-20 北京京碧蓝环保科技有限公司 在铝电解废槽衬热处理过程中回收冰晶石并进行尾气处理的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4444740A (en) * 1983-02-14 1984-04-24 Atlantic Richfield Company Method for the recovery of fluorides from spent aluminum potlining and the production of an environmentally safe waste residue
CN203569210U (zh) * 2013-11-27 2014-04-30 万斌 应用于电解铝过程的烟气净化系统
CN103831285A (zh) * 2014-03-12 2014-06-04 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及其方法
CN104975308A (zh) * 2015-07-11 2015-10-14 云南云铝润鑫铝业有限公司 一种铝电解废槽衬资源化闭环利用的方法
CN105112938A (zh) * 2015-08-14 2015-12-02 昆明理工大学 一种铝电解槽废炭料中挥发脱氟的方法
CN105385844A (zh) * 2015-10-27 2016-03-09 中国科学院过程工程研究所 一种焙烧脱氟装置及工艺
CN105502452A (zh) * 2015-12-08 2016-04-20 北京京碧蓝环保科技有限公司 在铝电解废槽衬热处理过程中回收冰晶石并进行尾气处理的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108435751A (zh) * 2018-03-11 2018-08-24 沈阳银海再生资源科技有限公司 一种铝电解废槽衬无害化及资源化利用方法及装置
CN110217812A (zh) * 2019-07-12 2019-09-10 神华准能资源综合开发有限公司 一种由结晶氯化铝制备氧化铝的方法
CN111765469A (zh) * 2020-07-08 2020-10-13 陈惠梅 一种固体废弃物无害化处理装置
CN111765469B (zh) * 2020-07-08 2021-09-14 广东洁冠科技有限公司 一种固体废弃物无害化处理装置

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