CN107401746B - 铝电解大修渣的处理系统及其处理方法 - Google Patents

铝电解大修渣的处理系统及其处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种铝电解槽大修渣的处理系统及其处理方法，通过将铝电解槽大修渣破碎后与石灰固氟剂进行混合，混合物经过粉磨与选粉循环得到粉体在水泥窑中进行燃烧后，完全消除危害，使得铝电解大修槽完全失去毒性。整个处理过程在密封环境中，产生的废气基本为干燥气体，废气最后经过焚烧后排放，实现清洁排放且不会造成二次大气污染；产生的残渣用于水泥熟料，可有效进行二次利用，完全消除二次污染的风险，实现环境和生产安全。

Description

铝电解大修渣的处理系统及其处理方法
技术领域
本发明涉及电解铝废弃物处理技术领域，具体涉及一种铝电解大修渣的处理系统及其处理方法。
背景技术
铝电解槽大修渣是铝电解槽定期排出的固体废弃物，是对电解槽大修时清除的所有废旧内衬材料及含碳电极材料的统称。主要包括阴极炭块、阴极糊、耐火砖、保温砖、防渗料及绝热板等，由于含有毒物质氟化物和少量剧毒的氰化物，因此铝电解槽大修渣属于危险废物，是国家明令禁止随意丢弃的I类废物。铝电解槽每3～5年必须进行大修，据统计每生产1吨电解铝将产生26kg左右的铝电解槽大修渣。目前，我国累积堆存铝电解槽大修渣超过200万吨，同时年新增铝电解槽大修渣约超过30万吨。
现有技术条件下，电解铝厂大多采用露天堆放或土壤填埋的方法处理电解铝固体废弃物，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。
国内对铝电解槽大修渣的研究起步较晚，电解铝企业对电解槽废槽衬无害化处理还没有大规模工业化应用，少数企业进行过一些小型试验，其中浮选法还原碳素和HF、冰晶石等有用物质和通过焚烧处理有害物质等方法实验取得了一定的成功，但是由于铝电解槽大修渣难于粉磨和氟化物、氰化物容易挥发等特性难于控制，有可能造成二次污染，无法达到无害化处置目标。
随着环保要求和环保监管的快速提高，危险废物必须在具有“三防”功能的场地进行临时储存，同时必须进行无害化的最终处置。否则生产单位不仅承担巨额的环保罚款，还会处于随时关停的风险。要实现电解铝行业的和谐发展，必须依靠科技进步对铝电解槽大修渣进行无害化处理。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种铝电解槽大修渣的处理系统及其处理方法，运用该系统可实现无害化处理铝电解槽大修渣，完全消除二次污染风险，环境友好，安全生产。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供一种铝电解槽大修渣的处理方法，具体包括如下步骤：
步骤1)：卸入汽车卸料坑内的铝电解槽大修渣通过板式喂料机进入颚式破碎机，颚式破碎机对物料进行破碎，破碎后在第一抽吸机作用下密封装置内形成微负压状态，并将气体抽入第一袋收尘器内，气体经第一袋收尘器处理、第一抽吸机抽取后作为喷煤系统一次风使用；
步骤2)：步骤1)破碎后的物料通过计量喂料系统加入石灰固氟剂进行混合后经第一提升机作用进入碎料仓，计量后经过胶带输送机输送到第二提升机进而送入打散分级机进行打散分级，分出的粗粉进行粉磨，分出的细粉进入细粉仓；选粉后的风经第二抽吸机抽取后作为喷煤系统一次风使用；
步骤3)：将从细粉仓流出的粉体进行计量后喷入窑尾烟室进行燃烧，燃烧所需的风来自第一抽吸机和第二抽吸机抽出的气体；
步骤4)：步骤3)燃烧后的气体进入五级预热分解炉进行强碱固氟后形成的物料和水泥窑系统中的生料粉一起进入水泥窑内煅烧；
步骤5)：步骤4)煅烧后的气体经窑尾废气处理系统处理后实现清洁排放；所述步骤3)和步骤4)燃烧后的残渣用于水泥熟料。
进一步地，所述铝电解槽大修渣来自电解铝厂的废品仓储库。
进一步地，所述破碎采用颚式破碎机进行破碎，破碎后的物料的粒径小于40mm。
进一步地，所述步骤2)中细粉进入高效选粉机进行再次选粉；选出的达到要求的较细粉通过气体进入第二袋式收尘器经分离后进入细粉仓，选出的较粗粉进入辊压磨机继续进行粉磨。
进一步地，所述步骤2)中细粉进入三分离选粉机进行再次选粉；选出的较粗粉和达到要求的较细粉，较细粉利用重力分选出轻质量的碳粉及较重质量的碳化硅耐火砖粉和含有冰晶石的其他废渣混合粉料；轻质量的碳粉通过气体进入第二袋式收尘器经分离后进入细粉仓，较重质量的碳化硅耐火砖粉和含有冰晶石的其他废渣混合粉料进入重粉仓，选出的较粗粉进入辊压磨机继续进行粉磨。
进一步地，进入所述细粉仓的粉体与煤粉混合后作为分解炉燃烧的尾煤使用。
进一步地，所述粉体与煤粉的混合比例为1～2:5～10。
本发明所述的粉体包括轻质量的碳粉或细粉。
进一步地，所述步骤3)中燃烧过程中部分未燃烧的细粉直接落入回转窑内继续煅烧。
更进一步地，从重粉仓出来的所述较重质量的碳化硅耐火砖粉和含有冰晶石的其他废渣混合粉料送入立式蒸发机进行高温蒸发，产生的强酸性气体与进入立式蒸发机的高温烟气反应固化成颗粒，颗粒通过热风包裹携带进入旋风收尘器分离后进入窑尾烟室煅烧，立式蒸发机中剩余的混合粉料返回电解铝厂作为电解槽原料使用。
更进一步地，所述步骤4)中进入五级预热分解炉的气体还包括经旋风收尘器分离的气体。
进一步地，所述强碱为水泥窑系统的氧化钙。
另一方面，本发明提供一种铝电解槽大修渣的处理系统，包括预处理站、粉磨站、水泥窑焚烧处理炉系统和废气处理系统；
所述废气处理系统包括第一抽吸机、第二抽吸机、第一袋收尘器、第二袋收尘器和窑尾废气处理系统；
所述预处理站内设置有汽车卸料坑、板式喂料机、颚式破碎机和碎料仓；所述板式喂料机置于汽车卸料坑底部与颚式破碎机相连；所述汽车卸料坑、板式喂料机和颚式破碎机均采用吸尘罩通过管道与第一袋收尘器相连；所述第一抽吸机的抽风口通过管道与第一袋收尘器相连；
所述颚式破碎机通过第一提升机与碎料仓连接；
所述粉磨站包括第一喂料计量装置、胶带输送机、打散分级机、辊压磨机、高效选粉机和细粉仓；
所述碎料仓的出口与第一喂料计量装置连接，所述第一喂料计量装置的出口通过胶带输送机、第二提升机与打散分级机的物料进口连接，所述打散分级机的粗粉出口经过稳流仓与辊压磨机连接，所述辊压磨机的物料出口与第二提升机相连，构成循环粉磨；
所述打散分级机的气体出口与高效选粉机的进料口连接，所述高效选粉机的出料口一与稳流仓连接，所述高效选粉机的出料口二与第二袋式收尘器的进料口连接，所述第二袋式收尘器的出料口与细粉仓的进料口连接；所述稳流仓和辊压磨机的出气口经第二袋式收尘器的出气口与第二抽吸机连接；
所述水泥窑焚处理炉包括喂料计量机、喷煤管、水泥预热分解炉系统、水泥窑；所述细粉仓的出料口经喂料计量机与喷煤管的进料口连接，所述喷煤管的出料口与水泥窑预热分解炉系统的窑尾烟室连接；所述窑尾烟室的出气口与五级预热分解炉和水泥窑废气处理系统连接，所述窑尾烟室的出料口与水泥窑连接。
进一步地，所述处理系统还包括除HF系统；所述高效选粉机替换为三分离选粉机。
更进一步地，所述除HF系统包括重粉仓、立式蒸发机、旋风收尘器和循环风机。
更进一步地，所述第一喂料计量装置的出口通过胶带输送机、第四提升机、稳流仓与辊压磨机连接，所述辊压磨机的物料出口经第三提升机与打散分级机的物料进口相连，所述打散分级机的粗粉出口经第四提升机、稳流仓与辊压磨机的物料进口连接，构成循环粉磨；
所述打散分级机的气体出口与三分离选粉机的气体进口连接，所述三分离选粉机的粗粉出口经稳流仓与辊压磨机的物料进口连接；所述三分离选粉机的轻粉出口与第二袋式收尘器的进料口连接，所述第二袋式收尘器的出料口与细粉仓的进料口连接；所述三分离选粉机的重粉出口与重粉仓的进料口连接；所述稳流仓和辊压磨机的出气口经第二袋式收尘器的出气口与第二抽吸机连接；
所述细粉仓的出料口经喂料计量机与喷煤管的进料口连接，所述喷煤管的出料口与水泥窑预热分解炉系统的窑尾烟室连接；所述窑尾烟室的出气口与五级预热分解炉和水泥窑废气处理系统连接，所述窑尾烟室的出料口与水泥窑连接；
所述重粉仓的仓底设置有第二喂料计量装置，所述重粉仓的出料口经第二喂料计量装置、第五提升机与立式蒸发机的进料口相连，所述立式蒸发机的出料口与渣粉回收仓的进料口相连；所述立式蒸发机的热风进口与从窑尾烟室引出的热风管及循环风机的出风口相连，所述立式蒸发机的热风出口与旋风收尘器的进风口相连，所述旋风收尘器的出风口与循环风机的进风口相连，所述旋风收尘器的出料口与水泥窑系统的下料管相连；所述下料管与水泥窑连接。
更进一步地，所述循环风机的出风口与立式蒸发机的进风口、从窑尾烟室引出的热风管、排风机的进风口均相连；所述排风机的出风口与水泥窑预热分解炉系统的三次风管相连。
进一步地，所述预处理站外还设置有石灰仓和计量喂料系统，所述石灰仓的出料口与计量喂料系统的入口连接；所述计量喂料系统的出口与第一提升机的进料口相连；所述第一提升机的出料口与碎料仓的入口连接。所述石灰仓采用密闭钢板仓，仓底设有计量喂料系统。
进一步地，所述第二抽吸机与第一抽吸机的出口气通过管道与喷煤管的进气口连接。
进一步地，所述辊压磨机为单传动辊压机。
本发明使用的铝电解槽大修渣具有如下的基本特性：
1、铝电解槽大修渣组成：
铝电解槽大修渣主要包括废旧碳化硅和废旧阴极两部分，一般大修过程中没有将电解槽废弃耐火保温材料和炭质材料等分开存放，而是包括阴极炭块、阴极糊、耐火砖、保温砖、防渗料及绝热板等组合的混合物。铝电解槽大修渣为灰褐色固体块状物质，一般大块粒度为30～40cm，易碎裂、难于磨细、有一定的粘性并且随其使用年限的长短有所变化。大修渣中废炭块(废阴极炭块和阳极炭块)是主要组份，一般为40％以上。其平均热值大于8360kJ/kg(2000kcal/kg)。
铝电解槽大修渣化学组成为C、NaF、A12O3、SiO2的材料占90％以上，以及少量其他杂质。陈喜平等人，通过X—衍射分析发现，废槽内衬的物相组成较复杂，XRD谱中可见较多的氟化物。废槽内衬中的氟化物以NaF，Na3AIF6和CaF2形式存在，主要来自于电解质对阴极内衬的渗透和侵蚀。此外废槽内衬中还含有较多的石墨和β-NaAl11Ol7,β-NaAl11Ol7为耐火保温材料与渗入的电解质反应生成的产物，石墨来自于炭质材料在电解温度下的缓慢石墨化。由于各个电解铝厂电流容量、内衬结构、内衬材料种类、电解工艺条件、操作制度、槽寿命差别较大，废槽衬的具体组成千差万别。其中的氟化物含量肯定也有差别。研究表明，拆除的废槽衬中，炭质材料约占37％，此外含有冰晶石、氟化钠、霞石、β一氧化铝，少量的α—氧化铝、碳化铝、氮化铝、铝铁合金和微量氰化物(约0.2％)。
(1)废阴极炭块。
由于热作用、化学作用、机械冲蚀作用、电作用、钠和电解质的渗透等引起的熔盐反应、化学反应，铝电解槽中的阴极炭块使用一定时间后破损。废阴极炭块一般含有C、NaF、Na3AlF6、AlF3、CaF2、Al2O3等，含C约为50％～70％，电解质氟化物约为50％～30％，氰化物约为0.2％。其F-的含量达到了9.86％。热值大于20000kJ/kg。相当于一般煤炭的热值。
表1废阴极炭块主要化学成分分析结果
化学成分 烧失量 F Na Al Ca Fe <![CDATA[SiO<sub>2</sub>]]>
含量％ 58.56 9.86 11.86 2.42 1.36 0.74 4.33
(2)废阳极炭粒。
废阳极炭粒是铝电解过程中没有参与电解并吸收电解液中电解质的炭粒阳极，又称阳极炭渣。阳极炭粒的主要成分是以冰晶石(Na3AlF6)为主的钠铝氟化物、α-Al2O3和碳。含碳约40％，电解质氟化物约60％。表2为某厂废阳极炭粒的主要化学元素分析结果，表3为其主要物相分析结果。分析结果表明，该铝厂废阳极炭粒主要含有C、α-Al2O3、冰晶石(Na3AlF6)、少量的氟铝镁钠石(Na2MgAlF7)和锥冰晶石(Na5Al3F14)等，其中氟含量达到了32.26％。热值大于20000kJ/kg。相当于一般煤炭的热值。
表2废阳极炭粒的主要化学元素分析结果
元素 F Al Na Ca Fe Si Mg C
含量％ 32.26 12.91 16.34 1.08 0.52 1.70 0.82 19.68
表3废阳极炭粒的主要物相分布率
Figure BDA0001392910660000051
Figure BDA0001392910660000061
(3)废SiC-Si3N4耐火砖。
主要成分是SiC、Si3N4以及在电解过程中浸入的NaF、Na3AlF6等。表4是该耐火砖的化学元素分析结果，由X-射线衍射分析结果可知，该废SiC-Si3N4耐火砖中主要含有SiC、Si3N4、NaF及微量的铝硅酸盐。
表4废SiC-Si3N4耐火砖主要化学成分分析结果
化学成分 <![CDATA[Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>]]> SiC <![CDATA[Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> <![CDATA[Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> C f_Si <![CDATA[Na<sub>2</sub>O]]> F
含量(％) 19.53 67.16 1.19 0.23 1.41 0.26 3.74 3.65
f_Si表示游离硅。
2、铝电解槽大修渣危害：
铝电解槽大修渣中的氟化物以NaF、CaF2和Na3AlF6的存在，其中NaF遇水溶解产生F-，危害性极大，CaF2在水中不溶解，基本无害，Na3AlF6的受热易分解为AlF3和NaF，有一定的危害。铝电解槽大修渣中的氰化物以NaCN和Na(FeCN6)存在，遇水溶解产生的CN-。并释放出剧毒HCN，少量就能致人中毒并在几秒钟内死亡(一般致人死亡的HCN量为0.05g)，有皮肤擦伤伤口进入血液或进入呼吸道均可使人中毒。据报道，铝电解槽大修渣中浸出液氟含量可达2800mg/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)，大大超过国家《危险废物鉴别标准一浸出毒性鉴别》标准要求(F-<50mg/L、CN-<1mg/L)，因此电解铝固体废弃物属工业危险废物。如不及时进行无害化处理，其危害将是长期的。
3、铝电解槽大修渣水泥窑协同无害化资源化处理技术原理
铝电解槽大修渣的主要成分是C、NaF、NaCN、Na3AlF6、AlF3、CaF2、Al2O3、SiO2、SiC、Si3N4等，在水泥窑高温和强CaO条件下将产生以下反应：
C+O2---CO2+热量
Na3AlF6+O2+Ca2+---NaO+AL2O3+CaF2(消除毒性)
F-+Ca2+---CaF2(消除毒性)
CN-+O2---CO2+N2(消除毒性)
SiC+O2---SiO2+CO2
Si3N4+O2---SiO2+NO2NO2+NH3---N2+H2O(氨气脱硝))
①铝电解槽大修渣中的炭块具有较好的发热量，平均发热量一般在2000kcal/kg左右，利用1吨铝电解槽大修渣相当于使用0.4吨发热量5000kcal/kg的煤炭，有利于节约水泥烧成用煤,实现节能降耗。
②铝电解槽大修渣中氟离子、NaO、Al2O3、SiO2等，氟离子被水泥窑中的CaO吸收成为CaF2，CaF2、NaO进入水泥窑内成为熟料矿化剂，Al2O3和SiO2是水泥熟料的基本成分，在窑内形成水泥熟料；其他重金属元素被固化水泥熟料晶格中，实现资源化利用。
③高温条件下，氰酸根离子将被氧化成CO2和N2，完全消除其毒性。氟离子被水泥窑中的CaO吸收成为CaF2，成为水泥熟料矿化剂，不会造成对环境的污染，实现无害化处置。
④碳化硅砖渣在水泥窑高温条件下将部分被氧化成SiO2水泥熟料主要组份，未被氧化的将进入熟料并成为水泥无害的混合材。
⑤针对大量处理造成NaO和CaF2可能过量，因而会造成水泥窑系统结皮堵塞等危害长期安全运行风险，也有可能对水泥质量造成不利影响，这时，可以采用旁路放风旁路燃烧方法处理铝电解槽大修渣，通过设置水泥窑旁路系统捕集部分NaO和CaF2，降低危害，从而拓展了水泥窑系统对铝电解槽大修渣的无害化处理能力。
相对现有技术，本发明具有如下优势：
本发明提供一种铝电解槽大修渣的处理系统及其处理方法，通过将铝电解槽大修渣破碎后与石灰固氟剂进行混合，混合物经过粉磨与选粉循环得到细粉在水泥窑中进行燃烧后，完全消除危害，使得铝电解大修槽完全失去毒性。整个处理系统在密封环境中，产生的废气基本为干燥气体，废气最后经过焚烧后排放，实现清洁排放且不会造成二次大气污染；产生的残渣用于水泥熟料，可有效进行二次利用，完全消除二次污染的风险，实现环境和生产安全。
本发明的处理系统，简单、可靠，采用现有的水泥窑系统，运行成本低，具有可持续性。本发明的处理系统在运用过程中，铝电解大修渣不会遇水产生挥发气体，热解产生的废气与固氟剂进行了反应，有效防止氟化物和氰化物二次污染；在处理系统在运用过程中，破碎过程废气采用密封罩和抽吸机进行处理，防止扩散，满足环保要求；采用辊压机进行粉磨前，加入石灰固氟剂可有效避免产生大量的HF，同时通过将选粉后的风送入废气处理系统消除有害气体和粉尘的危害，实现风的循环使用同时减少对外排放；物料焚烧在水泥窑高温碱性环境中煅烧，酸性氟化物被强碱性CaO中和形成熟料矿化剂进入熟料，完全消除了危害。氰化物在高温碱化煅烧中分解为无害的CO2和N2，完全失去毒性。
另外，本发明的处理系统还能有效分离出含冰晶石和耐火砖渣粉，通过高温蒸发渣粉中的酸性气体使其与高温热风中的碱性物质进行固化后，使得回收的含冰晶石和耐火砖渣粉能作为电解铝厂的原料使用，可有效实现二次利用，完全消除二次污染的风险。
附图说明
图1本发明实施例1的铝电解槽大修渣的处理系统的结构示意图；
图2本发明实施例2的铝电解槽大修渣的处理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种铝电解槽大修渣的处理系统，包括预处理站、粉磨站、水泥窑焚烧处理炉系统和废气处理系统；
所述废气处理系统包括第一抽吸机15、第二抽吸机28、第一袋收尘器14、第二袋收尘器27和窑尾废气处理系统35；第二抽吸机28与第一抽吸机15的出口气通过管道与喷煤管32的进气口连接；
所述预处理站内设置有汽车卸料坑11、板式喂料机12、颚式破碎机13、第一袋收尘器14、第一抽吸机15；所述板式喂料机12置于汽车卸料坑11底部与颚式破碎机13相连，用于破碎铝电解槽大修渣；所述汽车卸料坑11、板式喂料机12、颚式破碎机13均采用吸尘罩通过管道与第一袋收尘器14相连；所述第一抽吸机15的抽风口通过管道与第一袋收尘器14相连，所有废气经第一袋收尘器14处理后得到净化后作为喷煤系统一次风使用。鄂式破碎机13作为铝电解槽大修渣的粗碎设备，可以根据处理量要求选用定型设备；破碎作业为满足进入粉磨工序的进料粒径要求，由于采用辊压磨机22作为粉磨设备，进料粒度小于400mm，大于400mm的采用重锤冲击分裂，产品粒度小于25mm，破碎机产量30t/h，单班生产。
所述颚式破碎机13通过第一提升机16与碎料仓18连接；
所述预处理站外还设置有石灰仓19和计量喂料系统17，所述石灰仓19的出料口与计量喂料系统17的入口连接；所述计量喂料系统17的出口与第一提升机16的进料口相连；所述第一提升机16的出料口与碎料仓18的入口连接；
所述破碎后的碎粒状物料配入石灰仓19中的石灰粉后采用第一提升机16转入碎料仓18储存。
所述石灰仓19采用密闭钢板仓，仓底设有计量喂料系统。
所述粉磨站2包括第一喂料计量装置21、胶带输送机23a、打散分级机24、辊压磨机22、高效选粉机25和细粉仓26，
所述碎料仓18的出口与第一喂料计量装置21连接，所述第一喂料计量装置21的出口通过胶带输送机23a、第二提升机23与打散分级机24的物料进口连接，所述打散分级机24的粗粉出口经过稳流仓22a与辊压磨机22连接，所述辊压磨机22的物料出口与第二提升机23相连，构成循环粉磨；具体表现为：破碎后的铝电解槽大修渣从碎料仓18卸出用第一喂料计量装置21计量，并用胶带输送机23a输送到第二提升机23，物料经第二提升机23送到打散分级机24，打散分级机24的粗粉经过稳流仓22a后返回辊压磨机22粉磨，辊压磨机22出口与第二提升机23进料口相连，构成循环粉磨；
所述打散分级机24的气体出口与高效选粉机25的进料口连接，所述高效选粉机25的出料口一与稳流仓22a连接，所述高效选粉机25的出料口二与第二袋式收尘器27的进料口连接，所述第二袋式收尘器27的出料口与细粉仓26的进料口连接；所述稳流仓26和辊压磨机22的出气口经第二袋式收尘器27的出气口与第二抽吸机28连接；具体表现为：打散分级机24中的气体裹带粉体进入高效选粉机25继续选出的较粗粉经过稳流仓22a后回到辊压磨机22继续循环粉磨，达到要求的细粉通过第二袋式收尘器27全部收下储存于细粉仓26内；稳流仓22a和辊压磨机22中的气体经第二袋式收尘器27进入第二抽吸机28；所有气体采用第二抽吸机28抽取，大部分循环使用，少部分与预处理站的废气一起作为焚烧需要的喷煤系统一次风进入水泥焚烧窑炉内焚烧。粉磨站2的辊压磨机22为单传动辊压机，该辊压机工作压力大，能耗低，适用难磨的硬质物料，粉磨过程中不会产生过粉磨和高温现象而造成煤粉爆炸等风险；辊面经特殊处理后可以满足要求；进料粒度小于40mm，通过量为90t/h，产品中细度为100目的成品占比20％，粉磨站的产量大于8t/h，系统电耗小于30kwh/t，单班生产。
所述水泥窑焚处理炉包括喂料计量机31、喷煤管32、水泥预热分解炉系统33、水泥窑34；所述细粉仓26的出料口经喂料计量机31与喷煤管32的进料口连接，所述喷煤管32的出料口与水泥窑预热分解炉系统33的窑尾烟室连接；所述窑尾烟室的出气口与五级预热分解炉36和水泥窑废气处理系统35连接，所述窑尾烟室的出料口与水泥窑34连接；具体表现为：铝电解槽大修渣通过粉磨后的细粉从细粉仓26流出后继续采用喂料计量机31计量喂料，再用喷煤管32气力喷入水泥窑预热分解炉系统33的窑尾烟室在950℃高温强碱性条件下焚烧。经焚烧后气体进入五级预热分解炉36和水泥窑废气处理系统35处理后洁净无害排放，灰烬进入水泥窑34内烧成熟料。
运用本实施例的铝电解槽大修渣的处理系统进行处理，具体包括如下步骤：
步骤1)：来自电解铝厂的废品仓储库的铝电解槽大修渣，经运输车辆运输至预处理站，在运输过程中采用雨布遮盖，防止运输过程中物料和粉尘泄漏和挥散；到达预处理站后，直接将铝电解槽大修渣卸入汽车卸料坑内，汽车卸料坑设置在密封装置内，卸料时，密封装置的自动门打开，车辆进入，卸料完成后自动门关闭；卸料完成后物料通过板式喂料机作用进入颚式破碎机，颚式破碎机对物料进行破碎，破碎后的物料的粒径小于40mm，破碎后，在第一抽吸机作用下密封装置内形成微负压状态，并将气体抽入第一袋收尘器内，气体经第一袋收尘器进行处理后作为喷煤系统一次风使用；铝电解槽大修渣与石灰固氟剂二者的比例由铝电解大修渣的特征决定。破碎工段，物料基本为块状和粒状，粉尘漂浮不大，有害气体的挥发可能性较低。为此，对车料卸料采取密封装置密封防止扩散，实现有组织排放，并设置第一抽吸机与第一袋收尘器连接可以满足环保要求。
步骤2)：步骤1)破碎后的物料通过计量喂料系统加入石灰固氟剂进行混合后经第一提升机作用进入碎料仓，从碎料仓进入喂料计量装置，计量后经过胶带输送机输送到第二提升机进而送入打散分级机24进行打散分级，分出的粗粉进行粉磨，分出的细粉进入高效选粉机进行再次选粉；选出的达到要求的较细粉通过气体进入第二袋式收尘器经分离后进入细粉仓，选出的较粗粉进入辊压磨机继续进行粉磨，进一步将物料粉碎，产生大量可能有HF挥发，为此在步骤1)破碎的原料中添加CaO固氟，使可能挥发的HF和CaO反应生成CaF2，同时经过旋风分离基本消除了有害气体和粉尘的危害；粉磨过程用风基本实现循环使用，减少对外排放；选粉后的风经第二抽吸机抽取后作为喷煤系统一次风送入水泥焚烧窑炉进行焚烧。
步骤3)：将细粉从细粉仓流出进行计量后喷入窑尾烟室进行燃烧，燃烧所需的风来自第一抽吸机和第二抽吸机抽出的气体，减少废气排放；燃烧过程的温度大于900℃；或者将细粉与煤粉混合后作为分解炉燃烧的尾煤使用，其中细粉与煤粉的混合比例为1～2:5～10；燃烧过程中部分未燃烧的细粉或其他物质直接落入回转窑内继续煅烧，煅烧后的灰烬作为水泥熟料使用。高温燃烧在水泥窑中能够有效清除HF和HCN等有毒气体。
步骤4)：步骤3)燃烧后的气体进入五级预热分解炉进行强碱(水泥窑系统的氧化钙)固氟后形成的物料和水泥窑系统中的生料粉一起进入水泥窑内煅烧；
步骤5)：步骤4)煅烧后的气体经窑尾废气处理系统处理后实现清洁排放；所述步骤3)和步骤4)燃烧后的残渣用于水泥熟料。焚烧工段，物料焚烧在水泥窑高温碱性环境中煅烧，酸性氟化物被强碱性CaO中和形成熟料矿化剂进入熟料，完全消除了危害。氰化物在高温碱化煅烧中分解为无害的CO2和N2，完全失去毒性。
实施例2
如图2所示，本发明提供一种铝电解槽大修渣的处理系统，包括预处理站、粉磨站、水泥窑焚烧处理炉系统、废气处理系统和除HF系统；
所述废气处理系统包括第一抽吸机15、第二抽吸机28、第一袋收尘器14、第二袋收尘器27和窑尾废气处理系统35；第二抽吸机28与第一抽吸机15的出口气通过管道与喷煤管32的进气口连接；
所述除HF系统包括重粉仓41、立式蒸发机44、旋风收尘器46和循环风机47；
所述预处理站内设置有汽车卸料坑11、板式喂料机12、颚式破碎机13、第一袋收尘器14、第一抽吸机15；所述板式喂料机12置于汽车卸料坑11底部与颚式破碎机13相连，用于破碎铝电解槽大修渣；所述破碎机受料坑11和板式喂料机12、颚式破碎机13均采用吸尘罩通过管道与第一袋收尘器14相连；所述第一抽吸机15的抽风口与第一袋收尘器14相连，所有废气经第一袋收尘器14处理后得到净化后作为喷煤系统一次风使用。鄂式破碎机13作为铝电解槽大修渣的粗碎设备，可以根据处理量要求选用定型设备；破碎作业为满足进入粉磨工序的进料粒径要求，由于采用辊压磨机22作为粉磨设备，进料粒度小于400mm，大于400mm的采用重锤冲击分裂，产品粒度小于25mm，破碎机产量30t/h，单班生产。
所述颚式破碎机13通过第一提升机16与碎料仓18连接；所述预处理站外还设置有石灰仓19和计量喂料系统17，所述石灰仓19的出料口与计量喂料系统17的入口连接；所述计量喂料系统17的出口与第一提升机16的进料口相连；所述第一提升机16的出料口与碎料仓18的入口连接；
所述破碎后的碎粒状物料配入石灰仓19中的石灰粉后采用第一提升机16转入碎料仓18储存。
所述石灰仓19采用密闭钢板仓，仓底设有计量喂料系统。
所述粉磨站包括第一喂料计量装置21、胶带输送机23a、打散分级机24、辊压磨机22、三分离选粉机25a和细粉仓26，
所述第一喂料计量装置21的出口通过胶带输送机23a、第四提升机23c、稳流仓22a与辊压磨机22连接，所述辊压磨机22的物料出口经第三提升机23b与打散分级机24的物料进口相连，所述打散分级机24的粗粉出口经第四提升机23c、稳流仓22a与辊压磨机22的物料进口连接，构成循环粉磨；具体表现为：破碎后的铝电解槽大修渣从碎料仓18卸出用第一喂料计量装置21计量，并用胶带输送机23a输送到第四提升机23c，物料通过第四提升机23c作用经过稳流仓22a后进入辊压磨机22粉磨，辊压磨机22的物料经第三提升机23b提升至打散分级机24，打散分级机24中粗粉经第四提升机23c、稳流仓22a进入辊压磨机22粉磨，构成循环粉磨；
所述打散分级机24的气体出口与三分离选粉机25a的气体进口连接，所述三分离选粉机25a的粗粉出口经稳流仓22a与辊压磨机22的物料进口连接；所述三分离选粉机25a的轻粉出口与第二袋式收尘器27的进料口连接，所述第二袋式收尘器27的出料口与细粉仓26的进料口连接；所述三分离选粉机25的重粉出口与重粉仓41的进料口连接；所述稳流仓22a和辊压磨机22的出气口经第二袋式收尘器27的出气口与第二抽吸机28连接；具体表现为：打散分级机24中的气体裹带粉体进入三分离选粉机25a继续选出的较粗粉经过稳流仓22a后回到辊压磨机22继续循环粉磨，达到要求的细粉利用重力分选出含冰晶石和耐火砖渣粉的重粉与含碳素的轻粉，含碳素的轻粉通过第二袋式收尘器27全部收下储存于细粉仓26内，含冰晶石和耐火砖渣粉的重粉从三分离选粉机25的出口进入重粉仓41；稳流仓22a和辊压磨机22中的气体经第二袋式收尘器27进入第二抽吸机28；所有气体采用第二抽吸机28抽取，大部分循环使用，少部分与预处理站的废气一起作为焚烧需要的喷煤系统一次风进入水泥焚烧窑炉内焚烧。粉磨站2的辊压磨机22为单传动辊压机，该辊压机工作压力大，能耗低，适用难磨的硬质物料，粉磨过程中不会产生过粉磨和高温现象而造成煤粉爆炸等风险；辊面经特殊处理后可以满足要求；进料粒度小于40mm，通过量为90t/h，产品中细度为100目的成品占比20％，粉磨站的产量大于8t/h，系统电耗小于30kwh/t，单班生产。
所述废气处理系统包括第一抽吸机15、第二抽吸机28、第一袋收尘器14、第二袋收尘器27和窑尾废气处理系统35；
所述水泥窑焚处理炉包括计量喂料装置31、喷煤管32、水泥预热分解炉系统33、水泥窑34；所述细粉仓26的出料口经喂料计量机31与喷煤管32的进料口连接，所述喷煤管32的出料口与水泥窑预热分解炉系统33的窑尾烟室连接；所述窑尾烟室的出气口与五级预热分解炉36和水泥窑废气处理系统35连接，所述窑尾烟室的出料口与水泥窑34连接；具体表现为：含碳素的轻粉从细粉仓26流出后继续采用喂料计量机31计量喂料，再用喷煤管32气力喷入水泥窑预热分解炉系统33的窑尾烟室在950℃高温强碱性条件下焚烧。经焚烧后气体进入五级预热分解炉36和水泥窑废气处理系统35处理后洁净无害排放，灰烬进入水泥窑34内烧成熟料。
所述除HF系统包括重粉仓41、立式蒸发机44、旋风收尘器46和循环风机47；所述除HF系统通过将重质量的含冰晶石和耐火砖渣粉高温脱除HF后有效得到回收，不仅可以消除大修渣带入水泥窑的可能过量K、Na、F等元素的危害，而且回收了有用的冰晶石和碳化硅材料，实现循环利用。该系统及方法尤其适用于要求处置量大的项目。
所述重粉仓41的仓底设置有第二喂料计量装置42，所述重粉仓41的出料口经第二喂料计量装置、第五提升机43与立式蒸发机44进料口相连，立式蒸发机44出料口与渣粉回收仓45进料口相连；所述立式蒸发机44的热风进口与从窑尾烟室引出的热风管及循环风机47的出风口相连，立式蒸发机44的热风出口与旋风收尘器46进风口相连，旋风收尘器46的出风口与循环风机47的进风口相连，旋风收尘器46出料口与水泥窑系统C5下料管相连，所述下料管与水泥窑连接。具体表现为：含冰晶石和耐火砖渣粉的重粉经过计量后提升至立式蒸发机44，立式蒸发机44高温清除含冰晶石和耐火砖渣粉的重粉中的HF和HCN，这些强酸性气体与从窑尾烟室进入的热风的CaO固化为CaF2和CaCN2，经热风包裹携带颗粒进入旋风收尘器46，旋风收尘器46收集颗粒，气体进入循环风机47；颗粒进入窑尾五级旋风预热器下料管，从而进入水泥窑34煅烧。
所述循环风机47的出风口一部分与立式蒸发机44进风口及从窑尾烟室引出的热风管相连，一部分与排风机48进风口相连。排风机48出风口与水泥窑预热分解炉系统33的三次风管相连。
运用本实施例的铝电解槽大修渣的处理系统进行处理，具体包括如下步骤：
步骤1)：来自电解铝厂的废品仓储库的铝电解槽大修渣，经运输车辆运输至预处理站，在运输过程中采用雨布遮盖，防止运输过程中物料和粉尘泄漏和挥散；到达预处理站后，直接将铝电解槽大修渣卸入汽车卸料坑内，汽车卸料坑设置在密封装置内，卸料时，密封装置的自动门打开，车辆进入，卸料完成后自动门关闭；卸料完成后物料通过板式喂料机作用进入颚式破碎机，颚式破碎机对物料进行破碎，破碎后的物料的粒径小于40mm，破碎后，在第一抽吸机作用下密封装置内形成微负压状态，并将气体抽入第一袋收尘器内，气体经第一袋收尘器进行处理后作为喷煤系统一次风使用；铝电解槽大修渣与石灰固氟剂二者的比例由铝电解大修渣的特征决定。破碎工段，物料基本为块状和粒状，粉尘漂浮不大，有害气体的挥发可能性较低。为此，对车料卸料采取密封装置密封防止扩散，实现有组织排放，并设置第一抽吸机与第一袋收尘器连接可以满足环保要求。
步骤2)：步骤1)破碎后的物料通过计量喂料系统加入石灰固氟剂进行混合后经第一提升机作用进入碎料仓，从碎料仓进入喂料计量装置，计量后经过胶带输送机输送到第二提升机进而送入打散分级机24进行打散分级，分出的粗粉进行粉磨，分出的细粉进入三分离选粉机进行再次选粉；选出的较粗粉和达到要求的较细粉，较细粉利用重力分选出轻质量的碳粉、及较重质量的碳化硅耐火砖粉和含有冰晶石的其他废渣混合粉料；轻质量的碳粉通过气体进入第二袋式收尘器经分离后进入细粉仓，较重质量的碳化硅耐火砖粉和含有冰晶石的其他废渣混合粉料进入重粉仓，选出的较粗粉进入辊压磨机继续进行粉磨，进一步将物料粉碎，产生大量可能有HF挥发，为此在步骤1)破碎的原料中添加CaO固氟，使可能挥发的HF和CaO反应生成CaF2，同时经过旋风分离基本消除了有害气体和粉尘的危害；粉磨过程用风基本实现循环使用，减少对外排放；选粉后的风经第二抽吸机抽取后作为喷煤系统一次风送入水泥焚烧窑炉进行焚烧。
步骤3)：将轻质量的碳粉从细粉仓流出进行计量后喷入窑尾烟室进行燃烧，燃烧所需的风来自第一抽吸机和第二抽吸机抽出的气体，减少废气排放；燃烧过程的温度大于900℃；或者将碳粉与煤粉混合后作为分解炉燃烧的尾煤使用，其中碳粉与煤粉的混合比例为1～2:5～10；燃烧过程中部分未燃烧的碳粉或其他物质直接落入回转窑内继续煅烧，煅烧后的灰烬作为水泥熟料使用。高温燃烧在水泥窑中能够有效清除HF和HCN等有毒气体。
步骤4)将碳化硅耐火砖粉和和含有冰晶石的其他废渣混合粉料送入立式蒸发机蒸发，产生的强酸性气体与进入立式蒸发机的高温烟气反应固化成颗粒，颗粒通过热风包裹携带进入旋风收尘器分离后进入窑尾烟室煅烧，立式蒸发机中剩余的混合粉料返回电解铝厂作为电解槽原料使用；
步骤5)：步骤3)燃烧后的气体和步骤4)经旋风收尘器分离的气体进入五级预热分解炉(1000℃以上)进行强碱(水泥窑系统的氧化钙)固氟后形成的物料和水泥窑系统中的生料粉一起进入水泥窑内煅烧；
步骤6)：步骤5)煅烧后的气体经窑尾废气处理系统处理后实现清洁排放；所述步骤3)、步骤4)和步骤5)燃烧后的残渣用于水泥熟料。焚烧工段，物料焚烧在水泥窑高温碱性环境中煅烧，酸性氟化物被强碱性CaO中和形成熟料矿化剂进入熟料，完全消除了危害。氰化物在高温碱化煅烧中分解为无害的CO2和N2，完全失去毒性。
生产过程中所有设备选用抽吸机集中抽风处理，确保清洁生产；同时因为所有处理系统废气基本为干燥气体，不含过量水分和化学物质，可以对各处理后的尾气实行循环利用，即预处理站的废气、粉磨系统废气进入焚烧系统，从而基本不会增加废气排放，不会造成大气污染。
本发明的铝电解槽大修渣的处理系统运用水泥窑系统进行处理，可有效降低生产成本同时对水泥窑无影响，且实现无害化处理，工艺简单可靠，铝电解槽大修渣的有害成分氟化物在高温强碱性的水泥窑内形成CaF2而成为熟料，进而烧成有益的矿化剂，被固化于水泥熟料中；少量的氰化物在高温时氧化为无害的CO2和N2，真正实现了无害化处理。
而有发热量的炭块经粉磨成细粉后在高温下燃烧放热并形成无害的气体，热量被回收于水泥烧成系统成为熟料烧成热量，从而节约煤耗，降低了处置成本；灰烬融入水泥熟料，真正实现了固体废物的循环利用。
采用循环用风，减少了外排气体量，同时设置袋收尘器作为高效除尘设备，采用强碱吸收氟化物，不会造成有害气体增量排放，没有增加大气污染和产生二次污染的可能。
本发明处理系统投资小，经济效益好，具有很好的持续性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铝电解槽大修渣的处理方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1)：卸入汽车卸料坑内的铝电解槽大修渣通过板式喂料机进入颚式破碎机，颚式破碎机对物料进行破碎，破碎后在第一抽吸机作用下密封装置内形成微负压状态，并将气体抽入第一袋收尘器内，气体经第一袋收尘器处理、第一抽吸机抽取后作为喷煤系统一次风使用；
步骤2)：步骤1)破碎后的物料通过计量喂料系统加入石灰固氟剂进行混合后经第一提升机作用进入碎料仓，计量后经过胶带输送机输送到第二提升机进而送入打散分级机进行打散分级，分出的粗粉进行粉磨，分出的细粉进入细粉仓；选粉后的风经第二抽吸机抽取后作为喷煤系统一次风使用；
步骤3)：将从细粉仓流出的粉体进行计量后喷入窑尾烟室进行燃烧，燃烧所需的风来自第一抽吸机和第二抽吸机抽出的气体；
步骤4)：步骤3)燃烧后的气体进入五级预热分解炉进行强碱固氟后形成的物料和水泥窑系统中的生料粉一起进入水泥窑内煅烧；
步骤5)：步骤4)煅烧后的气体经窑尾废气处理系统处理后实现清洁排放；所述步骤3)和步骤4)燃烧后的残渣用于水泥熟料。
2.根据权利要求1所述的铝电解槽大修渣的处理方法，其特征在于，所述步骤2)中细粉进入高效选粉机进行再次选粉；选出的达到要求的较细粉通过气体进入第二袋式收尘器经分离后进入细粉仓，选出的较粗粉进入辊压磨机继续进行粉磨。
3.根据权利要求1所述的铝电解槽大修渣的处理方法，其特征在于，所述步骤2)中细粉进入三分离选粉机进行再次选粉；选出的较粗粉和达到要求的较细粉，较细粉利用重力分选出轻质量的碳粉及较重质量的碳化硅耐火砖粉和含有冰晶石的其他废渣混合粉料；轻质量的碳粉通过气体进入第二袋式收尘器经分离后进入细粉仓，较重质量的碳化硅耐火砖粉和含有冰晶石的其他废渣混合粉料进入重粉仓，选出的较粗粉进入辊压磨机继续进行粉磨。
4.根据权利要求2或3所述的铝电解槽大修渣的处理方法，其特征在于，进入所述细粉仓的粉体与煤粉混合后作为分解炉燃烧的尾煤使用；所述粉体与煤粉的混合比例为1～2:5～10。
5.根据权利要求1所述的铝电解槽大修渣的处理方法，其特征在于，所述步骤3)中燃烧过程中部分未燃烧的细粉直接落入回转窑内继续煅烧。
6.根据权利要求3所述的铝电解槽大修渣的处理方法，其特征在于，从重粉仓出来的所述较重质量的碳化硅耐火砖粉和含有冰晶石的其他废渣混合粉料送入立式蒸发机进行高温蒸发，产生的强酸性气体与进入立式蒸发机的高温烟气反应固化成颗粒，颗粒通过热风包裹携带进入旋风收尘器分离后进入窑尾烟室煅烧，立式蒸发机中剩余的混合粉料返回电解铝厂作为电解槽原料使用。
7.根据权利要求6所述的铝电解槽大修渣的处理方法，其特征在于，所述步骤4)中进入五级预热分解炉的气体还包括经旋风收尘器分离的气体。
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