CN108050848B - 一种高温连续电煅炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环保设备技术领域，尤其涉及一种高温连续电煅炉。本发明提供的高温连续电煅炉，包括炉体、进料系统、出料系统、冷却系统、熔液处理‑回收系统及废气处理‑排放系统；炉体的上端设有可升降的正电极，下端设有负电极，且炉体的炉膛内壁包括至少两层绝缘碳复合材料层，具有优良的抗高温碱和高温氟化盐腐蚀窜蚀性能，且因其电阻率高，不会引发串电或串弧现象；相邻两层绝缘碳复合材料层采用错缝镶粘方式固定连接，连接牢固且密封效果好；电煅炉将铝电解废阴极炭块从进料系统自炉顶加入炉体内煅烧，煅烧后经过冷却系统冷却，并通过出料系统排出炉体，电煅炉产生的高温熔融液及气体分别进入熔液处理‑回收系统及废气处理‑排放系统处理。

Description

一种高温连续电煅炉

技术领域

本发明涉及环保设备技术领域，尤其涉及一种高温连续电煅炉。

背景技术

铝电解废阴极属于危险固体废弃物，其中含有20-30％的以氟化钠为主的氟化物、约2-5％的碱和金属钠、约0.1％的氰化物、约65-75％的石墨化质碳素以及少量的Al、Si、Ca、Fe、K、Li杂质，其中氰化物为剧毒物、氟化钠为有毒物，且二者均溶于水，若处置不当，会给环境和人体健康造成严重的危害。

依据氟化物的熔点和沸点较低、碳的熔点和沸点却很高、而氰化物受热被氧化分解这一物理化学特性，众多单位和科研人员，对铝电解废阴极无害化处理和资源化利用的高温法及其高温炉进行了大量研究，其中有间歇式高温炉和连续式高温炉。

现有的连续式高温电煅炉或连续式高温电弧炉或连续式高温石墨化炉，主要用于煅后焦生产增碳剂方向，如果应用于高温法处置铝电解废阴极，则存有如下致命缺陷：

1、其炉体、炉膛、炉盖及烟道极易被高温氟化盐和碱的熔融液(或蒸气)所腐蚀窜蚀，导致穿膛倒塌；

2、炉底的炉膛内设有水介质冷却器，在煅后焦增碳剂实际生产中因炉膛内置水冷器漏水而引起高温炉爆炸事故时有发生，其安全隐患极大；

3、对电极缺少有效保护，炉膛不隔氧，石墨正电极易被氧化腐蚀、断头、掉块，堵塞下料通道；设在炉膛中部的石墨负电极被氧化腐蚀的程度也较大，另外负电极横向引出的石墨方柱也缺少有效保护、易断裂、寿命只有7-12个月；

4、普通水平布置的石墨方柱电极对或普通竖向布置的石墨圆柱电极对，其形成的电场较小(不能全辐射物料)、温度不均偏低；

5、普通圆柱形正电极与水平放置的环形中空负电极构成的以废阴极物料电阻发热为主的电场系薄而窄的“类似伞头形”的电场，伞头下部因负极中空不能有效形成电阻发热的电场，致使热能和炉温偏低，用产能为每小时600kg增碳剂的环形中空负电极连续石墨化电弧炉进行电煅处理铝电解废阴极物料，按每小时200kg废阴极投料，试验所得碳素产品的固定碳含量也不足89％，所得氟化盐与碱及AlSiFeCa等杂质共存，不能返回到铝电解工艺中使用；

上述现有高温炉所存在的问题，严重限制了铝电解废阴极无害化处理和资源化利用高温法的产业化实施。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明的目的是在于提供一种结构简单、安全可靠、温度稳定、抗高温碱和高温氟化盐腐蚀窜蚀性能优良、利于实现高温法处置铝电解废阴极产业化实施的高温连续电煅炉。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高温连续电煅炉，包括炉体、进料系统、出料系统、冷却系统、熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统；所述炉体的上端设有可升降的正电极，下端设有负电极，且所述炉体的炉膛内壁包括至少两层绝缘碳复合材料层，相邻两层绝缘碳复合材料层采用错缝镶粘方式固定连接；所述电煅炉将铝电解废阴极炭块从所述进料系统自炉顶加入所述炉体内煅烧，煅烧后经过所述冷却系统冷却，并通过所述出料系统排出所述炉体，所述电煅炉产生的高温熔融液及气体分别进入所述熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统处理。

其中，所述正电极为下端设成锥形头的圆柱石墨电极，所述负电极为上端设有凹锥头且呈斜镂空设置的圆柱石墨电极，所述正电极的锥形头正对所述负电极的凹锥头设置且所述负电极的直径大于所述正电极的直径，所述正电极与负电极构成一个类“圆墩”形的电场。

其中，所述炉体的顶部设有环形进料口，所述正电极的外表面设有绝缘护套，所述正电极通过所述绝缘护套与所述环形进料口及炉体的炉壳连接；所述负电极的底部连接有伸出所述炉体外的石墨方柱，所述石墨方柱的外表面设有保护套件，所述保护套件包括由内至外依次串联设置的绝缘炭质护套、绝缘耐火质护套、绝缘保温质护套及绝缘冷却护套。

其中，所述炉体的上端设有电动捣料器，所述电动捣料器包括至少三根可升降的捣料棒，多根所述捣料棒围绕所述正电极的绝缘护套设置，每根所述捣料棒的捣料端均设有至少一个捣料头；所述捣料棒包括绝缘碳、莫来石、B4C、刚玉、镁砂、氮化铝、Mg-C、铬刚玉或Mg-Zr棒。

其中，所述炉体的炉膛自上而下依次设为大直径圆筒形炉腔、大直径倒置圆台形炉腔、长圆筒形炉腔、断环扇形外冷却下料腔、小直径倒置圆台形外冷却下料腔；所述大直径圆筒形炉腔的上部外侧一周为烟气溢出负压空腔区，所述大直径圆筒形炉腔的下部与大直径倒置圆台形炉腔的中部构成所述电煅炉的次高温区，所述大直径倒置圆台形炉腔的中部与长圆筒形炉腔的上部构成所述电煅炉的高温区，所述长圆筒形炉腔构成所述电煅炉的保温区，所述断环扇形外冷却下料腔及小直径倒置圆台形外冷却下料腔构成所述电煅炉的冷却区；所述电煅炉的高温区从炉膛内壁的绝缘碳复合材料层到外炉壳之间依次设有至少2层绝缘碳防腐材料层、至少2层耐火蓄热材料层及至少2层保温材料层；所述绝缘碳防腐材料层、耐火蓄热材料层及保温材料层均为错缝镶粘构成一个闭缝隔氧防窜蚀的整体。

其中，所述冷却系统包括竖向设置的断环双扇形下料腔，所述断环双扇形下料腔的上端通过筒腔转环腔的圆锥头料腔转变器与所述长圆筒形炉腔的下端连接，所述断环双扇形下料腔的下端设有小直径倒置圆台形下料腔；所述断环双扇形下料腔的外周分别包覆有双侧断开的外置热交换冷却器，且所述小直径倒置圆台形下料腔的外周也设有外置热交换冷却器。

其中，所述炉体包括炉盖，所述炉盖与所述炉体炉膛的衔接部设有炉内环形烟气通道，所述炉内环形烟道具有向外开口及多个向内开口，所述向外开口的内径大于所述向内开口的内径且所述向外开口的底面低于所述向内开口的底面；所述炉内环形烟道通过所述向外开口分别与所述熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统连接。

其中，所述熔液处理-回收系统包括均沿着所述向外开口的出口方向依次设置的杂质AlSiFeCa熔融液收集器及氟化盐碱熔融液收集器，所述AlSiFeCa熔融液收集器及氟化盐碱熔融液收集器的内壁均由绝缘碳或石墨构成无缝内胆，所述内胆的外侧从内至外依次设有耐火层、电加热源及耐火保温层；所述AlSiFeCa熔融液收集器及氟化盐碱熔融液收集器的底部均设有卧S形出料口。

其中，所述废气处理-排放系统包括沿着所述向外开口的出口方向依次设置的烟气冷却与粉尘沉降器、布袋除尘器、除硝装置、耐腐引风机及烟囱。

其中，所述熔液处理-回收系统还包括氟化盐纯化装置，所述氟化盐纯化装置的进口端分别与所述氟化盐碱熔融液收集器、烟气冷却与粉尘沉降器及布袋除尘器连接，出口端与所述烟囱连接。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供了一种高温连续电煅炉，包括炉体、进料系统、出料系统、冷却系统、熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统；炉体的上端设有可升降的圆锥头石墨正电极，下端设有凹锥头斜镂空石墨负电极，可形成类“圆墩”形的大电场，且炉体的炉膛内壁包括至少两层绝缘碳复合材料层，相邻两层绝缘碳复合材料层采用错缝镶粘方式固定连接，连接牢固且密封效果好；电煅炉将铝电解废阴极炭块从进料系统自炉顶加入炉体内煅烧，煅烧后经过外置冷却系统冷却，并通过出料系统排出炉体，电煅炉产生的高温熔融液体及气体分别进入熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统处理。采用本申请提供的电煅炉，结构简单，设计合理，通过在炉体的炉膛内壁包括至少两层绝缘碳复合材料层，使得电煅炉具有优良的抗高温碱和高温氟化盐腐蚀窜蚀性能，可安全适应高温法处理铝电解废阴极时的高碱高氟化盐气氛；而且绝缘碳复合材料的电阻率高于物料的电阻率、尤其远高于石墨电极对的电阻率，不会引发串电或串弧现象，安全性好；另外，通过设有熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统，能将杂质AlSiFeCa熔融液分离，同时将收集的氟化盐碱进行化学纯化或水溶洗涤纯化，可获得直接回用到铝电解工艺的高纯电解质产品，实现无污染排放，最终以利于实现高温法无害化资源化处置铝电解废阴极的产业化实施。

附图说明

图1是本发明实施例一的高温连续电煅炉的炉体结构示意图；

图2是本发明实施例一的高温连续电煅炉的整体结构示意图；

图3是本发明实施例一的高温连续电煅炉的炉盖结构示意图；

图4是本发明实施例二的高温连续电煅炉的炉体结构示意图。

图中：1：正电极；2：负电极；3：石墨方柱；4：保护套件；5：向外开口；6：杂质AlSiFeCa熔融液收集器；7：氟化盐碱熔融液收集器；8：电加热源；9：卧S形出料口；10：保温材料层；11：耐火蓄热材料层；12：绝缘碳防腐材料层；13：向内开口；14：绝缘护套；15：捣料棒；16：闭气入料阀；17：电场；18：圆锥头料腔转变器；19：断环双扇形下料腔；20：外置热交换冷却器；21：圆环断口；22：闭气碳素卸料阀；23：导热耐磨材料层；24：炉体；25：烟气冷却与粉尘沉降器；26：布袋除尘器；27：除硝装置；28：耐腐引风机；29：烟囱；30：氟化盐纯化装置；31：第二层通长绝缘碳复合砖；32：第一层通长绝缘碳复合砖；33：闭缝镶粘；34：闭缝错缝镶粘；35：错缝粘；36：向下引出负电极的石墨方柱；37：环形进料口。

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做出创造性劳动的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。

实施例一

如图1至图3所示，本发明实施例提供一种高温连续电煅炉，包括炉体24、进料系统、出料系统、冷却系统、熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统；炉体24的上端设有可升降的正电极1，以便于有效调节正电极1与负电极2的间距；下端设有负电极2，且炉体24的炉膛内壁包括至少两层绝缘碳复合材料层，相邻两层绝缘碳复合材料层采用错缝镶粘方式固定连接；电煅炉将铝电解废阴极炭块从进料系统自炉顶加入炉体24内煅烧，煅烧后经过冷却系统冷却，并通过出料系统排出炉体24，电煅炉产生的高温熔融液及气体分别进入熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统处理。

其中，所述镶粘包括预留预制的镶槽及与镶槽相匹配的榫头(也可以是预留的镶孔与预制的匹配镶条)及碳质粘接剂，相邻两个绝缘碳复合材料层中的一个设有镶槽，另一个设有榫头，通过镶槽与榫头卡接，且可在两个绝缘碳复合材料层的相对面涂覆有碳质粘接剂，以实现两个绝缘碳复合材料层的固定连接。或者，相邻两个绝缘碳复合材料层中的一个设有镶孔，另一个设有镶条，通过镶孔与镶条卡接，且可在两个绝缘碳复合材料层的相对面涂覆有碳质粘接剂，以实现两个绝缘碳复合材料层的固定连接。具体地，可通过实际实施条件来选择上述其中之一的连接方式。

另外还需说明的是：绝缘碳复合材料层为由多块绝缘碳复合砖堆砌而成，错缝指的是相邻两层的绝缘碳复合材料层中对应的两个绝缘碳复合砖要错开缝子，不要通缝，以保证固定连接效果；且每层绝缘碳复合材料层中的绝缘碳复合砖需满足闭缝的条件。

具体地，在本实施例中，高温连续电煅炉包括炉体24，炉体24的顶部设有进料系统，炉体24的底部设有出料系统，进料系统包括进料口及设于进料口处的闭气入料阀16；出料系统包括出料口及设于出料口处的闭气碳素卸料阀22，如此，由闭气、负压抽气和绝缘碳复合材料层形成隔氧系统，防止正电极1被氧化腐蚀，进而防止产生断头、掉块及堵塞下料通道的现象，利于确保铝电解废阴极炭块高温煅烧作业的顺利进行。

采用本申请提供的电煅炉，结构简单，设计合理，通过在炉体24的炉膛内壁包括至少两层绝缘碳复合材料层，使得电煅炉具有优良的抗高温碱和高温氟化盐腐蚀窜蚀性能，可安全适应高温法处理铝电解废阴极时的高碱高氟化盐气氛；优选的，绝缘碳复合材料选用电阻率为0.01-200Ω·M、固定碳含量为55％-99％的材料，如此绝缘碳复合材料的电阻率高于物料的电阻率、尤其远高于石墨电极对的电阻率，不会引发串电或串弧现象，安全性好；另外，通过设有熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统，能将收集的氟化盐碱进行化学纯化或水溶洗涤纯化，可获得直接回用到铝电解工艺的高纯电解质产品，同时实现无污染排放，最终以利于实现高温法产业化实施。

优选的，正电极1为下端设成锥形头的圆柱石墨电极，负电极2为上端设有凹锥头且呈斜镂空设置的圆柱石墨电极，正电极1的锥形头正对负电极2的凹锥头设置且负电极2的直径大于正电极1的直径，正电极1与负电极2构成一个类“圆墩”形的电场17。其中，上下均以图1中的图示方向为准，具体地，正电极1的下端指的是靠近负电极2的端部，相应的，负电极2的上端指的是靠近正电极1的端部。

具体地，在本实施例中，正电极1穿过炉体24的炉盖中心位置，且正电极1下端的锥形头正对负电极2的凹锥头设置，使得锥形头圆柱石墨正电极1和凹锥头斜镂空圆柱石墨负电极2构成的类“圆墩”大电场17。其中，圆柱形石墨负电极2为“类八字斜镂空”，“类八字斜镂空”为对称的相互断开的扇形斜镂空，且凹锥头呈类V字型或呈凹倒圆台。正电极1锥形头的锥面与负电极2“类V字凹锥头”(或凹倒圆台)的凹斜面相互平行且等间距，并以废阴极物料电阻发热为主以物料间隙电弧发热为辅构成类“圆墩”形的大电场17。

进一步地，凹锥头斜镂空圆柱石墨负电极2的直径大于锥形头圆柱石墨正电极1的直径，正、负电极2的间距采用传统的升降阳极法进行调节，使得正、负电极2的间距小于正电极1与负电极2上部炉膛内壁(含斜壁和立壁)之间的间距，以保证炉膛高温区域更大、温度更稳定，更有利于废阴极中大量高熔点高沸点杂质及氟化盐的快速高效气化分离及碳素产品高品质的保障。

进一步地，炉体24的顶部设有环形进料口37，环形进料口37设于炉体24的炉盖中心位置，正电极1的外表面设有绝缘护套14，正电极1通过绝缘护套14与环形进料口37及炉体24的炉壳连接；负电极2的底部连接有伸出炉体24外的石墨方柱3，石墨方柱3的外表面设有保护套件4，保护套件4包括由内至外依次串联设置的绝缘炭质护套、绝缘耐火质护套、绝缘保温质护套及绝缘冷却护套。

在本实施例中，正电极1的外表面设有与炉体24的炉壳之间形成电绝缘的绝缘护套14，炉体24上设有环形进料口37，正电极1通过绝缘护套14与环形进料口37及炉体24的炉壳绝缘连接，并且位于炉体24炉膛内的正电极1全部被物料自然堆埋保护；从负电极2横向引出的石墨方柱3被包括由内至外依次串联设置的绝缘炭质护套、绝缘耐火质护套、绝缘保温质护套及绝缘冷却护套的保护套件4所保护。其中，由内至外指的是从炉体24的炉中心指向炉壁的方向。

由此，绝缘护套14、围绕正电极1绝缘护套14设置的环形入料装置、炉膛内物料自然堆埋正电极1，构成对正电极1的完整保护，由耐火、保温、绝缘冷却依次设置的护套构成的对负电极2横向引出的石墨方柱3的保护，大幅度提高了电极对的使用寿命。

进一步地，圆柱形石墨负电极2引出，可以是对称的石墨方柱3双向横引出或石墨方柱3单向横引出。具体地，石墨方柱3的引出方式可根据实际实施条件来进行合理的设置。

进一步优选的，炉体24的上端设有电动捣料器，电动捣料器包括至少三根可升降的捣料棒15，多根捣料棒15围绕正电极1的绝缘护套14设置，每根捣料棒15的捣料端均设有至少一个捣料头；捣料棒15包括绝缘碳、莫来石、B4C、刚玉、镁砂、氮化铝、Mg-C、铬刚玉或Mg-Zr棒。

具体地，在本实施例中，电动捣料器包括4根捣料棒15和电动升降机构，4根捣料棒15围绕石墨正电极1绝缘护套14穿过原料入膛口伸到炉膛内的物料中；其中，捣料棒15的数量可以是3-8根；捣料棒15优选电阻率为0.1-1020Ω·M的耐热震棒，材质可选绝缘碳、莫来石、B4C(碳化硼)、镁砂、氮化铝、Mg-C、铬刚玉或Mg-Zr棒；捣料棒15的底端设成双头，也可以是单头或3-4个头。具体地，捣料棒15的数量、材质及底端的结构均可根据实际实施条件进行合理的设定与选择。

本发明采用可升降式的电动捣料棒15，可安全简便地对炉膛内上部的物料进行自动锤捣、充分预防和消除炉膛内上部物料形成板结，杜绝因炉膛内上部物料板结憋气而引发的喷炉爆炉事故；此外，对炉膛上部物料的捣动还有益于炉膛物料中烟气的快速溢出，起到既提高安全系数又提高气固分离速度的双重有益效果。

具体地，炉体24的炉膛自上而下依次设为大直径圆筒形炉腔、大直径倒置圆台形炉腔、长圆筒形炉腔、断环扇形外冷却下料腔、小直径倒置圆台形外冷却下料腔；大直径圆筒形炉腔的上部外侧一周为烟气溢出负压空腔区，大直径圆筒形炉腔的下部与大直径倒置圆台形炉腔的中部构成电煅炉的次高温区，大直径倒置圆台形炉腔的中部与长圆筒形炉腔的上部构成电煅炉的高温区，长圆筒形炉腔构成电煅炉的保温区，断环扇形外冷却下料腔及小直径倒置圆台形外冷却下料腔构成电煅炉的冷却区；电煅炉的高温区从炉膛内壁的绝缘碳复合材料层到外炉壳之间依次设有至少2层绝缘碳防腐材料层12、至少2层耐火蓄热材料层11及至少2层保温材料层10；绝缘碳防腐材料层、耐火蓄热材料层及保温材料层均为错缝镶粘构成一个闭缝隔氧防窜蚀的整体，连接效果好且密封效果好。其中，自上而下指的是从上部炉盖到下部闭气碳素卸料阀22；炉腔的圆筒转圆台或圆台转圆筒再或圆环转圆台均为自然转化，炉腔的圆筒转圆环通过圆筒正中设置一个圆锥体炉腔形状转化器来实现，圆锥体炉腔形状转化器的材质优选为SiC或Mg-C。

在本实施例中，负电极2设在大直径倒置圆台形炉腔上，正电极1与负电极2共同构成用于高温煅烧铝电解废阴极炭块的高温区。具体地，负电极2及其上下区域的电煅炉立壁，从炉内的绝缘碳复合材料层到炉外的炉壳，中间分别由至少2层绝缘碳防腐材料层12、至少2层耐火蓄热材料层11和至少2层保温材料层10闭缝错缝镶粘而成；优选的，耐火蓄热材料的使用温度从里到外分别为2100-2300℃和1700-2000℃；保温材料的导热系数从里到外分别为0.2-0.5W/m.K和0.01-0.18W/m.K。设于负电极2下部的长圆筒形炉腔的高度为2.5-5m。

需说明的是，炉膛的各层炉材(含层与层之间)均采用镶槽、镶条及粘接剂进行闭缝、错缝、镶粘，以实现较优的连接效果和密封效果，保证铝电解废阴极炭块的高温煅烧作业的有效且可靠地进行。

其中，冷却系统包括竖向设置的断环双扇形下料腔19，断环双扇形下料腔19的上端设有圆环断口21，且通过筒腔转环腔的圆锥头料腔转变器18与长圆筒形炉腔的下端连接，断环双扇形下料腔19的下端设有小直径倒置圆台形下料腔；断环双扇形下料腔19的外周分别包覆有双侧断开的外置热交换冷却器20，且小直径倒置圆台形下料腔的外周也设有外置热交换冷却器。本发明通过具有筒腔转环腔的圆锥头料腔转变器18来连接断环双扇形下料腔19与长圆筒形炉腔，安全、有效、安装拆卸便捷；且通过采用本发明提供的断环双扇形下料腔19和外置热交换冷却器20，有效杜绝了炉膛内置水冷器所存在的安全隐患，有效提高了作业安全性及可靠性。

优选的，外置热交换冷却器20为6-10mm厚的钢质闭缝焊接的水套。

其中，炉体24包括炉盖，炉盖与炉体24炉膛的衔接部设有炉内环形烟气通道，炉内环形烟道具有向外开口5及多个向内开口13，向外开口5的内径大于向内开口13的内径且向外开口5的底面低于向内开口13的底面；炉内环形烟道通过向外开口5分别与熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统连接。

具体地，炉内环形烟道上设有4-8个(优选6个)均匀分布的向内开口13和1个向外开口5，向内开口13正对着炉膛中心，向外开口5位于相邻2个向内开口13的中间并穿过炉壁后分别与熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统连接。

具体地，炉盖的底部由2层通长的绝缘碳复合砖闭缝错缝镶粘构成导热耐磨材料层23，即包括第一层通长绝缘碳复合砖32和第二层通长绝缘碳复合砖31，上部为通长的纤维增强碳化硅陶瓷砖(或镁铬砖)，碳化硅陶瓷砖之间闭缝镶粘33成一个整体，碳化硅陶瓷砖与绝缘碳复合砖之间闭缝错缝镶粘34成整体，碳化硅陶瓷砖镶挂固定在钢架上构成炉盖整体，炉盖整体可通过行车起吊移动。需说明的是，第一通长绝缘碳复合砖32和第二层通长绝缘碳复合砖31需呈错缝粘35设置，以提高炉盖的密封效果。

其中，熔液处理-回收系统包括均沿着向外开口5的出口方向依次设置的杂质AlSiFeCa熔融液收集器6及氟化盐碱熔融液收集器7，AlSiFeCa熔融液收集器6及氟化盐碱熔融液收集器7的内壁均由绝缘碳或石墨构成无缝内胆，内胆的外侧从内至外依次设有耐火层、电加热源8及耐火保温层；AlSiFeCa熔融液收集器6及氟化盐碱熔融液收集器7的底部均设有卧S形出料口9。

优选的，AlSiFeCa熔融液收集器6及氟化盐碱熔融液收集器7均选用炭质内衬，炭质内衬的外侧依次设有耐火层、电加热源8和耐火保温层，且AlSiFeCa熔融液收集器6及氟化盐碱熔融液收集器7的底部均设有卧S形熔融液出口，以有效防止空气进入电煅炉内。

进一步优选的，AlSiFeCa杂质熔融液收集器和对应烟道控温在1200-1800℃，氟化盐碱熔融液收集器7和对应烟道控温在950-1350℃。

其中，废气处理-排放系统包括沿着向外开口5的出口方向依次设置的烟气冷却与粉尘沉降器25、布袋除尘器26、除硝装置27、耐腐引风机28及烟囱29。通过在烟道末端设有耐腐引风机28，以将炉膛、烟道抽成负压状态，结合闭气入料阀16、闭气碳素卸料阀22、卧S形熔融液出料口、闭缝错缝镶粘各层炉体24材料及闭缝焊接钢质炉壳，构成了完整有效的隔氧体系。

具体地，高温煅烧产生的高温气体可依序通过烟气冷却与粉尘沉降器25、布袋除尘器26、除硝装置27进行处理，最后通过耐腐引风机28从烟囱29排出，实现达标烟气排空，结构简单且处理效果好。

其中，熔液处理-回收系统还包括氟化盐纯化装置30，氟化盐纯化装置30的进口端分别与氟化盐碱熔融液收集器7、烟气冷却与粉尘沉降器25及布袋除尘器26连接，出口端与烟囱29连接。

进一步地，氟化盐纯化装置30包括并联在耐腐引风机28前面的氟化盐碱收集料粉碎机、氢氟酸反应釜、过滤机和余热烘干机，氟化盐化学纯化系统的主要工艺条件为“将氟化盐碱收集料粉碎到-80目以下，置于反应釜中边搅拌边加入氢氟酸溶液到pH值稳定为7-8，过滤洗涤后用余热烘干，获得纯氟化盐产品”，也可以用水溶解洗涤除碱、过滤烘干获得纯氟化盐产品。

需说明的是，由闭气碳素卸料阀22控制生产速度为：处理2-50mm颗粒料铝电解废阴极炭块500-600kg/h。通过闭气碳素卸料阀22卸出的碳素产品，通过输送带送入碳素产品储料仓；在破碎与包装车间，按客户要求的粒经，加工成固定碳含量≧98％的石墨碎产品。

实施例二

如图4所示，本发明实施例提供一种高温连续电煅炉，包括炉体24、进料系统、出料系统、冷却系统、熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统；炉体24的上端设有可升降的正电极1，以便于有效调节正电极1与负电极2的间距；下端设有负电极2，且炉体24的炉膛内壁包括至少两层绝缘碳复合材料层，相邻两层绝缘碳复合材料层采用错缝镶粘方式固定连接。特别的，从圆柱形石墨负电极2引出的石墨方柱36单向垂直向下引出，具体地，向下引出负电极2的石墨方柱36垂直置于长圆筒形炉腔的中心，穿过筒腔转环腔的圆锥头料腔转变器18，石墨方柱36从上到下被串联的绝缘碳护套耐火护套绝缘护套14所保护。

其它技术方案与实施例一中的技术方案相同，为避免重复，不再赘述。

综上所述，本发明提供了一种高温连续电煅炉，包括炉体、进料系统、出料系统、冷却系统、熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统；炉体的上端设有可升降的正电极，下端设有负电极，且炉体的炉膛内壁包括至少两层绝缘碳复合材料层，相邻两层绝缘碳复合材料层采用错缝镶粘方式固定连接，连接牢固且密封效果好；电煅炉将铝电解废阴极炭块从进料系统自炉顶加入炉体内煅烧，煅烧后经过冷却系统冷却，并通过出料系统排出炉体，电煅炉产生的高温熔融液及气体分别进入熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统处理。采用本申请提供的电煅炉，结构简单，设计合理，通过在炉体的炉膛内壁包括至少两层绝缘碳复合材料层，使得电煅炉具有优良的抗高温碱和高温氟化盐腐蚀窜蚀性能，可安全适应高温法处理铝电解废阴极时的高碱高氟化盐气氛；而且绝缘碳复合材料的电阻率高于物料的电阻率、尤其远高于石墨电极对的电阻率，不会引发串电或串弧现象，安全性好；另外，通过设有熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统，能将收集的氟化盐碱进行化学纯化或水溶洗涤纯化，可获得直接回用到铝电解工艺的高纯电解质产品，同时实现无污染排放，最终以利于实现高温法产业化实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种高温连续电煅炉，其特征在于：包括炉体、进料系统、出料系统、冷却系统、熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统；所述炉体的上端设有可升降的正电极，下端设有负电极，且所述炉体的炉膛内壁包括至少两层绝缘碳复合材料层，相邻两层绝缘碳复合材料层采用错缝镶粘方式固定连接；所述电煅炉将铝电解废阴极炭块从所述进料系统自炉顶加入所述炉体内煅烧，煅烧后经过所述冷却系统冷却，并通过所述出料系统排出所述炉体，所述电煅炉产生的高温熔融液及气体分别进入所述熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统处理；

所述正电极为下端设成锥形头的圆柱石墨电极，所述负电极为上端设有凹锥头且呈斜镂空设置的圆柱石墨电极，所述正电极的锥形头正对所述负电极的凹锥头设置且所述负电极的直径大于所述正电极的直径，所述正电极与负电极构成一个类“圆墩”形的电场；

圆柱形石墨负电极为“类八字斜镂空”，“类八字斜镂空”为对称的相互断开的扇形斜镂空。

2.根据权利要求1所述的高温连续电煅炉，其特征在于：所述炉体的顶部设有环形进料口，所述正电极的外表面设有绝缘护套，所述正电极通过所述绝缘护套与所述环形进料口及炉体的炉壳连接；所述负电极的底部连接有伸出所述炉体外的石墨方柱，所述石墨方柱的外表面设有保护套件，所述保护套件包括由内至外依次串联设置的绝缘炭质护套、绝缘耐火质护套、绝缘保温质护套及绝缘冷却护套。

3.根据权利要求2所述的高温连续电煅炉，其特征在于：所述炉体的上端设有电动捣料器，所述电动捣料器包括至少三根可升降的捣料棒，多根所述捣料棒围绕所述正电极的绝缘护套设置，每根所述捣料棒的捣料端均设有至少一个捣料头；所述捣料棒包括绝缘碳、莫来石、B₄C、刚玉、镁砂、氮化铝、Mg-C、铬刚玉或Mg-Zr棒。

4.根据权利要求1所述的高温连续电煅炉，其特征在于：所述炉体的炉膛自上而下依次设为大直径圆筒形炉腔、大直径倒置圆台形炉腔、长圆筒形炉腔、断环扇形外冷却下料腔、小直径倒置圆台形外冷却下料腔；所述大直径圆筒形炉腔的上部外侧一周为烟气溢出负压空腔区，所述大直径圆筒形炉腔的下部与大直径倒置圆台形炉腔的中部构成所述电煅炉的次高温区，所述大直径倒置圆台形炉腔的中部与长圆筒形炉腔的上部构成所述电煅炉的高温区，所述长圆筒形炉腔构成所述电煅炉的保温区，所述断环扇形外冷却下料腔及小直径倒置圆台形外冷却下料腔构成所述电煅炉的冷却区；所述电煅炉的高温区从炉膛内壁的绝缘碳复合材料层到外炉壳之间依次设有至少2层绝缘碳防腐材料层、至少2层耐火蓄热材料层及至少2层保温材料层；所述绝缘碳防腐材料层、耐火蓄热材料层及保温材料层均为错缝镶粘构成一个闭缝隔氧防窜蚀的整体。

5.根据权利要求4所述的高温连续电煅炉，其特征在于：所述冷却系统包括竖向设置的断环双扇形下料腔，所述断环双扇形下料腔的上端通过筒腔转环腔的圆锥头料腔转变器与所述长圆筒形炉腔的下端连接，所述断环双扇形下料腔的下端设有小直径倒置圆台形下料腔；所述断环双扇形下料腔的外周分别包覆有双侧断开的外置热交换冷却器，且所述小直径倒置圆台形下料腔的外周也设有外置热交换冷却器。

6.根据权利要求1所述的高温连续电煅炉，其特征在于：所述炉体包括炉盖，所述炉盖与所述炉体炉膛的衔接部设有炉内环形烟气通道，所述炉内环形烟道具有向外开口及多个向内开口，所述向外开口的内径大于所述向内开口的内径且所述向外开口的底面低于所述向内开口的底面；所述炉内环形烟道通过所述向外开口分别与所述熔液处理-回收系统及废气处理-排放系统连接。

7.根据权利要求6所述的高温连续电煅炉，其特征在于：所述熔液处理-回收系统包括均沿着所述向外开口的出口方向依次设置的杂质AlSiFeCa熔融液收集器及氟化盐碱熔融液收集器，所述AlSiFeCa熔融液收集器及氟化盐碱熔融液收集器的内壁均由绝缘碳或石墨构成无缝内胆，所述内胆的外侧从内至外依次设有耐火层、电加热源及耐火保温层；所述AlSiFeCa熔融液收集器及氟化盐碱熔融液收集器的底部均设有卧S形出料口。

8.根据权利要求7所述的高温连续电煅炉，其特征在于：所述废气处理-排放系统包括沿着所述向外开口的出口方向依次设置的烟气冷却与粉尘沉降器、布袋除尘器、除硝装置、耐腐引风机及烟囱。

9.根据权利要求8所述的高温连续电煅炉，其特征在于：所述熔液处理-回收系统还包括氟化盐纯化装置，所述氟化盐纯化装置的进口端分别与所述氟化盐碱熔融液收集器、烟气冷却与粉尘沉降器及布袋除尘器连接，出口端与所述烟囱连接。