CN108679628B - 水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统与方法 - Google Patents

水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统和方法，其中系统包括依次连接的大修渣粉碎系统、水泥窑旁路焚烧系统、转化脱碱系统、水泥窑资源化处理系统。方法包括步骤：S1、大修渣破碎与粉磨；S2、水泥窑旁路焚烧消毒；S3、转化脱碱；S4、水泥窑资源化处理。本发明在水泥窑旁路设置悬浮组合式焚烧炉，将粉碎后的大修渣在高温、富氧和较长停留时间的条件下进行焚烧处置，使大修渣中的碳质材料得以充分燃烧，且大修渣中氰化物在高温有氧和碱性条件下被氧化消除毒性；大修渣焚烧后的炉渣通过碱液洗涤转化为含水泥窑用萤石矿化剂，并得到烧碱副产品，从而实现对铝电解槽大修渣无害化、资源化、终极化、大批量处置。

Description

水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统与方法
技术领域
本发明涉及电解铝工业危险废弃物处理技术领域，具体涉及一种水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统与方法。
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。其中，炭质材料包括废阴极炭块和阳极炭粒；废耐火保温材料包括耐火砖、保温砖、防渗料及隔热板等组合的混合物。铝电解槽大修过程中一般未将电解槽废弃耐火保温材料和炭质材料等分开存放，而是废炭质电极材料和废耐火保温材料的混合物。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25kg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700万吨，同时年新增铝电解槽大修渣约超过100万吨。
铝电解槽大修渣为灰褐色固体块状物质，其大块粒度为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。铝电解槽大修渣化学组成为C、NaF、Na3AIF6、A1203、Si02的材料占90%以上，以及少量其他杂质。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。铝电解槽大修渣中的氟化物以NaF、Na3AIF6和AlF3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。每个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，一般以炭质材料为主，约占50％左右，平均热值大于8000kJ/kg；此外含有冰晶石、氟化钠、霞石、β—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%）。
铝电解槽大修渣中的氟化物以NaF、AlF3和Na3AlF6的存在，遇水水解产生F-，并释放出剧毒HF，危害性极大。大修渣中的氰化物以NaCN和Na（FeCN6）存在，遇水溶解产生的CN-，也会释放出剧毒HCN。特别是HCN少量就能致人中毒并在几秒钟内死亡，有皮肤擦伤伤口进入血液或进入呼吸道均可使人中毒。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。同时，大修渣中的金属铝、AlN、Al2C3等水解也可能产生NH3、H2、CH4气体，这些气体可能造成燃烧和爆炸事故。如不及时进行无害化处理，其对环境的危害将是严重的和长期的。由于其含有毒物质氟化物和氰化物浸出风险，在《国家危险废物名录》中规定为危险固体废弃物（类别：HW48），是国家明令禁止随意丢弃的I类废物。
国内对铝电解槽大修渣的研究起步较晚，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铝电解槽大修渣。用填埋方式处置大修渣不仅占用大量土地，而且其中的可溶性氟化物、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。这种处置方式无异于埋下一个新的环境污染源。
电解铝企业对铝电解槽大修渣无害化处理目前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在处置中难于控制，新增加的大量污水中含有氟离子等有害物质、有造成二次污染的风险，无法达到无害化、减量化、终极化处置目标。而且处置投资大、处置能力小、处理费用高，经济性差，项目可持续性不好。
采用水泥窑协同处置铝电解槽大修渣大修渣就是在水泥窑高温和强碱性条件下进行高温焚烧处置，使其消除毒性，并利用其碳质材料的发热量及其他元素组份烧制成水泥熟料。该种方式处置彻底、投资少、没有二次污染。可以实现无害化、资源化、终极化处置。但是在单条水泥窑上大量处置大修渣仍需要解决以下问题：
①处理铝电解槽大修渣可能造成参入水泥窑的Na2O和CaF2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。
②由于废阴极炭块大部分为石墨化炭，同时还掺杂了冰晶石类电解质，其燃烧性能非常差，可能难以完全燃烧。
③铝电解大修渣中的石墨、碱金属、氟和碳化硅都是很好的资源性物质，如何选择简便的处置方式从中尽可能提取、回收或利用好这些有用物质，是发展循环经济的根本，也应当在水泥窑协同处置中得到重视。
CN107401746A公开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。该对比文件提供的铝电解槽大修渣处理系统及方法是将粉末后的粉体在水泥窑中进行燃烧去除毒性，但是这种在水泥窑中处理的方式，存在燃烧不充分的问题，可能存在影响水泥窑长期安全运转和影响水泥熟料质量，不能实现对铝电解槽大修渣中有用资源的回收，项目不符合循环经济发展要求，项目的技术经济性不好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统和方法，具体是在水泥窑旁路设置悬浮组合式焚烧炉将超细的大修渣在高温、富氧和较长停留时间等条件下进行焚烧处置，使大修渣中的碳质材料得以充分燃烧，焚烧后的热量通过烟气进入水泥窑内作为能源。大修渣中氰化物在高温有氧和碱性条件下被氧化消除毒性，少量的HF气体蒸发到烟气中被水泥窑中大量的CaO固化成稳定的CaF2固体，从而消除毒性。大修渣中的金属铝、AlN、Al2C3等在高温下氧化成为固体Al2O3和气体N2、CO2，不会产生NH3、H2、CH4气体。大修渣焚烧后的炉渣通过碱液洗涤转化为含水泥窑用萤石矿化剂，并得到NaOH（烧碱）副产品。从而实现对铝电解槽大修渣无害化、资源化、终极化、大批量处置。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
铝电解槽大修渣的无害化处置目的是消除氟和氰等有毒物质的毒性危害，尽可能利用其高附加值的有益成分，力争变废为宝。其处理原则是：在满足环保和安全生产的前提下，选择简单高效的处置方式，确保处理工艺简单、可靠、运行成本低，实现节能增效，综合利用效益好和符合可持续发展的方向。本发明的基本思路是：
针对铝电解槽大修渣中石墨化炭难以燃烧及含有有毒氟化物和氰化物的特点，在水泥窑旁路设置悬浮式组合焚烧炉对大修渣进行高温焚烧，大修渣细微颗粒高度分散悬浮在高温气相中，通过提供富氧气氛，延长停留时间等方式，使大修渣中的碳质材料得以充分燃烧，焚烧后的热量通过烟气进入水泥窑内作为能源。
大修渣中氰化物（NaCN）在高温有氧和碱性条件下被氧化消除毒性，少量的HF气体蒸发到烟气中被水泥窑中大量的CaO固化成稳定的CaF2固体，从而消除毒性。大修渣中的金属铝、AlN、Al2C3等在高温下氧化成为固体Al2O3和气体N2、CO2，不会产生NH3、H2、CH4气体，从而可以防止安全事故发生。
大修渣焚烧后的炉渣通过碱液洗涤和CaO转化为含有20~50%CaF2的萤石矿化剂，并得到NaOH（烧碱）副产品，从而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。
解决上述问题的具体方案如下：
首先，本发明提供一种水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统，具体包括：依次连接的大修渣粉碎系统、水泥窑旁路焚烧系统、转化脱碱系统、水泥窑资源化处理系统；整个系统内的装置均采用密封装置，并设置抽吸机用于形成微负压，防止粉尘飘散；
所述水泥窑旁路焚烧系统包括悬浮式组合焚烧炉，所述悬浮式组合焚烧炉主要由旋流部、沸腾部及旋风分离器组成；
旋流部包括上部喇叭口、旋流室、下部喇叭口，上部喇叭口的顶部设有第一出风口，旋流室设有切向进风机构，切向进风机构包括与旋流室切向设置的第一进风口，第一进风口的进风管路上设有第一进料口；
旋风分离器包括分离器本体，分离器本体的顶部设有第二出风口，底部设有第二出料口；
沸腾部包括由上往下依次设置的沸腾室、流化床、充气箱，所述流化床包括空气分布板和设置在空气分布板上的流化介质层，所述充气箱的底部设有第一出渣口，所述空气分布板上设有第二出渣口，所述第一出渣口与第二出渣口通过一“Y”型炉渣溢流管连接；所述充气箱的侧部还设有助燃空气入口，所述沸腾室的顶部为烟气出口；
旋流部与旋风分离器第一出风口通过风管连通；旋流部下部喇叭口的底部与沸腾部顶部的烟气出口连通；旋风分离器的第二出料口通过下料管连通至沸腾室内。
工作时，旋流部的第一进风口用于输入进入旋流室的高温气流，即循环烟气；第一出风口用于排出上升烟气至旋风分离器；第一进料口用于输入粉碎后的大修渣粉料；
旋风分离器的第二出风口用于排出旋风分离除尘后的烟气；第二出料口用于将烟气分离后的粉尘排出通过下料管输送至沸腾室内再次高温焚烧。
进一步地，
所述“Y”型炉渣溢流管，包括上部的第一支管、第二支管以及下部的第三支管，第一支管与第一出渣口连接，第二支管穿过充气箱并通过第二出渣口伸入沸腾室内。
工作时，沸腾部的第一出渣口用于排出大修渣燃烧后从空气分布板缝隙落入充气箱内的灰渣；第二出渣口用于排出大修渣在沸腾室完全燃烧后落在空气分布板上的灰渣；灰渣通过“Y”型炉渣溢流管上部的第一、第二支管汇入下部的第三支管排出。
进一步地，
所述空气分布板为均匀布置有若干网孔的板件。
进一步地，
所述流化介质层的厚度为10～50cm；所述流化介质为3～5mm的石灰石碎石。
进一步地，
所述旋流室为圆柱体结构，其长径比为3～10。
进一步地，
所述上部喇叭口为倒锥形料斗结构，其锥形角度为45°～75°。
进一步地，
所述下部喇叭口为正锥形料斗结构，其锥形角度为45°～75°。
进一步地，
所述沸腾室为顶部设有倒锥形烟气出口的圆柱体结构，其长径比为3～10。
进一步地，
为了防止漏风，所述下料管上设有高温重锤阀。
进一步地，
所述旋流部、沸腾部的机壳包括钢制机壳本体、覆盖在机壳本体上的保温材料层和覆盖在保温材料层上的耐火砖层。具体生产制作时，即在钢制机壳本体上贴加保温材料后再砌筑耐火材料，并根据窑内物质性能可选择耐火材料。
优选的，
所述悬浮式组合焚烧炉还包括检修平台、楼梯及固定支架，通过固定支架将悬浮式组合焚烧炉固定在建筑物上。
进一步地，
所述旋流室的外壁上设有第一观察门；所述沸腾室的外壁上设有第二观察门，所述第一观察门、第二观察门分别用于观察旋流室、沸腾室内的工作情况。
进一步地，
所述第二观察门还用于投放燃料，保证充分燃烧；以及用于投放流化介质和设置点火装置。
进一步地，
所述点火装置为人工点火装置或者自动点火系统。
优选的，
所述悬浮式组合焚烧炉根据需要设置若干检修门、压力检测仪表安装孔、温度检测仪表安装孔。
进一步地，
所述大修渣粉碎系统包括破碎系统和粉磨系统，所述破碎系统包括依次连接的一级破碎机、二级破碎机和原料储存库；所述粉磨系统包括依次连接的粉磨设备、选粉设备和粉料储存库，原料储存库的出料口通过计量配合机构与粉磨设备的进料口连接。
进一步的，
所述一级破碎机、二级破碎机均采用颚式破碎机、冲击细碎机、柱式细碎机、圆锥破碎机、对辊式破碎机中的一种或几种的组合。
进一步地，
所述粉磨设备采用辊压机、立式磨、雷蒙磨、球磨机中的一种或几种的组合。
进一步地，
所述选粉设备采用V型选粉机、离心选粉机、旋风选粉机、动态选粉机、O-sep选粉机中的一种或几种的组合。
进一步地，
所述转化脱碱系统包括依次连接的混料搅拌装置、湿法球磨机、料浆池，所述混料搅拌装置设有灰渣入口，所述灰渣入口与悬浮式组合焚烧炉的“Y”型炉渣溢流管连接；所述混料搅拌装置还设有助剂入口；助剂入口与转化助剂仓连接；
所述转化脱碱系统还包括过滤装置，过滤装置设有料浆进料口、浆液出口及固体物质出口，料浆进料口与料浆池的出料口连接，浆液出口通过管路连接至沉降池，固体物质出口通过输送机连接至萤石矿化剂渣仓；所述沉降池设有上部清液出口和底部不溶物出口，上部清液出口连接至仓式蒸发机，底部不溶物出口连接至过滤装置。
优选的，
所述混料搅拌装置为双轴搅拌机、回转式搅拌机、轮辗均质机中的一种或几种的组合。
优选的，所述过滤装置为板框压滤机、袋式过滤机、螺旋过滤机中的一种或几种的组合。
进一步地，
所述水泥窑资源化处理系统，包括依次连接的原料配料系统、水泥生料制备系统、新型干法水泥窑系统，新型干法水泥窑系统包括干法水泥窑分解炉、水泥回转窑、以及水泥窑窑尾烟室，原料配料系统中大修渣配料仓的进料口与转化脱碱系统的固体渣仓连接。
本发明还提供上述水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的方法，具体包括如下步骤：
S1、大修渣破碎与粉磨：铝电解槽大修渣进入大修渣粉碎系统破碎、粉磨、选粉，得到符合要求的大修渣粉料；
S2、水泥窑旁路焚烧消毒：将步骤S1制得的大修渣粉料经计量输送机构送到悬浮式组合焚烧炉，800~1150℃高温焚烧，大修渣中的氰化物（NaCN）在高温有氧和碱性条件下被氧化消除毒性，少量的HF气体蒸发到焚烧后的高温烟气中，经旋风收尘后采用高温风机送入水泥窑三次风管进入水泥窑，被水泥窑中大量的CaO固化成稳定的CaF2固体，从而消除毒；同时，从悬浮式组合焚烧炉卸出的炉渣直接送到下一工序进行转化脱碱处置；
S3、转化脱碱：从悬浮式组合焚烧炉卸出的炉渣与转化助剂、NaOH溶液混合球磨转化后得浆料，浆料过滤后的浆液制得烧碱副产品，过滤后的固体物质制得萤石矿化剂渣；
S4、水泥窑资源化处理：步骤S3制得的萤石矿化剂渣按照水泥窑使用矿化剂要求的成分和热值要求设计配合比，与水泥原料一起通过原料配料系统配料、然后通过水泥生料制备系统制成水泥生料粉，再进入新型干法水泥窑系统经高温煅烧成水泥熟料；
上述配料配比为，萤石矿化剂渣占水泥原料总量的0.5~3%；
上述处理过程中，所有物料转运、粉碎、储存过程均密封进行，系统内的所有设备、料仓之间固体物料采用皮带输送机、提升机、螺旋输送机、风送斜槽、链式输送机等输送设备连接，并设置抽吸机用于形成微负压；所有气体用风管送入袋式除尘器进行净化处理后排放。
进一步地，
步骤S1的破碎粉磨过程具体如下：
铝电解槽大修渣通过板式喂料机输送至一级破碎机，一级破碎后的物料经皮带输送机输送至二级破碎机，经二级破碎后的物料经提升机输送至原料储存库中进行储存，两级破碎后实现将进料粒度不大于500mm的大修渣破碎到不大于10mm；
然后通过原料储存库库底的计量喂料机构计量喂料后用输送设备将破碎后的物料输送至粉磨设备、再经粉磨后进入选粉设备选粉，合格物料粉采用粉料储存库储存，不合格物料返回粉磨设备粉磨；通过粉磨、选粉多次循环后得到300～500目的铝电解槽大修渣粉料。
进一步地，
所述一级破碎机、二级破碎机均采用颚式破碎机、冲击细碎机、柱式细碎机、圆锥破碎机、对辊式破碎机中的一种或几种组合；一级破碎机进料粒度控制在不大于500mm，二级破碎机出料粒径控制在不大于10mm。
进一步地，
所述粉磨设备采用辊压机、立式磨、雷蒙磨、球磨机中的一种或几种组合。
进一步地，
所述选粉设备采用V型选粉机、离心选粉机、旋风选粉机、动态选粉机、O-sep选粉机中的一种或几种的组合。
进一步地，
步骤S2中悬浮式组合焚烧炉的焚烧过程具体如下：
大修渣粉料从悬浮式组合焚烧炉中部的第一进料口随从第一进风口切向进入的高温气流（循环烟气）一起被送进旋流部的旋流室内，大修渣粉料中的小颗粒粉料随旋流室内旋转上升的气流通过旋流部顶部的第一出风口进入旋风分离器，经旋风分离器分离后的粉料经其底部的第二出料口排出沿着下料管进入沸腾室内燃烧；分离后的高温烟气从旋风分离器顶部的第二出风口通过高温风机抽吸排出，其中一部分再次从第一进风口切向进入旋流室内，实现循环利用；而其中的大颗粒粉料在旋转室内旋转气流的离心力作用下甩到边部沿着旋流室的内壁向下滑落，在旋流部的下部喇叭口呈缩口的上升气流裹挟部分回到旋流室内，部分落到沸腾室内焚烧；回到旋流室内的粉料再次在旋转气流的作用下部分随高温气流（循环烟气）进入旋风分离器进行分离通过下料管进入沸腾室燃烧或直接从旋流室落入沸腾室内燃烧，如此循环，直至大修渣粉料充分燃烧；由于进入沸腾室内的大修渣粉料在气流的作用下使其均匀地分布在流化介质上，助燃空气从助燃空气入口经充气箱从流化床的空气分布板吹入，并通过流化介质间的缝隙进入炉内，使大修渣粉料形成沸腾状态悬浮于气流中完成燃烧，被燃烧的灰烬通过“Y”型炉渣溢流管排出，即为焚烧炉渣。
上述焚烧过程中，旋流室内的气流由从第一进风口沿切线方向进入的循环烟气（高温气流）和由沸腾部高温焚烧大修渣粉料排出的烟气组成；由于切线进入的气流能将旋流室内的气流运行方向改变为旋转上升模式，从而能延长气流运行时间，也就增加了物料与气体热交换的时间，使旋转气流中的大修渣粉料得到有效扩散和充分预热，保证其充分燃烧。为防止漏风，下料管中部设置高温重锤阀；
进一步地，
大修渣粉料燃烧后从空气分布板缝隙落入充气箱内的灰渣从充气箱的第一出渣口排出；第一出渣口连接“Y”型炉渣溢流管上部的第一支管；燃烧后堆积在流化床上的灰渣通过空气分布板上的第二出渣口排出；第二灰渣口连接“Y”型炉渣溢流管上部的第二支管；然后灰渣通过第一支管、第二支管汇入第三支管排出炉外。
进一步地，
步骤S2中，流化介质一般采取3～8mm的石灰石砂，有利于CaO固化焚烧中可能产生的酸性气体。
进一步地，
步骤S2中，助燃空气为工业富氧发生器制气供应的富氧空气，以保证进入沸腾部的空气中含氧量达到25～30%。
进一步地，
步骤S2中，从第一进风口切向进入的中部旋流用风采用循环高温风，采用高温风机引入；从旋风分离器顶部的第二出风口排出的烟气一部分循环使用，另一部分引入水泥窑窑尾烟室进行进一步燃烧，循环风管和去水泥窑窑尾烟室的烟气管道上设有高温风量调节阀控制风量。
进一步地，
步骤S3转化脱碱过程具体如下：
从悬浮式组合焚烧炉卸出的炉渣（200℃左右）按炉渣：转化剂的质量比为1:（0.2~1）的比例加入转化助剂、再加入NaOH溶液用混料搅拌装置搅拌，再用湿法球磨机进行研磨和转化，研磨后的料浆储存于料浆池内，并继续加入40～100℃热水继续完成转化反应；转化反应完全后的浆料，通过过滤装置过滤得到固体物质和浆液，浆液进入沉降池；固体物质经多次清水洗涤过滤后得到比较干净的萤石矿化剂渣，储存在萤石矿化剂渣仓内待用；清洗液调节碱浓度返回前工段作为洗涤液使用或进入沉降池处理；浆液在静置、沉降分离后，上部清液为碱液直接用仓式蒸发机进行蒸发浓缩得到烧碱副产品；底部不溶物再回到过滤装置进行液固分离。
进一步的，
步骤S3中，碱液蒸发浓缩所需热源采用水泥窑废弃的窑尾低温烟气余热和余热发电后的低温蒸汽余热。
进一步的，
步骤S3中，仓式蒸发机所蒸发的水蒸气采用冷凝器冷凝，所得到的40℃以上冷凝水返回作为转化反应所需热水使用。
进一步的，
步骤S3的转化反应中产生的水蒸气全部用抽吸机抽取送到冷凝器一起处理。
进一步的，
步骤S3中，所述混料搅拌装置为双轴搅拌机、回转式搅拌机、轮辗均质机的一种或几种的组合。
进一步的，
步骤S3中，所述过滤装置为板框压滤机、带式过滤机、螺旋过滤机中的一种或几种的组合。
进一步的，
步骤S3中，NaOH碱液浓度不高于200mol/L；第一次生产时采用外购，生产一段时间后可采用步骤S3本身制得的烧碱副产品，富余的部分再作为副产品出售。
进一步的，
步骤S3中的转化助剂为石灰石、石灰、石膏、电石渣、脱硫石膏、氯化钙中一种或几种的组合。
步骤S4的过程中：CaF2作为水泥窑矿化剂并固熔于水泥熟料，而其中未完全燃烧完的碳粉在水泥回转窑内1450～1550℃的高温下全部彻底焚烧，以碳化硅为主的耐火砖粉再在高温碱性条件下被进一步氧化，未被氧化的少量残渣全部熔入水泥熟料，其他组份（CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3等）全部成为水泥组份。
通过本发明可以实现铝电解槽大修渣的无害化、资源化的最终处置，本发明具有以下有益效果：
1、本发明是提供一种水泥窑协同大批量焚烧处理铝电解槽大修渣资源化处理方案，采用本方案通过将铝电解槽大修渣高温焚烧处理，消除其毒性危害，本发明能节约资源、降低能耗、节约生产成本，符合发展循环经济和可持续发展的要求。
①废渣中的氟和铝成为水泥的基本原料，一般的，1吨大修渣渣可以生产0.4～0.6t含有20~50%CaF2的萤石矿化剂。
②废渣中的炭能全部燃烧转化为热量成为水泥生产所需的能源，一般的处理每吨铝电解槽大修渣可以节约0.3～0.4吨煤炭。
③不仅能消除大批量处理大修渣可能造成的高碱原料对水泥窑的影响，而且能从废渣中提出价值较高烧碱溶液，一般的，处置1t大修渣可以得到100~200kg烧碱（固态计算）。
2、本发明通过科学和系统的方法对铝电解槽大修渣进行无害转化，废渣预处理和水泥粉磨过程中全部在密闭设备和负压环境下操作，并采用高效除尘设备进行处理，没有粉尘污染；焚烧和资源化处置过程中的废水、废气和废渣可以得到循环使用和有效利用，无二次排放，彻底消除了二次污染的可能。同时焚烧中可能产生的少量HF等腐蚀性强的酸性气体在水泥窑CaO强碱性条件下完全可以吸收固化成CaF2固体物质进入水泥熟料，不会对外排放。所有水蒸汽蒸发后通过冷凝回收实现循环使用，不需要对外排放。所有废渣全部用于水泥生产原料，得到资源化利用。
3、本发明采用水泥窑旁路旁路焚烧方式，石墨化阴极炭块通过高细粉磨和在悬浮式组合焚烧炉内可以根据需要设置停留时间，通过热添加富氧空气，满足其所需的高温和富氧燃烧条件，从而实现比较完全氧化燃烧。同时，将悬浮式组合焚烧炉焚烧产生的富余热量被水泥窑吸收，节约能源；产生的废气进入水泥窑高温强碱性系统处理，彻底消除环保风险。利用水泥窑为余热发电后的低温烟气对碱溶液蒸发浓缩，不需增加能耗。
4、本发明针对物料特性采用独特的工艺装备，完全可以组织大型化工业生产：
①本发明针对铝电解槽大修渣的特性设计专门的悬浮式组合焚烧炉作为煅烧设备，不仅设备构造简单独特，操作方便、造价低，而且通过两段组合式旋风燃烧、富氧燃烧等独特工艺，可以确保石墨化废碳极的完全燃烧。
②本发明针对利用低温烟气余热蒸发盐水采用仓式蒸发机，改蒸发机结构简单，通过的烟气量大，阻力小，可以多级串联，蒸发效率高，没有二次污染。
③本发明采用湿法球磨机作为的转化磨，采用成熟的破碎和粉磨设备，技术可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣系统的整体架构图；
图2为本发明水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的工艺流程图；
图3为本发明悬浮式组合焚烧炉的整体结构示意图；
图4为本发明旋流部切向进风机构的剖向结构示意图；
图5为空气分布板的机构示意图；
图6为机壳构造示意图；
图7为“Y”型炉渣溢流管连接结构示意图；
上述附图标记：
111、一级破碎机；112、二级破碎机；113、原料储存库；13、计量配合机构；121、粉磨设备；122、选粉设备；123、粉料储存库；
21、旋流部；22、旋风分离器；23、沸腾部；
201、钢制外壳本体；202、保温材料层；203、耐火材料层；
211、旋流室；212、上部喇叭口；213、下部喇叭口；214、第一出风口；215、第一进风口；216、第一进料口；217、第一观察门；
221、旋风分离器本体；222、第二出料口；223、第二出风口；224、高温重锤阀；225、下料管；
231、沸腾室；232、烟气出口；233、空气分布板；234、助燃空气入口；235、“Y”型炉渣溢流管；236、第二观察门；237、充气箱；238、第一出渣口；2331、第二出渣口；2351、第一支管；2352、第二支管；2353、第三支管；
24、固定支架；
301、混料搅拌装置；302、湿法球磨机；303、料浆池；304、过滤装置；305、沉降池；306、仓式蒸发机；307、冷凝器；305、水池；309、烧碱库；310、萤石矿化剂渣仓；
401、水泥窑分解炉；402、水泥窑窑尾烟室；403、水泥回转窑；
5、转化助剂库；6、炉渣仓；7、工业制氧装置；8、高温风机；
C1～C5、第一级到第五级旋风预热器。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。
如图1～6所示，本发明提供一种水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统，具体包括：依次连接的大修渣粉碎系统、水泥窑旁路焚烧系统、转化脱碱系统、水泥窑资源化系统；整个系统内的装置均采用密封装置，并设置抽吸机用于形成微负压；
如图4所示，所述水泥窑旁路焚烧系统包括悬浮式组合焚烧炉，所述悬浮式组合焚烧炉主要由旋流部、沸腾部及旋风分离器组成；
旋流部21包括上部喇叭口212、旋流室211、下部喇叭口213，上部喇叭口212的顶部设有第一出风口214，旋流室211设有切向进风机构，切向进风机构包括与旋流室211切向设置的第一进风口215，第一进风口215的进风管路上设有第一进料口216；
旋风分离器22包括分离器本体221，分离器本体221的顶部设有第二出风口223底部设有第二出料口222；
沸腾部23包括由上往下依次设置的沸腾室231、流化床、充气箱237，所述流化床包括空气分布板233和设置在空气分布板233上的流化介质层，本实施例中，流化介质层的厚度控制在10～50cm；流化介质采用粒径为3～5mm的石灰石碎石。
充气箱237的底部设有第一出渣口238，空气分布板233上设有第二出渣口2331，第一出渣口238与第二出渣口2331通过一“Y”型炉渣溢流管235连接；充气箱237的侧部还设有助燃空气入口234，沸腾室231的顶部为烟气出口232；
旋流部21与旋风分离器22通过第一出风口214连通；旋流部21的下部喇叭口213的底部与沸腾部23顶部的烟气出口232连通；旋风分离器22的第二出料口222通过下料管225连通至沸腾室231内；下料管225上设有高温重锤阀224。
工作时，旋流部21的第一进风口215用于输入进入旋流室211的高温气流，即循环烟气；第一出风口214用于排出上升烟气至旋风分离器22；第一进料口216用于输入粉碎后的大修渣粉料；
旋风分离器22的第二出风口223用于排出旋风分离除尘后的烟气；第二出料口222用于将烟气分离后的粉尘排出通过下料管225输送至沸腾室231内再次高温焚烧。
本实施例中，“Y”型炉渣溢流管235，包括上部的第一支管2351、第二支管2352以及下部的第三支管2353，第一支管2351与第一出渣口238连接，第二支管2352穿过充气箱237并通过第二出渣口2331伸入沸腾室231内。
工作时，沸腾部23的第一出渣口238用于排出大修渣燃烧后从空气分布板233缝隙落入充气箱237内的灰渣；第二出渣口2331用于排出大修渣在沸腾室231完全燃烧后落在空气分布板233上的灰渣；灰渣通过“Y”型炉渣溢流管235上部的第一支管2351、第二支管2352汇入下部的第三支管2353排出。
如图5所示，本实施例中，空气分布板235为均匀布置有若干网孔的圆形板件。
本实施例中的旋流室211采用长径比为5的圆柱体结构，作为其他优选实施方式，长径比可根据实际需要控制在3～10。
上部喇叭口212为倒锥形料斗结构，锥形角度为60°，作为其他优选实施方式，其锥形角度可根据实际需要控制在45°～75°。
下部喇叭口213为正锥形料斗结构，锥形角度为60°，作为其他优选实施方式，其锥形角度可根据实际需要控制在45°～75°。
沸腾室231为顶部设有倒锥形烟气出口232的长径比为5的圆柱体结构，作为其他优选实施方式，长径比可根据实际需要控制在3～10。
旋流部21、沸腾部23的机壳包括钢制机壳本体201、覆盖在机壳本体201上的保温材料层202和覆盖在保温材料层202上的耐火砖层203。具体生产制作时，即在钢制机壳本体上贴加保温材料后再砌筑耐火材料，并根据窑内物质性能可选择耐火材料。
本实施例中的悬浮式组合焚烧炉还设有固定支架24，通过固定支架24将悬浮式组合焚烧炉固定在建筑物上。
旋流室211的外壁上设有第一观察门217；沸腾室231的外壁上设有第二观察门236，第一观察门217、第二观察门236分别用于观察旋流室211、沸腾室231内的工作情况；第二观察门236还能用于投放燃料，保证充分燃烧；以及用于设置点火装置，所述点火装置为人工点火装置或者自动点火系统，本实施例中采用人工点火。
所述大修渣粉碎系统包括破碎系统和粉磨系统，所述破碎系统包括依次连接一级破碎机111、二级破碎机112和原料储存库113；所述粉磨系统包括依次连接的粉磨设备121、选粉设备122和粉料储存库123，原料储存库113的出料口通过计量配合机构13与粉磨设备121的进料口连接。
本实施例中的一级破碎机111优选采用颚式破碎机，二级破碎机112优选采用对辊式破碎机，作为其他优选实施方式一级破碎机111、二级破碎机112还可以采用颚式破碎机、冲击细碎机、柱式细碎机、圆锥破碎机、对辊式破碎机中的一种或几种的组合或其与颚式破碎机、对辊式破碎机的组合。
本实施例中的粉磨设备121采用雷蒙磨，作为其他优选实施方式，还能采用辊压机、立式磨、球磨机中的一种或几种的组合或其与雷蒙磨的组合。
本实施例中的选粉设备122采用所述选粉设备采用旋风选粉机，作为其他优选实施方式，还能采用V型选粉机、离心选粉机、动态选粉机、O-sep选粉机中的一种或几种的组合或其与旋风选粉机的组合。
所述转化脱碱系统包括依次连接的混料搅拌装置301、湿法球磨机302、料浆池303，混料搅拌装置301设有灰渣入口，所述灰渣入口与悬浮式组合焚烧炉的“Y”型炉渣溢流管235连接；混料搅拌装置301还设有助剂入口；助剂入口与转化助剂仓5连接；
所述转化脱碱系统还包括过滤装置304，过滤装置304设有料浆进料口、浆液出口及固体物质出口，料浆进料口与料浆池303的出料口连接，浆液出口通过管路连接至沉降池305，固体物质出口通过管路连接至固体渣仓310；沉降池305设有上部清液出口和底部不溶物出口，上部清液出口连接至仓式蒸发机306，底部不溶物出口连接至过滤装置304。
本实施例中，混料搅拌装置301采用双轴搅拌机，作为其他优选实施方式，还能采用回转式搅拌机、轮辗均质机中的一种或几种的组合或其与双轴搅拌机的组合。
本实施例中，过滤装置304采用板框压滤机，作为其他优选实施方式，还能采用袋式过滤机、螺旋过滤机中的一种或几种的组合，或其与板框压滤机的组合。
所述水泥窑资源化处理系统，包括依次连接的原料配料系统、水泥生料制备系统、新型干法水泥窑系统，新型干法水泥窑系统包括干法水泥窑分解炉401、水泥回转窑402、以及水泥窑窑尾烟室403，原料配料系统中大修渣配料仓的进料口与转化脱碱系统的固体渣仓310连接。
本实施例提供的上述水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的处理系统的方法，具体如下：
S1、大修渣破碎与粉磨：
铝电解槽大修渣通过板式喂料机输送至一级破碎机111，一级破碎后的物料经皮带输送机输送至二级破碎机112，经二级破碎后的物料经提升机输送至原料储存库113中进行储存，两级破碎后实现将进料粒度不大于500mm的大修渣破碎到不大于10mm；
然后通过原料储存库113库底的计量配合机构13计量喂料后用输送设备将破碎后的物料输送至粉磨设备121、再经粉磨后进入选粉设备122选粉，合格物料粉采用粉料储存库123储存，不合格物料返回粉磨设备121粉磨；通过粉磨、选粉多次循环后得到300～500目的铝电解槽大修渣粉料。
S2、水泥窑旁路焚烧消毒：
将步骤S1制得的大修渣粉料经计量输送机构送到悬浮式组合焚烧炉，800～1150℃高温焚烧，大修渣中的氰化物（NaCN）在高温有氧和碱性条件下被氧化消除毒性，少量的HF气体蒸发到焚烧后的高温烟气中，经旋风收尘后采用高温风机送入水泥窑三次风管进入水泥窑，被水泥窑中大量的CaO固化成稳定的CaF2固体，从而消除毒；同时，从悬浮式组合焚烧炉卸出的炉渣直接送到下一工序进行转化脱碱处置；
悬浮式组合焚烧炉的焚烧过程具体如下：
大修渣粉料从悬浮式组合焚烧炉中部的第一进料口216随从第一进风口215切向进入的高温气流（循环烟气）一起被送进旋流部21的旋流室211内，大修渣粉料中的小颗粒粉料随旋流室211内旋转上升的气流通过旋流部211顶部的第一出风口215进入旋风分离器22，经旋风分离器22分离后的粉料经其底部的第二出料口222排出沿着下料管225进入沸腾室231内燃烧；分离后的高温烟气从旋风分离器22顶部的第二出风口223通过高温风机抽吸排出，其中一部分再次从第一进风口215切向进入旋流室211内，实现循环利用；而其中的大颗粒粉料在旋转室211内旋转气流的离心力作用下甩到边部沿着旋流室211的内壁向下滑落，在旋流部21的下部喇叭口213呈缩口的上升气流裹挟部分回到旋流室211内，部分落到沸腾室231内焚烧；回到旋流室211内的粉料再次在旋转气流的作用下部分随高温气流（循环烟气）进入旋风分离器22进行分离通过下料管225进入沸腾室231燃烧或直接从旋流室211落入沸腾室231内燃烧，如此循环，直至大修渣粉料充分燃烧；由于进入沸腾室231内的大修渣粉料在气流的作用下使其均匀地分布在流化介质上，助燃空气从助燃空气入口234经充气箱237从流化床的空气分布板233吹入，并通过流化介质间的缝隙进入炉内，使大修渣粉料形成沸腾状态悬浮于气流中完成燃烧，被燃烧的灰烬通过“Y”型炉渣溢流管235排出，即为焚烧炉渣。
上述焚烧过程中，旋流室211内的气流由从第一进风口215沿切线方向进入的循环烟气（高温气流）和沸腾部23高温焚烧大修渣粉料排出的烟气组成；由于切线进入的气流能将旋流室211内的气流运行方向改变为旋转上升模式，从而能延长气流运行时间，也就增加了物料与气体热交换的时间，使旋转气流中的大修渣粉料得到有效扩散和充分预热，保证其充分燃烧。
底部助燃空气为工业富氧发生器制气供应的富氧空气，以保证进入沸腾部的空气中含氧量达到25～30%。第一进风口215进入的中部旋流用风采用循环风，采用风机引入；循环风管和去水泥窑烟气管道上设有高温风量调节阀控制风量。从第一进风口215切向进入的中部旋流用风采用循环高温风，采用高温风机引入；从旋风分离器22顶部的第二出风口223排出的烟气一部分循环使用，另一部分引入水泥窑窑尾烟室402进行进一步燃烧，循环风管和去水泥窑窑尾烟室402的烟气管道上设有高温风量调节阀控制风量。
S3、转化脱碱：从悬浮式组合焚烧炉卸出的炉渣（200℃左右）储存在炉渣仓6内待用，然后按炉渣：转化剂的质量比为1:（0.2~1）的比例加入转化助剂、再加入NaOH溶液用混料搅拌装置301搅拌，再用湿法球磨机302进行研磨和转化，研磨后的料浆储存于料浆池303内，并继续加入40～100℃热水继续完成转化反应；转化反应完全后的浆料，通过过滤装置304过滤得到固体物质和浆液，浆液进入沉降池305；固体物质经多次清水洗涤过滤后得到比较干净的萤石矿化剂渣储存在萤石矿化剂渣仓310内待用；清洗液调节碱浓度返回前工段作为洗涤液使用或进入沉降池305处理；浆液在静置、沉降分离后，上部清液为碱液直接用仓式蒸发机306进行蒸发浓缩得到烧碱副产品；底部不溶物再回到过滤装置304进行液固分离。
本实施例中，碱液蒸发浓缩所需热源采用水泥窑废弃的窑尾低温烟气余热和余热发电后的低温蒸汽余热。仓式蒸发机306所蒸发的水蒸气采用冷凝器307冷凝，所得到的40℃以上冷凝水储存在水池308中返回作为转化反应所需热水使用。转化反应中产生的水蒸气全部用抽吸机抽取送到冷凝器307一起处理。
转化所需NaOH碱液浓度不高于200mol/L；第一次生产时采用外购，生产一段时间后可采用步骤S3本身制得的烧碱副产品，富余的部分再作为副产品出售。转化助剂选用石灰石、石灰、石膏、电石渣、脱硫石膏、氯化钙中一种或几种的组合。
S4、水泥窑资源化处理：按照水泥窑使用矿化剂要求的成分和热值要求设计配合比，将步骤S3制得的萤石矿化剂渣按水泥原料总量的0.5~3%，与水泥原料一起通过生料磨制成水泥生料粉，然后进入新型干法水泥窑分解炉401经高温煅烧成水泥熟料；在进入水泥窑分解炉401之前，水泥生料粉，经过第C1～C5五级旋风预热器进行预热，高温煅烧的过程中，萤石矿化剂渣中的CaF2作为水泥窑矿化剂并固熔于水泥熟料，而其中未完全燃烧完的碳粉在水泥回转窑403内1450～1550℃的高温下全部彻底焚烧，以碳化硅为主的耐火砖粉再在高温碱性条件下被进一步氧化，未被氧化的少量残渣全部熔入水泥熟料，其他组份（CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3等）全部成为水泥组份。
上述处理过程中，所有物料转运、粉碎、储存过程均密封进行，系统内的所有设备、料仓之间固体物料采用皮带输送机、提升机、螺旋输送机、风送斜槽、链式输送机等输送设备连接，并设置抽吸机用于形成微负压；所有气体用风管送入袋式除尘器进行净化处理后排放。
通过本发明可以实现铝电解槽大修渣的无害化、资源化的最终处置，本发明具有以下有益效果：
1、本发明是提供一种水泥窑协同大批量焚烧处理铝电解槽大修渣资源化处理方案，采用本方案通过将铝电解槽大修渣高温焚烧处理，消除其毒性危害，本发明能节约资源、降低能耗、节约生产成本，符合发展循环经济和可持续发展的要求。
①废渣中的氟和铝成为水泥的基本原料，一般的，1吨大修渣渣可以生产0.4～0.6t含有20~50%CaF2的萤石矿化剂。
②废渣中的炭能全部燃烧转化为热量成为水泥生产所需的能源，一般的处理每吨铝电解槽大修渣可以节约0.3～0.4吨煤炭。
③不仅能消除大批量处理大修渣可能造成的高碱原料对水泥窑的影响，而且能从废渣中提出价值较高烧碱溶液，一般的，处置1t大修渣可以得到100~200kg烧碱（固态计算）。
2、本发明通过科学和系统的方法对铝电解槽大修渣进行无害转化，废渣预处理和水泥粉磨过程中全部在密闭设备和负压环境下操作，并采用高效除尘设备进行处理，没有粉尘污染；焚烧和资源化处置过程中的废水、废气和废渣可以得到循环使用和有效利用，无二次排放，彻底消除了二次污染的可能。同时焚烧中可能产生的少量HF等腐蚀性强的酸性气体在水泥窑CaO强碱性条件下完全可以吸收固化成CaF2固体物质进入水泥熟料，不会对外排放。所有水蒸汽蒸发后通过冷凝回收实现循环使用，不需要对外排放。所有废渣全部用于水泥生产原料，得到资源化利用。
3、本发明采用水泥窑旁路旁路焚烧方式，石墨化阴极炭块通过高细粉磨和在悬浮式组合焚烧炉内可以根据需要设置停留时间，通过热添加富氧空气，满足其所需的高温和富氧燃烧条件，从而实现比较完全氧化燃烧。同时，将悬浮式组合焚烧炉焚烧产生的富余热量被水泥窑吸收，节约能源；产生的废气进入水泥窑高温强碱性系统处理，彻底消除环保风险。利用水泥窑为余热发电后的低温烟气对碱溶液蒸发浓缩，不需增加能耗。。
4、本发明针对物料特性采用独特的工艺装备，完全可以组织大型化工业生产：
①本发明针对铝电解槽大修渣的特性设计专门的悬浮式组合焚烧炉作为煅烧设备，不仅设备构造简单独特，操作方便、造价低，而且通过两段组合式旋风燃烧、富氧燃烧等独特工艺，可以确保石墨化废碳极的完全燃烧。
②本发明针对利用低温烟气余热蒸发盐水采用仓式蒸发机，改蒸发机结构简单，通过的烟气量大，阻力小，可以多级串联，蒸发效率高，没有二次污染。
③本发明采用湿法球磨机作为的转化磨，采用成熟的破碎和粉磨设备，技术可靠。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统，其特征在于，具体包括：依次连接的大修渣粉碎系统、水泥窑旁路焚烧系统、转化脱碱系统、水泥窑资源化处理系统；整个系统内的装置均采用密封装置，并设置抽吸机用于形成微负压；所述大修渣粉碎系统包括破碎系统和粉磨系统，所述破碎系统包括依次连接的一级破碎机、二级破碎机和原料储存库；所述粉磨系统包括依次连接的粉磨设备、选粉设备和粉料储存库，原料储存库的出料口通过计量配合机构与粉磨设备的进料口连接；
所述水泥窑旁路焚烧系统包括悬浮式组合焚烧炉，所述悬浮式组合焚烧炉主要由旋流部、沸腾部及旋风分离器组成；
旋流部包括上部喇叭口、旋流室、下部喇叭口，上部喇叭口的顶部设有第一出风口，旋流室设有切向进风机构，切向进风机构包括与旋流室切向设置的第一进风口，第一进风口的进风管路上设有第一进料口；
旋风分离器包括分离器本体，分离器本体的顶部设有第二出风口，底部设有第二出料口；
沸腾部包括由上往下依次设置的沸腾室、流化床、充气箱，所述流化床包括空气分布板和设置在空气分布板上的流化介质层，所述充气箱的底部设有第一出渣口，所述空气分布板上设有第二出渣口，所述第一出渣口与第二出渣口通过一“Y”型炉渣溢流管连接；所述充气箱的侧部还设有助燃空气入口，所述沸腾室的顶部为烟气出口；所述“Y”型炉渣溢流管，包括上部的第一支管、第二支管以及下部的第三支管，第一支管与第一出渣口连接，第二支管穿过充气箱并通过第二出渣口伸入沸腾室内；
旋流部与旋风分离器第一出风口通过风管连通；旋流部下部喇叭口的底部与沸腾部顶部的烟气出口连通；旋风分离器的第二出料口通过下料管连通至沸腾室内。
2.根据权利要求1所述的水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统，其特征在于，
所述旋流室为圆柱体结构，其长径比为3～10；
所述上部喇叭口为倒锥形料斗结构，其锥形角度为45°～75°；
所述下部喇叭口为正锥形料斗结构，其锥形角度为45°～75°；
所述沸腾室为顶部设有倒锥形烟气出口的圆柱体结构，其长径比为3～10；所述空气分布板为均匀布置有若干网孔的圆形板件。
3.根据权利要求1所述的水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统，其特征在于，所述转化脱碱系统包括依次连接的混料搅拌装置、湿法球磨机、料浆池，所述混料搅拌装置设有灰渣入口，所述灰渣入口与悬浮式组合焚烧炉的出渣口连接；所述混料搅拌装置还设有助剂入口；助剂入口与转化助剂仓连接；
所述转化脱碱系统还包括过滤装置，过滤装置设有料浆进料口、浆液出口及固体物质出口，料浆进料口与料浆池的出料口连接，浆液出口通过管路连接至沉降池，固体物质出口通过输送机连接至萤石矿化剂渣仓；所述沉降池设有上部清液出口和底部不溶物出口，上部清液出口连接至仓式蒸发机，底部不溶物出口连接至过滤装置。
4.根据权利要求1所述的水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统，其特征在于，
所述水泥窑资源化处理系统，包括依次连接的原料配料系统、水泥生料制备系统、新型干法水泥窑系统，新型干法水泥窑系统包括干法水泥窑分解炉、水泥回转窑、以及水泥窑窑尾烟室，原料配料系统中的大修渣配料仓的进料口与转化脱碱系统的固体渣仓连接。
5.一种水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一所述的水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统，具体包括如下步骤：
S1、大修渣破碎与粉磨：铝电解槽大修渣进入大修渣粉碎系统破碎、粉磨、选粉，得到符合要求的大修渣粉料；
S2、水泥窑旁路焚烧消毒：将步骤S1制得的大修渣粉料经计量输送机构送到悬浮式组合焚烧炉，800～1150℃高温焚烧，大修渣中的氰化物在高温有氧和碱性条件下被氧化消除毒性，少量的HF气体蒸发到焚烧后的高温烟气中，经旋风分离器收尘后采用高温风机送入水泥窑三次风管进入水泥窑，被水泥窑中大量的CaO固化成稳定的CaF2固体，从而消除毒；同时，从悬浮式组合焚烧炉卸出的炉渣直接送到下一工序进行转化脱碱处置；
S3、转化脱碱：从悬浮式组合焚烧炉卸出的炉渣与转化助剂、NaOH溶液混合球磨转化后得浆料，浆料过滤后的浆液制得烧碱副产品，过滤后的固体物质制得萤石矿化剂渣；
S4、水泥窑资源化处理：步骤S3制得的萤石矿化剂渣按照水泥窑使用矿化剂要求的成分和热值要求设计配合比，与水泥原料一起通过原料配料系统配料，然后通过水泥生料制备系统制成水泥生料粉，再进入新型干法水泥窑系统经高温煅烧成水泥熟料；
上述配料配比为，萤石矿化剂渣占水泥原料总量的0.5~3%；
上述处理过程中，所有物料转运、粉碎、储存过程均密封进行，系统内的所有设备、料仓之间固体物料采用皮带输送机、提升机、螺旋输送机、风送斜槽、链式输送机等输送设备连接，并设置抽吸机用于形成微负压；所有气体用风管送入袋式除尘器进行净化处理后排放。
6.根据权利要求5所述的水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的方法，其特征在于，步骤S1的破碎粉磨过程具体如下：
铝电解槽大修渣通过板式喂料机输送至一级破碎机，一级破碎后的物料经皮带输送机输送至二级破碎机，经二级破碎后的物料经提升机输送至原料储存库中进行储存，两级破碎后实现将进料粒度不大于500mm的大修渣破碎到不大于10mm；
然后通过原料储存库库底的计量喂料机构计量喂料后用输送设备将破碎后的物料输送至粉磨设备、再经粉磨后进入选粉设备选粉，合格物料粉采用粉料储存库储存，不合格物料返回粉磨设备粉磨；通过粉磨、选粉多次循环后得到300～500目的铝电解槽大修渣粉料。
7.根据权利要求6所述的水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的方法，其特征在于，步骤S2中悬浮式组合焚烧炉的焚烧过程具体如下：
大修渣粉料从悬浮式组合焚烧炉中部的第一进料口随从第一进风口切向进入的高温气流一起被送进旋流部的旋流室内，大修渣粉料中的小颗粒粉料随旋流室内旋转上升的气流通过旋流部顶部的第一出风口进入旋风分离器，经旋风分离器分离后的粉料经其底部的第二出料口排出沿着下料管进入沸腾室内燃烧；分离后的高温烟气从旋风分离器顶部的第二出风口通过高温风机抽吸排出一部分再次从第一进风口切向进入旋流室内，实现循环利用；而其中的大颗粒粉料在旋转室内旋转气流的离心力作用下甩到边部沿着旋流室的内壁向下滑落，在旋流部的下部喇叭口呈缩口的上升气流裹挟部分回到旋流室内，部分落到沸腾室内焚烧；回到旋流室内的粉料再次在旋转气流的作用下部分随高温气流进入旋风分离器进行分离通过下料管进入沸腾室燃烧或直接从旋流室落入沸腾室内燃烧，如此循环，直至大修渣粉料充分燃烧；由于进入沸腾室内的大修渣粉料在气流的作用下使其均匀地分布在流化介质上，助燃空气从助燃空气入口经充气箱从流化床的空气分布板吹入，并通过流化介质间的缝隙进入炉内，使大修渣粉料形成沸腾状态悬浮于气流中完成燃烧，被燃烧的灰烬通过“Y”型炉渣溢流管排出，即为焚烧炉渣；
底部助燃空气采用工业富氧发生器制气供应的富氧空气，保证进入沸腾部的空气中含氧量达到25～30%；从第一进风口切向进入的中部旋流用风采用循环高温风，采用高温风机引入；从旋风分离器顶部的第二出风口排出的烟气一部分循环使用，另外一部分引入水泥窑窑尾烟室进行进一步燃烧。
8.根据权利要求7所述的水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的方法，其特征在于，
步骤S3转化脱碱过程具体如下：
从悬浮式组合焚烧炉卸出的炉渣按炉渣：转化剂的质量比为1:（0.2~1）的比例加入转化助剂、再加入NaOH溶液用混料搅拌装置搅拌，再用湿法球磨机进行研磨和转化，研磨后的料浆储存于料浆池内，并继续加入40～100℃热水继续完成转化反应；转化反应完全后的浆料，通过过滤装置过滤得到固体物质和浆液，浆液进入沉降池；固体物质经清水洗涤过滤后得到萤石矿化剂渣，储存在萤石矿化剂渣仓内待用；清洗液调节碱浓度返回前工段作为洗涤液使用或进入沉降池处理；浆液在静置、沉降分离后，上部清液为碱液直接用仓式蒸发机进行蒸发浓缩得到烧碱副产品；底部不溶物再回到过滤装置进行液固分离；
碱液蒸发浓缩所需热源采用水泥窑废弃的窑尾低温烟气余热或余热发电后的低温蒸汽余热；仓式蒸发机所蒸发的水蒸气采用冷凝器冷凝，所得到的冷凝水返回作为转化热水使用。
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