CN109127648A

CN109127648A - 无害化连续处理铝电解槽废槽衬的方法

Info

Publication number: CN109127648A
Application number: CN201810785497.0A
Authority: CN
Inventors: 王旭东; 冯晓强; 张敬; 张敬一; 王立志
Original assignee: ZHENGZHOU JINGWEI TECHNOLOGY INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: ZHENGZHOU JINGWEI TECHNOLOGY INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2018-07-17
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2019-01-04

Abstract

本发明公开了一种无害化连续处理铝电解槽废槽衬的方法，其主要步骤有：将废槽衬送入破碎机破碎得废槽衬颗粒；再用湿磨设备制浆，加除氟药剂和除氰药剂，混合均匀，除氟药剂和除氰药剂以固体的形式同时或分别加入湿磨设备进料口或湿磨设备磨尾槽，或以溶液形式同时或分别加入湿磨设备进料口或湿磨设备磨尾槽，或一种以固体形式一种以溶液形式同时或分别加入湿磨设备进料口或球磨机磨尾槽；将料浆引入若干串联的搅拌槽停留反应；在末端搅拌槽检测氟化物和氰化物，合格料浆引至沉降过滤系统，不合格料浆返回所述串联搅拌槽的首槽继续反应。本发明能有效的除去铝电解槽废槽衬中的氟化物和氰化物等有害物质，其工艺流程简单、处理效率高、无“三废”排出。

Description

无害化连续处理铝电解槽废槽衬的方法

技术领域

本发明涉及高危固废处理技术领域，具体涉及一种新型的无害化连续处理铝电解槽废槽衬的方法。

背景技术

电解铝生产过程中淘汰产生的废槽衬，含有大量的可溶氟化物、氰化物，属于危险废物。由于氟化物和氰化物毒性物质具有可溶性、挥发性等特点，露天放置，不仅浪费资源，还严重污染环境，在很大程度上给周边的地下水、土壤和大气带来严重危害，以致威胁到人类健康。

关于铝电解废槽衬的处理方法，一般常用的是焚烧法，但是焚烧法存在着工艺复杂、处理不完全、残渣难于回收、有尾气需要再处理等技术难题，这种状况严重制约了铝电解废槽衬的回收再利用行业的发展。

专利文献CN200410042564.8中公开了一种铝电解槽废槽衬的无害化处理方法：以含氧化钙的矿物为反应剂，以含二氧化硅的物料为添加剂，以煤烟为外加燃料，采用回转窑进行热处理，尾气用氧化铝吸附，处理后用石灰水淋洗进行二次反应，处理后可使废槽衬中可溶氟化物及氰化物含量下降95%以上，固体渣中可溶氟化物含量低于50mg/L，氰化物含量低于1.0mg/L，固体渣和烟气达标排放。

专利文献CN201510924933.4中公开了基于化学沉淀和氧化还原反应的铝电解槽废槽衬处理方法，其包含了较复杂的工艺步骤：将废槽衬破碎、磨细后，加入次氯酸钠溶液，调节pH值7.0～8.5，危险元素氰化物与次氯酸钠溶液发生氧化还原反应而被除去，过滤氧化反应后的残渣，置于沉淀反应池中；将石灰水加入沉淀反应池中，浸泡残渣使之结合氟化物反应生成难溶的CaF₂；沉淀反应后过滤所得滤液可作为纯碱工业和氧化铝工业的原料；滤后的最终残渣作为原料回用于修路、建筑、水泥、耐火等行业。

但现有的这些铝电解废槽衬的无害化处理步骤繁多，存在着成本高、历时长、效率低、回收率低等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的无害化连续处理铝电解槽废槽衬的方法，能够高效的、安全的、环保的处理废槽衬，无“三废”排出。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种无害化连续处理铝电解槽废槽衬的方法，包括以下步骤：

（1）将废槽衬送入破碎机破碎，得废槽衬颗粒；

（2）将废槽衬颗粒用湿磨设备制浆，料浆浓度控制为5～50%，加除氟药剂和除氰药剂，搅拌混合均匀；其中，所述除氟药剂的加入量为待处理废槽衬质量的3～30%；所述除氰药剂的加入量为待处理废槽衬质量的1～25%；

所述除氟药剂和所述除氰药剂以固体的形式同时或分别加入湿磨设备进料口或湿磨设备磨尾槽，或以溶液形式同时或分别加入湿磨设备进料口或湿磨设备磨尾槽，或一种以固体形式一种以溶液形式同时或分别加入湿磨设备进料口或球磨机磨尾槽；

（3）将上步所得料浆引入若干串联的搅拌槽停留反应；

（4）在末端搅拌槽检测氟化物和氰化物含量，合格的料浆引至沉降过滤系统，不合格的料浆返回所述串联搅拌槽的首槽继续反应。

优选的：在步骤（1）中，所述废槽衬颗粒粒径大小控制为0～50mm。

优选的：在所述步骤（2）中，湿磨设备为溢流型球磨机，在所述球磨机出口设有过滤筛，所述过滤筛的筛孔大小控制为0.1～2mm。

进一步的，在所述步骤（2）中，在加除氟药剂和除氰药剂的同时以20～90KHz的超声波照射反应浆料，以加速上述化学反应、提升反应效果。在适宜频率的超声波照射下，浆料中无数气泡快速形成并迅速内爆，因空化泡破灭时产生强大的冲击波，废槽衬颗粒上附着的氰/氟化物在冲击波作用下逐渐被剥离下来、分散、乳化、脱落，进而大大提升了反应速度和反应去除效果。

进一步的：所述溢流型球磨机的进料口、出料口和磨尾槽均设有连通氨气吸收塔的集气装置。

优选的：在所述步骤（2）中，除氟药剂为硫酸铁、硫酸亚铁、聚合硫酸亚铁、氢氧化钙、氯化钙中的至少一种；所述除氰药剂为双氧水、次氯酸钠、次氯酸钙中的至少一种。

优选的：在所述步骤（3）中，所述搅拌槽的数量控制为1～15个。

优选的：在所述步骤（3）中，停留反应时间控制为2～40min。

优选的：在所述步骤（4）中，所述末端搅拌槽检测用的检测设备为在线氟离子浓度检测仪和氰离子浓度检测仪。

优选的：在所述步骤（4）中，所述沉降过滤系统包括浓缩设备和固液分离设备；所述浓缩设备包括浓泥斗和斜板浓密箱，以使料浆浓度提高至20～45%；所述固液分离设备包括连续式的真空过滤机和/或陶瓷过滤机，以使尾料的含水率低于20%。

进一步的：在所述废槽衬的料仓和所述除氟药剂和除氰药剂的药剂仓上设置有对应的除尘管路。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1.本发明工艺流程简单、且效率高，所用各种原料来源广泛、价格便宜，有利于在铝电解废槽衬无害化处理中广泛应用。

2.本发明无“三废”排出，且能有效的除去铝电解废槽衬中的氟化物和氰化物等有害物质。

3.本发明能够实现铝电解槽废槽衬中炭和电解质等物质的资源化回收利用。

附图说明

图1为实施例一的工艺流程图；

图2为实施例二的工艺流程图；

图3为实施例三的工艺流程图；

图4为实施例四的工艺流程图；

图5为实施例五的工艺流程图；

图6为实施例六的工艺流程图；

图中，1为铲车，2为进料仓，3为提升机，4为原料仓，5为震动给料机，6为球磨机，7为电子皮带秤，8为搅拌罐，9为浓泥斗，10为真空过滤机，11为循环水槽，12为吸收塔，13为氨水搅拌罐，14为除尘管路，15为磨尾搅拌槽。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步阐述本发明。

下述实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的试验方法或分析方法，如无特别说明，均为常规方法；所用试剂如无特别说明，均为市售。

实施例一：一种新型的无害化连续处理铝电解槽废槽衬的方法

工艺流程图参见图1。

（1）将铝电解废槽衬投入破碎机中，过筛，得到粒度≤50mm的废槽衬颗粒，采用铲车或皮带输送设备将这部分块料运输至进料仓。通过斗式提升机输送至原料仓，为后续连续运行提供原料；

（2）湿磨制浆：通过振动给料机把废槽衬颗粒输送至球磨机中，同时配一定比例的水加至球磨机中，确保出料料浆浓度10～20%；

（3）加一定量的除氟药剂和除氰药剂：除氰药剂和除氟药剂通过电子皮带秤精确称量后输送至球磨机磨头，与废槽衬颗粒和水混合进入球磨机，其中，除氟药剂为待处理废槽衬质量的4%，除氰药剂为待处理废槽衬质量的3%；

（4）球磨机出口设有150目过滤筛，粒度合格的浆料进入磨尾搅拌槽，不合格的返回球磨机中继续球磨；

（5）为使药剂与废槽衬料充分反应，实现物料的连续不间断处理。用泵将磨尾搅拌槽中的物料打入一系列串联的搅拌罐中，每台搅拌罐的停留反应时间为2min。

（6）检测：应用最末搅拌罐的在线氰含量及氟含量检测设备检测，测定浆液中合格要求：氰离子浓度≤0.5mg/L，氟离子浓度≤20mg/L。

（7）浓缩及过滤：合格物料通过搅拌罐下渣浆泵打入浓泥斗，浓缩后输送至真空过滤机进行固液分离。分离后的固体滤渣可用于制作免烧砖；分离出的水流入循环水槽，用于再次制浆。

此外，在上料、原料仓及药剂仓均设置对应的除尘管路，防止烟尘逸散。

在球磨机磨头、磨尾及磨尾搅拌槽设置抽气管路，将反应过程中产生的氨气抽进吸收塔，用水吸收，存储于氨水搅拌罐。

实施例二：一种新型的无害化连续处理铝电解槽废槽衬的方法

工艺流程图参见图2。

（2）湿磨制浆：通过振动给料机把废槽衬颗粒输送至球磨机中，同时配一定比例的水加至球磨机中，确保出料料浆浓度为15～25%；

（3）加一定量的除氟药剂和除氰药剂：已配置成溶液的除氰药剂和除氟药剂通过阀门和流量计控制流量加入第一台磨尾搅拌槽中，与废槽衬颗粒和水混合进入球磨机，其中，除氟药剂为待处理废槽衬质量的7.5%，除氰药剂为待处理废槽衬质量的16%；

（4）球磨机出口设有0.3mm的过滤筛，粒度合格的浆料进入磨尾搅拌槽，不合格的返回球磨机中继续球磨；

（5）为使药剂与废槽衬料充分反应，实现物料的连续不间断处理。用泵将磨尾搅拌槽中的物料打入一系列串联的搅拌罐中，每台搅拌罐的停留反应时间为8min。

（7）浓缩及过滤：合格物料通过搅拌罐下渣浆泵打入沉降过滤系统，所述沉降过滤系统包括浓缩设备和固液分离设备；所述浓缩设备包括浓泥斗和斜板浓密箱，以使料浆浓度提高至20～35%；所述固液分离设备包括连续式的真空过滤机和陶瓷过滤机，以使尾料的含水率低于15%，循环水往复利用。分离后固体滤渣可用于制作免烧砖；水流入循环水槽，用于再次制浆。

此外，在上料、原料仓及药剂仓均设置除尘管路或系统，防止烟尘逸散。

实施例三：一种新型的无害化连续处理铝电解槽废槽衬的方法

工艺流程图参见图3。

（1）将铝电解废槽衬投入破碎机中，过筛，得到粒度≤25mm的废槽衬颗粒，采用铲车或皮带输送设备将这部分块料运输至进料仓。通过斗式提升机输送至原料仓，为后续连续运行提供原料；

（2）湿磨制浆：通过振动给料机把废槽衬颗粒输送至球磨机中，同时配一定比例的水加至球磨机中，确保出料料浆浓度范围为10～30%；

（3）加一定量的除氟药剂和除氰药剂：已配置成溶液的除氰药剂和除氟药剂通过阀门和流量计控制流量加入第一台磨尾搅拌槽中，与废槽衬颗粒和水混合进入球磨机，其中，除氟药剂为待处理废槽衬质量的15%，除氰药剂为待处理废槽衬质量的15%；

（4）球磨机出口设有0.5mm过滤筛，粒度合格的浆料进入磨尾搅拌槽，不合格的返回球磨机中继续球磨；

（5）为使药剂与废槽衬料充分反应，实现物料的连续不间断处理。用泵将磨尾搅拌槽中的物料打入一系列串联的搅拌罐中，每台搅拌罐的停留反应时间为15min。

（7）浓缩及过滤：合格物料通过搅拌罐下渣浆泵打入沉降过滤系统，所述沉降过滤系统包括浓缩设备和固液分离设备；所述浓缩设备包括浓泥斗和斜板浓密箱，以使料浆浓度提高至30～45%；所述固液分离设备包括连续式的真空过滤机和陶瓷过滤机，以使尾料的含水率低于15%，循环水往复利用。分离后固体滤渣可用于制作免烧砖；水流入循环水槽，用于再次制浆。

此外，在上料、原料仓及药剂仓均设置除尘管路，防止烟尘逸散。

实施例四：一种新型的无害化连续处理铝电解槽废槽衬的方法

工艺流程图参见图4。

（2）湿磨制浆：通过振动给料机把废槽衬颗粒输送至球磨机中，同时配一定比例的水加至球磨机中，确保出料料浆浓度范围达到25～45%；

（3）加一定量的除氟药剂和除氰药剂：已配置成溶液的除氰药剂和除氟药剂通过阀门和流量计控制流量加入第一台磨尾搅拌槽中，与废槽衬颗粒和水混合进入球磨机，其中，除氟药剂为待处理废槽衬质量的25%，除氰药剂为待处理废槽衬质量的10%；

（4）球磨机出口设有0.8mm过滤筛，粒度合格的浆料进入磨尾搅拌槽，不合格的返回球磨机中继续球磨；

（5）为使药剂与废槽衬料充分反应，实现物料的连续不间断处理。用泵将磨尾搅拌槽中的物料打入一系列串联的搅拌罐中，每台搅拌罐的停留反应时间为20min。

（7）浓缩及过滤：合格物料通过搅拌罐下渣浆泵打入浓泥斗，浓缩后输送至真空过滤机进行固液分离。分离后固体滤渣可用于制作免烧砖；水流入循环水槽，用于再次制浆。

实施例五：一种新型的无害化连续处理铝电解槽废槽衬的方法

工艺流程图参见图5。

（2）湿磨制浆：通过振动给料机把废槽衬颗粒输送至球磨机中，同时配一定比例的水加至球磨机中，确保出料料浆浓度范围达到25～40%；

（3）加一定量的除氟药剂和除氰药剂：已配置成溶液的除氰药剂和除氟药剂通过阀门和流量计控制流量加入第一台磨尾搅拌槽中，与废槽衬颗粒和水混合进入球磨机，其中，除氟药剂为待处理废槽衬质量的25%，除氰药剂为待处理废槽衬质量的7%；

（4）球磨机出口设有1mm过滤筛，粒度合格的浆料进入磨尾搅拌槽，不合格的返回球磨机中继续球磨；

（5）为使药剂与废槽衬料充分反应，实现物料的连续不间断处理。用泵将磨尾搅拌槽中的物料打入一系列串联的搅拌罐中，每台搅拌罐的停留反应时间为30min。

实施例六：一种新型的无害化连续处理铝电解槽废槽衬的方法

工艺流程图参见图6。

（1）将铝电解废槽衬投入破碎机中，过筛，得到粒度小于等于50mm的废槽衬颗粒，采用铲车或皮带输送设备将这部分块料运输至进料仓。通过斗式提升机输送至原料仓，为后续连续运行提供原料；

（2）湿磨制浆：通过振动给料机把废槽衬颗粒输送至球磨机中，同时配一定比例的水加至球磨机中，确保出料料浆浓度为20～25%；

（3）加一定量的除氟药剂和除氰药剂：已配置成溶液的除氰药剂和除氟药剂通过阀门和流量计控制流量加入第一台磨尾搅拌槽中，与废槽衬颗粒和水混合进入球磨机，其中，除氟药剂为待处理废槽衬质量的20%～25%，除氰药剂为待处理废槽衬质量的15%～20%；

（5）为使药剂与废槽衬料充分反应，实现物料的连续不间断处理。用泵将磨尾搅拌槽中的物料打入一系列串联的搅拌罐中，每台搅拌罐的停留反应时间为40min。

试验例：

实施例一至实施例六废槽衬检测结果如表1所示：

表1 各实施例处理废槽衬检测结果

。

从以上述结果来看，经反应后，浆液中氟化物和氰化物均能下降至技术要求范围之内。反应结果的数值变化，与浆液的浓度，浆液粒度大小，药剂量及反应时间，反应程度均有关系，并不能单一按照线性关系进行计算。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims

1.一种无害化连续处理铝电解槽废槽衬的方法，包括以下步骤：

（1）将废槽衬送入破碎机破碎，得废槽衬颗粒；

（3）将上步所得料浆引入串联的搅拌槽停留反应；

（4）在末端搅拌槽检测氟化物和氰化物含量，含量符合要求的料浆引至沉降过滤系统，不符合要求的料浆返回所述串联搅拌槽的首槽继续反应。

2.根据权利要求1所述的处理铝电解槽废槽衬的方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述废槽衬颗粒粒径大小控制为0～50mm。

3.根据权利要求1所述的处理铝电解槽废槽衬的方法，其特征在于：在所述步骤（2）中，湿磨设备为溢流型球磨机，在所述球磨机出口设有过滤筛，所述过滤筛的筛孔大小控制为0.1～2mm。

4.根据权利要求3所述的处理铝电解槽废槽衬的方法，其特征在于：所述溢流型球磨机的进料口、出料口和磨尾槽均设有对应连通氨气吸收塔的集气装置。

5.根据权利要求1所述的处理铝电解槽废槽衬的方法，其特征在于：在所述步骤（2）中，除氟药剂为硫酸铁、硫酸亚铁、聚合硫酸亚铁、氢氧化钙、氯化钙中的至少一种；所述除氰药剂为双氧水、次氯酸钠、次氯酸钙中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的处理铝电解槽废槽衬的方法，其特征在于：在所述步骤（3）中，所述串联的搅拌槽的数量控制为1～15个。

7.根据权利要求1所述的处理铝电解槽废槽衬的方法，其特征在于：在所述步骤（3）中，停留反应时间控制为2～40min。

8.根据权利要求1所述的处理铝电解槽废槽衬的方法，其特征在于：在所述步骤（4）中，所述末端搅拌槽检测用的检测设备为在线氟离子浓度检测仪和/或氰离子浓度检测仪。

9.根据权利要求1所述的处理铝电解槽废槽衬的方法，其特征在于：在所述步骤（4）中，所述沉降过滤系统包括浓缩设备和固液分离设备；所述浓缩设备包括浓泥斗和斜板浓密箱，用以使料浆浓度提高至20～45%；所述固液分离设备包括连续式的真空过滤机和/或陶瓷过滤机，用以使尾料的含水率低于20%。

10.根据权利要求1所述的处理铝电解槽废槽衬的方法，其特征在于：在所述废槽衬的料仓和/或所述除氟药剂和除氰药剂的药剂仓上设置有对应的除尘管路。