CN111850608A - 一种火法焙烧电解铝碳渣回收电解质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种火法焙烧电解铝碳渣回收电解质的方法，采用熔炼炉焙烧碳渣提取电解质，产生的液体电解质通过模具车凝固和输送，产品再经过破碎机破碎、皮带输运后装袋，返回电解槽生产。本发明能够实现以下目标：1)提取碳渣中电解质，碳杂质成分低于0.5％，可以直接返回电解槽使用；2)回收熔炼炉烟气余热，提高熔炼炉热效率，简化烟气降温处理流程；3)规避常规蓄热式炉蓄热体堵塞问题；4)规避常规炉体内衬易腐蚀问题，大大提高内存寿命；5)减少甚至规避扒渣操作；6)净化车间工作环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解铝废碳渣回收利用技术，尤其涉及一种电解铝碳渣火法焙烧还原，提取回收其中电解质的方法。
背景技术
在铝电解生产过程中，阳极碳块发生选择性氧化反应不断消耗，未燃烧的骨料颗粒进入电解质熔液中形成碳渣，在清理时通常需人工及时将积累的碳渣捞出槽外，以减少对电解生产过程的不利影响。由于受电解质的浸泡和渗透，阳极碳渣的气孔中充满了电解质，根据统计每生产1吨原铝约产出5～20公斤阳极碳渣，产出的阳极碳渣中含有约50％～70％的电解质。每外排一吨碳渣，相当于丢弃500～700kg 电解质、300～400kg碳粉和30kg氧化铝。同时，电解铝碳渣含有氟化盐，属危险固废，处理成本高，吨处理成本在2000元以上，给企业带来较大的压力。
目前，碳渣处理技术是火法焙烧还原和湿法浮选。
湿法浮选是根据各种物料表面物理化学性质不同，来分选物料的方法。是将碳渣加水磨细达到符合要求的浓度和粒度后，加入浮选药剂(如煤油)混合搅拌，进入浮选机并导入空气形成气泡。此时，可浮的物料就粘在气泡上浮至矿浆上面形成泡沫(溢流碳粉)刮出，不浮游的物料从浮选槽底流排出(底流电解质)，从而达到分选的目的。浮选法存在以下两个问题，第一：粉末状电解质产品不适合直接返回电解槽生产使用；第二，电解质产物含碳量较高，一般在5％左右，返回电解槽生产会降低电流效率，增加能耗。
火法焙烧处理碳渣，是将碳渣破碎后在加热炉中完成碳的氧化反应，熔融的液态电解质从加热炉中流出后，经凝固破碎后可以直接返回电解槽生产使用。火法熔炼的优点：第一，有效利用碳渣中可燃物，降低生产过程中的能耗；第二，生产出的电解质破碎后可以直接返回电解槽生产使用。
但是，目前火法焙烧还原电解质技术在应用过程中，存在以下问题：第一，碳渣熔炼炉热效率低、炉门冒烟冒火；第二，管道积尘、蓄热体积尘堵塞严重，影响正常生产；第三，碳渣熔炼炉内衬损耗快，影响正常生产。因此，急需一种工艺稳定可靠、热效率高的碳渣火法焙烧还原提取电解质技术。
发明内容
本发明专利要解决的问题是提供一种高效稳定的电解铝碳渣熔炼回收电解质系统，一方面解决碳渣作为危废对环境的隐患，另一方面回收其中的电解质。同时，规避目前碳渣熔炼技术存在的问题。
为解决上述问题，本发明的技术方案是：
一种火法焙烧电解铝碳渣回收电解质的方法，其特征在于：采用熔炼炉焙烧碳渣提取电解质，产生的液体电解质通过模具车凝固和输送，产品再经过破碎机破碎、皮带输运后装袋，返回电解槽生产。
熔炼炉产生的高温烟气经过换热器进行降温，降温后的烟气接入烟气净化系统。
熔炼炉炉门设有收尘罩，一方面收集炉门开启过程中逸散的烟气，另一方面收尘罩收集的空气及烟气为换热器降温后的高温烟进行二次降温。
炉体内衬材料是镁铬半复合型材料。
助燃空气由鼓风机鼓入，一部分经由换热器升温后从喷嘴进入炉膛燃烧空间；另一部分助燃空气，直接喷射至熔池表面。
高温烟气流经通道为易清理通道，如管壳式换热器壳程；换热器的结构形式不局限于管壳式换热器，换热器的换热方式不局限于空气换热。
收尘罩结构形式不局限于伞形收尘罩、侧吸罩。
系统内设置多处温度和压力检测装置，便于监控系统运行。
本发明能够实现以下目标：
1)提取碳渣中电解质，碳杂质成分低于0.5％，可以直接返回电解槽使用；
2)回收熔炼炉烟气余热，提高熔炼炉热效率，简化烟气降温处理流程；
3)规避常规蓄热式炉蓄热体堵塞问题；
4)规避常规炉体内衬易腐蚀问题，大大提高内存寿命；
5)减少甚至规避扒渣操作；
6)净化车间工作环境。
附图说明
图1是本发明实施的流程示意图。
图中：1、熔炼炉；2、换热器；3、燃控系统；4、鼓风机；5、碳渣堆存区；6、炉门收尘罩；7、模具车；8、产品破碎包装；9、烟气净化系统；
具体实施方式
下面结合附图对本发明加以详细描述，但本发明的保护范围不受示意图所限。
如图1所示，由电解槽捞出的碳渣堆存在碳渣暂存区5，由人工或机械叉车将碳渣从熔炼炉1炉门加料，经过一个熔炼周期后，熔融的液态电解质从熔炼炉侧排料口流入模具小车7，经冷却凝固后由人工初级破碎，破碎后产品由人工或机械叉车加入颚式破碎机进一步破碎，产品经过皮带后装袋返回电解槽生产。熔炼炉以天然气为燃料，助燃空气从鼓风机4鼓入，一部分经过烟气-空气换热器2升温后，通过天然气烧嘴喷入炉膛，提高燃烧效率；另一部分助燃空气喷射至熔池表面，完成碳渣中碳成分燃烧，减少甚至规避扒渣操作。炉门设有炉门收尘罩6，负责收集炉门在加料、扒渣过程中逸散的烟气。熔炼炉产生的高温烟气经过烟气-空气换热器降温后，与炉门收尘罩收集烟气混合进行二次降温，之后一同进入烟气净化系统9。
电解铝碳渣熔炼回收电解质系统包括熔炼炉及配套燃控系统、烟气降温系统、物料回收系统及集气系统。所述熔炼炉及配套燃控系统包括炉体、天然气烧嘴、炉门升降机构、烟道。所述烟气降温系统包括烟气-空气换热器及附属烟道。所述物料回收系统包括模具车、破碎机及皮带机。所述集气系统包括炉门收尘罩6及附属管道。
所述烟气-空气换热器，是一种管壳式换热器，冷空气走管束内区域，其流经路径即管程；热烟气走换热器壳体，流经管束外，其流经路径即壳程。空气进口接鼓风机，空气出口接熔炼炉天然气烧嘴；烟气从熔炼炉高温烟道出口接换热器进口，烟气从换热器出口经附属管道进入烟气净化系统。
所述烟气净化系统是电解烟气净化系统，配置在南北电解车间之间，负责处理电解槽生产过程中产生的烟气。其处理方式是氧化铝吸附去氟，布袋除尘后排入大气。
所述炉体的内衬采用复合型耐腐蚀砖，如镁铬半复合型材料以克服碳渣熔炼炉内衬损耗快的缺陷。
所述炉门收尘罩，是配置在熔炼炉炉门上方的伞形集气罩，负责收集炉门在加料、扒渣过程中外散的烟气。所述集气系统附属管道，负责将收尘罩收集的烟气与经过烟气-空气换热器降温后的烟气混合，一同进入烟气净化系统。
Claims (9)
1.一种火法焙烧电解铝碳渣回收电解质的方法，其特征在于：采用熔炼炉焙烧碳渣提取电解质，产生的液体电解质通过模具车凝固和输送，产品再经过破碎机破碎、皮带输运后装袋，返回电解槽生产。
2.根据权利要求1所述的火法焙烧电解铝碳渣回收电解质的方法，其特征在于：熔炼炉产生的高温烟气经过换热器进行降温，降温后的烟气接入烟气净化系统。
3.根据权利要求1所述的火法焙烧电解铝碳渣回收电解质的方法，其特征在于：熔炼炉炉门设有收尘罩，一方面收集炉门开启过程中逸散的烟气，另一方面收尘罩收集的空气及烟气为换热器降温后的高温烟进行二次降温。
4.根据权利要求1所述的火法焙烧电解铝碳渣回收电解质的方法，其特征在于：炉体内衬材料是镁铬半复合型材料。
5.根据权利要求1所述的火法焙烧电解铝碳渣回收电解质的方法，其特征在于：助燃空气由鼓风机鼓入，一部分经由换热器升温后从喷嘴进入炉膛燃烧空间；另一部分助燃空气，直接喷射至熔池表面。
6.根据权利要求1所述的火法焙烧电解铝碳渣回收电解质的方法，其特征在于：高温烟气流经通道为易清理通道，如管壳式换热器壳程；换热器的结构形式不局限于管壳式换热器，换热器的换热方式不局限于空气换热。
7.根据权利要求1所述的火法焙烧电解铝碳渣回收电解质的方法，其特征在于：收尘罩结构形式不局限于伞形收尘罩、侧吸罩。
8.根据权利要求1所述的火法焙烧电解铝碳渣回收电解质的方法，其特征在于：系统内设置多处温度和压力检测装置，便于监控系统运行。
9.根据权利要求1所述的火法焙烧电解铝碳渣回收电解质的方法，其特征在于：所述烟气净化系统是电解烟气净化系统，配置在南北电解车间之间，负责处理电解槽生产过程中产生的烟气，其处理方式是氧化铝吸附去氟，布袋除尘后排入大气。
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