CN115803125A - 将废槽衬(spl)转化为惰性渣、氟化铝和能量的等离子体方法 - Google Patents

将废槽衬(spl)转化为惰性渣、氟化铝和能量的等离子体方法 Download PDF

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Abstract

用于将废槽衬(SPL)转化为惰性渣、氟化铝和能量的装置包括等离子电弧炉，使得在其中发生SPL的破坏。炉在废物内产生电弧，电弧从阳极向阴极行进并由于电弧的极端温度而破坏废物，从而将SPL的矿物质部分转化为位于炉的坩埚内的玻璃化惰性渣。炉使SPL的碳内容物气化并产生良好平衡的合成气。气化的发生是由于空气和蒸汽受控进入炉中。气化反应释放大量能量。蒸汽捕获该过量的能量，以提供气化所需的部分氧并且有助于提高合成气H2含量。蒸汽还有助于将一些SPL氟化物(NaF和Al2F3)转化为氟化氢。等离子SPL处理系统是紧凑的(比一些竞争性的SPL处理方法占用更少的面积)，可以紧邻铝工厂安装(使SPL和AlF3的运输最小化)，并且仅需要电作为其能源，并因此不需要化石燃料。

Description

将废槽衬(SPL)转化为惰性渣、氟化铝和能量的等离子体方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年3月22日提交的目前未决的美国临时申请第62/993,043号的优先权，其通过引用并入本文。
技术领域
本主题涉及惰性渣、氟化铝(AlF3)和能量的生产，更特别地，涉及通过转化废槽衬(Spent Pot Lining，SPL)进行的惰性渣、氟化铝(AlF3)和能量的生产。
背景技术
问题陈述
在铝制造的核心工艺(core aluminum manufacturing process)中，高温电解池将氧化铝转化为铝金属。所述池(俗称槽)衬有碳(阴极)并且衬有多层耐火砖(图1)。池内的电解质随时间缓慢溶解到池壁中。这种电解质溶解导致池在使用5至8年之后出现故障1。没有办法将受污染的池壁(称为废槽衬或SPL)修复或再循环回到冶炼厂。因此，受污染的池壁成为来自任何铝冶炼厂的最大固体废物流2。
一家铝冶炼厂每年产生多达25,000吨的SPL3。全世界全部270家左右的铝冶炼厂都必须处理这样的废物流，其总计为全球每年超过1,500,000公吨4。SPL由于其高含量的可浸出氟化物和氰化物而是有害的残余材料。此外，SPL与水反应产生爆炸性气体，例如甲烷和氢气。因此，SPL的运输、修复和最终储存受到严格的规定。SPL是高度异质的5，这使得任何再循环处理都变得复杂。迄今为止，由于这些考虑因素，处理SPL的最常见途径是将其直接丢弃到高度安全(且昂贵)的垃圾填埋场中。
SPL垃圾填埋场的商业替代方案
许多公司致力于开发对SPL去污、将SPL碳值回收或增值(valorize)、以及将SPL氟化物值回收的工艺。填埋的工艺替代方案分为浸出或热破坏。两种替代方案都具有优点和缺点。下文描述了用于每种工艺替代方案的最先进的去污工艺。
浸出：通过低碱浸出和石灰处理(low-caustic leaching and liming，LCL&L)进行的SPL去污和碳再循环
SPL填埋(或永久储存)的目前一个主要替代方案是低碱浸出和石灰处理(LCL&L)工艺6。Rio Tinto目前在魁北克萨格奈地区经营着80,000吨/年的LCL&L工厂。该工艺的最大优点在于已经经历了艰难且长期的规模化。尽管如此，该工艺仍受其复杂性的影响。
以下描述了该工艺的复杂性中的一些：
●该工艺需要数个难以操作的复杂设备，例如多效蒸发器、压力反应器和结晶器。
●氰化物控制非常复杂并且需要完整的废水处理单元。
●将受污染且危险的SPL研磨至300μm(微米)相当于有效的浸出过程。SPL粉尘是爆炸性的，并因此需要严格的粉尘控制。
●用金属铝和钠将减小的废物浸出造成安全问题，因为与湿气的反应产生氢气。
●该工艺产生包含碳、二氧化硅、氧化铝和其他氧化物的高pH固体残余物。固体残余物难以增值或再循环。出于该原因，将残余物丢弃在特种垃圾填埋场中。
●有人建议从这种固体残余物中浮选碳，以回收可再循环的碳粉用于阴极制造7。该建议暗含浮选池和各种浮选剂。尽管如此，来自SPL的再循环的碳可能不符合用作铝冶炼厂中的碳材料的组成、形态和结构规格8。
因此，LCL&L工艺的主要缺点在于其无法减少固体废物的量(1.17kg固体副产品/1kg SPL)，所有液体废物不计算在内。该工艺实际上产生了具有不同去污挑战的新类型的固体废物。
热破坏：通过燃烧器驱动的热处理进行的SPL去污和碳增值
SPL填埋的目前另一个主要替代工艺是SPL的热降解和降解的固体残余物的机械分选。该替代工艺使氰化物降解、使酸性组分挥发并从SPL原料中产生惰性砂。砂在随后的处理步骤中被分选为碳和耐火材料，从而为水泥工业制造有价值的副产品。
该工艺替代方案是由SPL生产特种碳砖和特种无机盐的商业工艺的基础9。该工艺自2000年代初以来在澳大利亚使用，并且其主要优点在于其大部分是干燥的。
该工艺很成熟，但也存在缺点：
●这些砖的主要市场是水泥和砖制造。该瓶颈是主要缺点，因为这些行业仅容忍小的氟组成窗口(最大0.25重量％F10)。这是一个问题，因为SPL氟内容物中的部分甚至不是挥发性的(即CaF2)。
●来自该工艺的副产品砖必须符合严格的国际法规以作为工业级产品销售。
●该工艺需要添加剂供应以满足水泥和砖制造商要求并充分中和固体残余物。
●SPL原料必须细碎至50μm至20mm并进行分选，以得到合适的工艺配方，然后在450℃下进行热降解。然而，在该温度下，热砂倾向于部分熔融，从而使细碎的SPL团聚成更大的块。
●在450℃下的热降解所产生的热砂必须用水淬火，以使诸如氟化氢(HF)和一氧化碳(CO)的酸性组分挥发。
●之后，将湿砂暴露于空气长达4周以在进一步处理之前完成稳定化。这样的长稳定化步骤使诸如甲烷的其他SPL挥发性化合物氧化。因此需要带有空气处理的大型封闭机库。
●该多步工艺产生各种不同组成和温度的废气，该废气在释放到环境中之前必须经过充分处理。
在此同样地，这种分批模式工艺的主要缺点在于其无法降低固体废物的量。
因此，将期望提供为以上影响核心铝制造工艺的问题提供可靠解决方案的装置和方法。
发明内容
因此，将期望提供用于将废槽衬(SPL)转化为惰性渣、氟化铝(AlF3)和能量的新的装置和方法。
本文描述的实施方案在一个方面提供了用于转化废槽衬(SPL)的方法，所述方法包括等离子电弧炉、干合成气清洗机组(dry syngas cleaning train)和氟化铝(AlF3)反应器，
a.等离子电弧炉包括阳极和阴极，其中：
i.等离子电弧炉适于使碳气化成合成气；
ii等离子电弧炉适于将矿物质部分转化为玻璃化渣；
iii.蒸汽用于捕获来自气化反应的过量的能量并且有助于提高合成气氢含量；
b.等离子电弧炉的出口处的旋风分离器适于收集粉尘颗粒；
c.反应器适于将合成气中的氟化氢(HF)转化为AlF3；
d.废热锅炉适于使合成气冷却并且适于可能用于能量回收；
e.袋滤室适于回收至少部分未被旋风分离器回收的粉尘颗粒，其中干合成气典型地具有非常低的露点，从而避免冷凝。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中等离子电弧炉的温度为500℃至1800℃。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中SPL的惰性成分的玻璃化在不需要添加成渣剂(slag agent)例如氧化钙的情况下进行。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中HF向AlF3的转化适于在高于500℃但低于1000℃的温度下发生。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中生产AlF3的Al2F3源为铝电解槽的进料材料、纯化的Al2F3、或拜耳法(Bayer process)中的中间氢氧化铝。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中通过Al2F3中和HF产生的反应热适于在热回收锅炉(例如HX-0411)中产生更多蒸汽。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中来自等离子电弧炉中的SPL的气化的任何过量的热适于用于将水蒸气(蒸汽)或液态水转化为氢气。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中从在废热回收锅炉(HX-0411)中流动的冷凝物-蒸汽回路中排出水。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中氧化介质包括空气和水的混合物。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中从SPL中挥发的氟的氢化通过蒸汽反应实现。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中渣可以作为混凝土添加剂而增值。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中等离子SPL气化和玻璃化炉适于将一定量的进料材料保持在熔融无机物浴的顶部，确保等离子电弧炉中基本上完整的温度梯度，从而允许SPL的干燥、热解和部分燃烧。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中等离子SPL处理系统仅需要电作为其能源，即不需要化石燃料。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了用于将废槽衬(SPL)转化为惰性渣、氟化铝(AlF3)和呈蒸汽和合成气的形式的能量的方法。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中惰性渣可以作为混凝土添加剂而增值。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了用于转化废槽衬(SPL)的方法，所述方法包括等离子电弧炉、干合成气清洗机组和氟化铝(AlF3)反应器，
a.等离子电弧炉包括阳极和阴极，其中：
i.等离子电弧炉适于使碳气化成合成气；
ii等离子电弧炉适于将矿物质部分转化为玻璃化渣；
iii.蒸汽用于捕获来自气化反应的过量的能量并且有助于提高合成气氢含量；
b.等离子电弧炉的出口处的旋风分离器适于收集粉尘颗粒；
c.反应器适于将合成气中的氟化氢(HF)转化为AlF3；
d.废热锅炉适于使合成气冷却；以及
e.袋滤室适于回收至少部分未被旋风分离器回收的粉尘颗粒。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中等离子电弧炉的温度为500℃至1800℃。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中SPL的惰性成分的玻璃化在不需要添加成渣剂例如氧化钙的情况下进行。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中HF向AlF3的转化适于在高于500℃但低于1000℃的温度下发生。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中生产AlF3的Al2F3源为铝电解槽的进料材料、纯化的Al2F3、或拜耳法中的中间氢氧化铝。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中通过Al2F3中和HF产生的反应热适于在热回收锅炉(例如HX-0411)中产生更多蒸汽。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中来自等离子电弧炉中的SPL的气化的任何过量的热适于用于将水蒸气(蒸汽)或液态水转化为氢气。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中从在废热回收锅炉(HX-0411)中流动的冷凝物-蒸汽回路中排出水。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中氧化介质包括空气和水的混合物。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中从SPL中挥发的氟的氢化通过蒸汽反应实现。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中渣可以作为混凝土添加剂而增值。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中等离子SPL气化和玻璃化炉适于将一定量的进料材料保持在熔融无机物浴的顶部，确保等离子电弧炉中基本上完整的温度梯度，从而允许SPL的干燥、热解和部分燃烧。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中所述方法仅需要电作为其能源，即不需要化石燃料。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了用于转化废槽衬(SPL)的方法，所述方法包括等离子电弧炉，所述等离子电弧炉包括阳极和阴极，等离子电弧炉适于使碳气化成合成气并且适于将矿物质部分转化为玻璃化渣，蒸汽被提供以捕获来自气化反应的过量的能量并且有助于提高合成气氢含量。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中设置在等离子电弧炉的出口处的旋风分离器适于收集粉尘颗粒。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中AlF3反应器适于将合成气中的氟化氢(HF)转化为AlF3。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中设置废热锅炉以使合成气冷却。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中设置袋滤室以回收至少部分未被旋风分离器回收的粉尘颗粒。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中等离子电弧炉的温度为500℃至1800℃。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中SPL的惰性成分的玻璃化在不需要添加成渣剂例如氧化钙的情况下进行。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中HF向AlF3的转化适于在高于500℃但低于1000℃的温度下发生。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中生产AlF3的Al2F3源为铝电解槽的进料材料、纯化的Al2F3、或拜耳法中的中间氢氧化铝。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中通过Al2F3中和HF产生的反应热适于在热回收锅炉(例如HX-0411)中产生更多蒸汽。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中来自等离子电弧炉中的SPL的气化的任何过量的热适于用于将水蒸气(蒸汽)或液态水转化为氢气。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中从在废热回收锅炉(HX-0411)中流动的冷凝物-蒸汽回路中排出水。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中氧化介质包括空气和水的混合物。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中从SPL中挥发的氟的氢化通过蒸汽反应实现。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中渣可以作为混凝土添加剂而增值。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中等离子SPL气化和玻璃化炉适于将一定量的进料材料保持在熔融无机物浴的顶部，确保等离子电弧炉中基本上完整的温度梯度，从而允许SPL的干燥、热解和部分燃烧。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种方法，其中所述方法仅需要电作为其能源，即不需要化石燃料。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了用于转化废槽衬(SPL)的装置，所述装置包括等离子电弧炉、阳极、阴极、在等离子电弧炉中的用于接收SPL的坩埚，等离子电弧炉适于产生从阳极向阴极行进并且在SPL内的电弧。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中等离子电弧炉适于使碳气化成合成气并且适于将矿物质部分转化为玻璃化渣，蒸汽被提供以捕获来自气化反应的过量的能量并且有助于提高合成气氢含量。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中设置在等离子电弧炉的出口处的旋风分离器适于收集粉尘颗粒。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中AlF3反应器适于将合成气中的氟化氢(HF)转化为AlF3。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中设置废热锅炉以使合成气冷却。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中设置袋滤室以回收至少部分未被旋风分离器回收的粉尘颗粒。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中等离子电弧炉的温度为500℃至1800℃。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中SPL的惰性成分的玻璃化在不需要添加成渣剂例如氧化钙的情况下进行。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中HF向AlF3的转化适于在高于500℃但低于1000℃的温度下发生。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中生产AlF3的Al2F3源为铝电解槽的进料材料、纯化的Al2F3、或拜耳法中的中间氢氧化铝。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中通过Al2F3中和HF产生的反应热适于在热回收锅炉(例如HX-0411)中产生更多蒸汽。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中来自等离子电弧炉中的SPL的气化的任何过量的热适于用于将水蒸气(蒸汽)或液态水转化为氢气。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中从在废热回收锅炉(HX-0411)中流动的冷凝物-蒸汽回路中排出水。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中氧化介质包括空气和水的混合物。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中从SPL中挥发的氟的氢化通过蒸汽反应实现。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中渣可以作为混凝土添加剂而增值。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中等离子SPL气化和玻璃化炉适于将一定量的进料材料保持在熔融无机物浴的顶部，确保等离子电弧炉中基本上完整的温度梯度，从而允许SPL的干燥、热解和部分燃烧。
此外，本文描述的实施方案在另一方面提供了一种装置，其中所述装置仅需要电作为其能源，即不需要化石燃料。
附图说明
为了更好地理解本文描述的实施方案以及更清楚地示出它们可以如何实施，现在仅通过举例的方式参照示出了至少一个示例性实施方案的附图，并且在附图中：
图1是铝生产电解池的示意图，其中池壁变为笨重的废物流，其堆积多达每个铝冶炼厂每年25,000吨SPL(废槽衬)3；
图2是根据一个示例性实施方案的装置的示意图，该装置包括等离子电弧炉；以及
图3是根据一个示例性实施方案的将本装置及其等离子电弧炉集成到干式SPL去污工艺中的示意图。
具体实施方式
本文描述的利用等离子体的新的等离子体技术为影响核心铝制造工艺的问题提供了可靠的解决方案。
以上对填埋的目前两种替代工艺的概述强调了最佳SPL处理工艺应当如何。最佳的SPL处理工艺将响应四(4)项主要标准。
这些标准如下：
1.产生可以轻松丢弃在任何垃圾填埋场中的无害固体副产品。
2.使SPL碳现场增值其能量含量，并因此减少天然气或其他采购燃料的购买。
3.回收SPL氟化物值以现场重复使用，而无需遵守外部法规并且无需购买捕获氟化物的试剂(例如氧化钙)。
4.是在冶炼厂现场占据小的占地面积的连续工艺。
作为可在现场重复使用的有价值的副产品，氟回收是最佳SPL处理工艺中的关键。并非所有等离子体技术都将实现氟回收。例如，一些技术通过与试剂氧化钙的反应将氟捕获在其残余固体副产品中11。这种方法需要将SPL与中和试剂和助溶试剂混合作为其工艺的第一步。添加的试剂与SPL的比率可以高达50％。
本文描述的通过等离子体对废物的热破坏响应这四(4)项标准，并且不需要外部来源的助熔剂或中和试剂。
因此，如图2所示，提供了装置A以将废槽衬(SPL)转化为惰性渣、氟化铝(AlF3)和能量。装置A包括等离子电弧炉F，使得在该等离子电弧炉F中发生SPL的破坏。炉F使用电以在废物内产生电弧30(参见图3)。电弧30从阳极10向阴极12行进并由于电弧的极端局部温度(5000℃)而破坏废物。电弧30周围局部存在的极端温度将SPL 14的矿物质部分转化为位于坩埚17内的玻璃化惰性渣16，该SPL 14通过进料仓18进料。渣16非常类似于黑曜岩，一种天然存在的矿物质。
炉F使SPL 14的碳内容物气化并产生良好平衡的合成气20。气化的发生是由于空气22和蒸汽24受控进入炉F中。气化是将碳质物质转化为一氧化碳(CO)和氢气(H2)的气态混合物的过程。气化反应释放大量能量。蒸汽捕获该过量的能量，提供气化所需的部分氧并且有助于提高合成气H2含量。蒸汽还有助于将一些SPL氟化物(NaF和Al2F3)转化为氟化氢。
等离子体工艺以连续模式或以半连续模式运行。SPL 14连续地进给到炉F中并且合成气20连续地从炉F中逸出。另一方面，不需要将渣16连续地从炉中倒出。将渣16从炉F中倒出可以以预定频率进行，在此期间(SPL 14、蒸汽24和空气22)向炉F中的进给是空闲的。
关于将装置A及其等离子电弧炉F集成到完整的SPL处理工艺中，本装置A及其等离子电弧炉F大大简化了铝冶炼厂内SPL去污、能量回收、污染物控制和工艺集成的过程(参见图3)。该工艺所需的炉F的唯一下游设备是处理合成气20所需的设备。该工艺假设经清洗的合成气替代阳极焙烧区(任何铝冶炼厂中主要的能量消耗者)中的天然气。
关于合成气20的处理，为了保持稳健且简单的运行，合成气处理工艺从进料口到将干净的合成气输送至冶炼厂是完全干燥的。主要工艺单元为氟化铝(AlF3)反应器32、合成气冷却器34和袋滤室36。
以下描述了这三(3)个主要工艺单元：
AlF3反应器32将合成气20中的氟化氢(HF)转化为高价值的副产品氟化铝38。AlF3反应器32使用氧化铝(Al2O3)作为试剂，氧化铝(Al2O3)是任何铝冶炼厂的原材料。这样的反应器可商购以生产AlF3。
废热锅炉(合成气冷却器)34使合成气20的温度从约850℃冷却至150℃，并由此产生蒸汽42。蒸汽42用于能量回收，例如，用于使工艺水汽化进入炉F中。或者，蒸汽42也可以进给非冷凝蒸汽轮机以发电。
袋滤室36回收炉F出口处的旋风分离器44和AlF3反应器32都无法捕获的任何粉尘颗粒。袋滤室使用常规颗粒袋来捕获粉尘。干合成气具有非常低的露点。因此，流经袋滤室的合成气不易冷凝。
值得注意的是，图3的流程图假设冶炼厂已经配备有烟气处理装置以捕获任何剩余的HF痕迹(HF trace)。HF痕迹在阳极焙烧过程中不造成任何问题。
尽管以上描述提供了实施方案的实例，但是将理解，在不脱离所描述的实施方案的精神和工作原理的情况下，所描述的实施方案的一些特征和/或功能易于修改。因此，以上已经描述的内容旨在说明实施方案并且是非限制性的，并且本领域技术人员将理解，可以在不脱离如所附权利要求中限定的实施方案的范围的情况下进行其他变型和修改。
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Claims (63)

1.一种用于转化废槽衬(SPL)的方法，包括等离子电弧炉、干合成气清洗机组和氟化铝(AlF3)反应器，
a.所述等离子电弧炉包括阳极和阴极，其中：
i.所述等离子电弧炉适于使碳气化成合成气；
ii所述等离子电弧炉适于将矿物质部分转化为玻璃化渣；
iii.使用蒸汽用以捕获来自气化反应的过量的能量并且有助于提高合成气氢含量；
b.所述等离子电弧炉的出口处的旋风分离器适于收集粉尘颗粒；
c.所述反应器适于将所述合成气中的氟化氢(HF)转化为AlF3；
d.适于使所述合成气冷却并且适于可能用于能量回收的废热锅炉；
e.袋滤室适于回收至少部分未被所述旋风分离器回收的粉尘颗粒，其中所述干合成气典型地具有非常低的露点，从而避免冷凝。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子电弧炉的温度为500℃至1800℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述SPL的惰性成分的玻璃化在不需要添加成渣剂例如氧化钙的情况下进行。
4.根据权利要求1所述的方法，其中HF向AlF3的转化适于在高于500℃但低于1000℃的温度下进行。
5.根据权利要求1所述的方法，其中用于生产AlF3的Al2F3源为铝电解槽的进料材料、纯化的Al2F3、或拜耳法中的中间氢氧化铝。
6.根据权利要求4所述的方法，其中通过Al2F3中和HF产生的反应热适于在热回收锅炉(例如HX-0411)中产生更多蒸汽。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子电弧炉中的SPL的气化所产生的任何过量的热适于用于将水蒸气(蒸汽)或液态水转化为氢气。
8.根据权利要求5所述的方法，其中从在废热回收锅炉(HX-0411)中流动的冷凝物-蒸汽回路中排出水。
9.根据权利要求1所述的方法，其中氧化介质包括空气和水的混合物。
10.根据权利要求1所述的方法，其中从所述SPL中挥发的氟的氢化通过蒸汽反应实现。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述渣能够作为混凝土添加剂而增值。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子SPL气化和玻璃化炉适于将一定量的进料材料保持在熔融无机物浴的顶部，确保所述等离子电弧炉中基本上完整的温度梯度，从而允许所述SPL的干燥、热解和部分燃烧。
13.根据权利要求1所述的方法，其中等离子SPL处理系统仅需要电作为其能源，即不需要化石燃料。
14.一种用于将废槽衬(SPL)转化为惰性渣、氟化铝(AlF3)和呈蒸汽和合成气的形式的能量的方法。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述惰性渣能够作为混凝土添加剂而增值。
16.一种用于转化废槽衬(SPL)的方法，包括等离子电弧炉、干合成气清洗机组和氟化铝(AlF3)反应器，
a.所述等离子电弧炉包括阳极和阴极，其中：
i.所述等离子电弧炉适于使碳气化成合成气；
ii所述等离子电弧炉适于将矿物质部分转化为玻璃化渣；
iii.使用蒸汽用以捕获来自气化反应的过量的能量并且有助于提高合成气氢含量；
b.所述等离子电弧炉的出口处的旋风分离器适于收集粉尘颗粒；
c.所述反应器适于将所述合成气中的氟化氢(HF)转化为AlF3；
d.废热锅炉适于使所述合成气冷却；以及
e.袋滤室适于回收至少部分未被所述旋风分离器回收的粉尘颗粒。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述等离子电弧炉的温度为500℃至1800℃。
18.根据权利要求16至17中任一项所述的方法，其中所述SPL的惰性成分的玻璃化在不需要添加成渣剂例如氧化钙的情况下进行。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中HF向AlF3的转化适于在高于500℃但低于1000℃的温度下进行。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中用于生产AlF3的Al2F3源为铝电解槽的进料材料、纯化的Al2F3、或拜耳法中的中间氢氧化铝。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，其中通过Al2F3中和HF产生的反应热适于在热回收锅炉(例如HX-0411)中产生更多蒸汽。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的方法，其中所述等离子电弧炉中的SPL的气化所产生的任何过量的热适于用于将水蒸气(蒸汽)或液态水转化为氢气。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的方法，其中从在废热回收锅炉(HX-0411)中流动的冷凝物-蒸汽回路中排出水。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的方法，其中氧化介质包括空气和水的混合物。
25.根据权利要求16至24中任一项所述的方法，其中从所述SPL中挥发的氟的氢化通过蒸汽反应实现。
26.根据权利要求16至25中任一项所述的方法，其中所述渣能够作为混凝土添加剂而增值。
27.根据权利要求16至26中任一项所述的方法，其中所述等离子SPL气化和玻璃化炉适于将一定量的进料材料保持在熔融无机物浴的顶部，确保所述等离子电弧炉中基本上完整的温度梯度，从而允许所述SPL的干燥、热解和部分燃烧。
28.根据权利要求16至27中任一项所述的方法，其中所述方法仅需要电作为其能源，即不需要化石燃料。
29.一种用于转化废槽衬(SPL)的方法，包括等离子电弧炉，所述等离子电弧炉包括阳极和阴极，所述等离子电弧炉适于使碳气化成合成气并且适于将矿物质部分转化为玻璃化渣，蒸汽被提供以捕获来自气化反应的过量的能量并且有助于提高合成气氢含量。
30.根据权利要求29所述的方法，其中设置在所述等离子电弧炉的出口处的旋风分离器适于收集粉尘颗粒。
31.根据权利要求29至30中任一项所述的方法，其中AlF3反应器适于将所述合成气中的氟化氢(HF)转化为AlF3。
32.根据权利要求29至31中任一项所述的方法，其中设置废热锅炉以使所述合成气冷却。
33.根据权利要求29至32中任一项所述的方法，其中设置袋滤室以回收至少部分未被所述旋风分离器回收的粉尘颗粒。
34.根据权利要求29至33中任一项所述的方法，其中所述等离子电弧炉的温度为500℃至1800℃。
35.根据权利要求29至34中任一项所述的方法，其中所述SPL的惰性成分的玻璃化在不需要添加成渣剂例如氧化钙的情况下进行。
36.根据权利要求29至35中任一项所述的方法，其中HF向AlF3的转化适于在高于500℃但低于1000℃的温度下进行。
37.根据权利要求29至36中任一项所述的方法，其中用于生产AlF3的Al2F3源为铝电解槽的进料材料、纯化的Al2F3、或拜耳法中的中间氢氧化铝。
38.根据权利要求29至37中任一项所述的方法，其中通过Al2F3中和HF产生的反应热适于在热回收锅炉(例如HX-0411)中产生更多蒸汽。
39.根据权利要求29至38中任一项所述的方法，其中所述等离子电弧炉中的SPL的气化所产生的任何过量的热适于用于将水蒸气(蒸汽)或液态水转化为氢气。
40.根据权利要求29至39中任一项所述的方法，其中从在废热回收锅炉(HX-0411)中流动的冷凝物-蒸汽回路中排出水。
41.根据权利要求29至40中任一项所述的方法，其中氧化介质包括空气和水的混合物。
42.根据权利要求29至41中任一项所述的方法，其中从所述SPL中挥发的氟的氢化通过蒸汽反应实现。
43.根据权利要求29至42中任一项所述的方法，其中所述渣能够作为混凝土添加剂而增值。
44.根据权利要求29至43中任一项所述的方法，其中所述等离子SPL气化和玻璃化炉适于将一定量的进料材料保持在熔融无机物浴的顶部，确保所述等离子电弧炉中基本上完整的温度梯度，从而允许所述SPL的干燥、热解和部分燃烧。
45.根据权利要求29至44中任一项所述的方法，其中所述方法仅需要电作为其能源，即不需要化石燃料。
46.一种用于转化废槽衬(SPL)的装置，包括等离子电弧炉、阳极、阴极、在所述等离子电弧炉中的用于接收所述SPL的坩埚，所述等离子电弧炉适于产生从所述阳极向所述阴极行进并且在所述SPL内的电弧。
47.根据权利要求46所述的装置，其中所述等离子电弧炉适于使碳气化成合成气并且适于将矿物质部分转化为玻璃化渣，蒸汽被提供以捕获来自气化反应的过量的能量并且有助于提高合成气氢含量。
48.根据权利要求46至47中任一项所述的装置，其中设置在所述等离子电弧炉的出口处的旋风分离器适于收集粉尘颗粒。
49.根据权利要求46至48中任一项所述的装置，其中AlF3反应器适于将所述合成气中的氟化氢(HF)转化为AlF3。
50.根据权利要求46至49中任一项所述的装置，其中设置废热锅炉以使所述合成气冷却。
51.根据权利要求46至50中任一项所述的装置，其中设置袋滤室以回收至少部分未被所述旋风分离器回收的粉尘颗粒。
52.根据权利要求46至51中任一项所述的装置，其中所述等离子电弧炉的温度为500℃至1800℃。
53.根据权利要求46至52中任一项所述的装置，其中所述SPL的惰性成分的玻璃化在不需要添加成渣剂例如氧化钙的情况下进行。
54.根据权利要求46至53中任一项所述的装置，其中HF向AlF3的转化适于在高于500℃但低于1000℃的温度下进行。
55.根据权利要求46至54中任一项所述的装置，其中用于生产AlF3的Al2F3源为铝电解槽的进料材料、纯化的Al2F3、或拜耳法中的中间氢氧化铝。
56.根据权利要求46至55中任一项所述的装置，其中通过Al2F3中和HF产生的反应热适于在热回收锅炉(例如HX-0411)中产生更多蒸汽。
57.根据权利要求46至56中任一项所述的装置，其中所述等离子电弧炉中的SPL的气化所产生的任何过量的热适于用于将水蒸气(蒸汽)或液态水转化为氢气。
58.根据权利要求46至57中任一项所述的装置，其中从在废热回收锅炉(HX-0411)中流动的冷凝物-蒸汽回路中排出水。
59.根据权利要求46至58中任一项所述的装置，其中氧化介质包括空气和水的混合物。
60.根据权利要求46至59中任一项所述的装置，其中从所述SPL中挥发的氟的氢化通过蒸汽反应实现。
61.根据权利要求46至60中任一项所述的装置，其中所述渣能够作为混凝土添加剂而增值。
62.根据权利要求46至61中任一项所述的装置，其中所述等离子SPL气化和玻璃化炉适于将一定量的进料材料保持在熔融无机物浴的顶部，确保所述等离子电弧炉中基本上完整的温度梯度，从而允许所述SPL的干燥、热解和部分燃烧。
63.根据权利要求46至62中任一项所述的装置，其中所述装置仅需要电作为其能源，即不需要化石燃料。
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