CN206069804U - 用电解铝废阴极碳块生产高石墨质无烟煤的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种回收利用率高、经济附加值大、安全环保的用电解铝废阴极碳块生产高石墨质无烟煤的系统，该系统包括破碎筛分单元、自动上料单元、超高温煅烧单元、成品冷却单元及包装单元。本实用新型自动化程度高、易于操作、安全环保，能够有效提高废阴极碳块的处理效率和资源回收利用率，有利于降低企业运行成本、提高企业的经济效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及铝电解废弃物再利用技术领域，具体涉及一种用电解铝废阴极碳块生产高石墨质无烟煤的系统。
背景技术
阴极炭块的原始组成为无烟煤和沥青粘结剂，铝电解槽中阴极炭素材料由于热、化学、电化学、机械冲蚀及钠和电解质的渗透等各种因素作用而膨胀报废，更换周期一般为3～5年；废阴极炭块一般含有NaF、AlF3、Al2O3、Na2CO3、NaCN 等物质，属于危险固体废弃物。通过对电解铝废阴极的浸出液化验分析发现：其中氟化物含量通常在10wt%～20wt%，它的浸出液中氟含量大大高于国家50mg/L的外排标准；氰化物约为0.1%～0.2%，它的浸出液中氰含量大大高于国家1mg/L的外排标准。所以，电解铝废阴极不能直接外排及简单堆放填埋，必须存放在经过特殊化处理的堆场或进行无害化处理。电解铝废阴极的堆放或填埋会占用大量的土地资源，一旦防渗措施发生泄漏，会造成二次污染，危及当地生态环境和人身健康。因此，对该类废弃物最好的处理措施是无害化处理后再排放或做它用。
目前，我国乃至世界电解铝厂对废阴极炭块大多采用露天堆放或直接土壤填埋的方法处理，其中的可溶性氟化物、氰化物大部分渗入土壤和地下水中，从而造成严重的氟氰污染，部分采用燃烧的方式还造成了大气的污染。长期以来，国内外对废阴极炭块的处理方法做了许多研究，其中包括有泡沫浮选法、硫酸分解法和酸碱浸出法等等，但主要立足点在于对该类物质的无害化处理上，处理成本相对较高，产生的产品经济附加值相对较低；因此，开发一种处理废阴极经济环保的生产工艺就显得十分有必要。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种回收率利用率高、经济附加值大、安全环保的用电解铝废阴极碳块生产高石墨质无烟煤的系统。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
设计一种用电解铝废阴极碳块生产高石墨质无烟煤的系统，包括破碎筛分单元、自动上料单元、超高温煅烧单元、成品冷却单元及包装单元；
所述破碎筛分单元包括原料料斗、设置于所述原料料斗下部出料口处的槽式给料机，对应于所述槽式给料机出料口设置的颚式破碎机，以及设置于所述颚式破碎机出料口处的分级筛；
所述自动上料单元包括原矿斗式提升机、原矿仓、皮带秤、炉前斗式提升机和链式输送机，所述原矿斗式提升机的进料口与所述分级筛的出料口对应设置，所述原矿斗式提升机的出料口对应于所述原矿仓的进料口设置；所述皮带秤的一端设置于所述原矿仓的出料口下方、另一端对应于所述炉前斗式提升机的进料口，所述炉前斗式提升机的出料口对应于所述链式输送机的进料口处；
所述超高温煅烧单元包括超高温电炉，所述成品冷却单元包括冷却机和为所述冷却机提供冷却水的循环水池，所述超高温电炉的进料口与所述链式输送机的出料口相对应设置，所述超高温电炉的出料口与所述冷却机的进料口对应连接。
优选的，所述包装单元包括成品斗式提升机、成品料仓、皮带输送机和包装机，所述成品斗式提升机的进料口对应于所述冷却机的出料口设置，所述成品斗式提升机的出料口对应于所述成品料仓的进料口设置，所述皮带输送机一端设置于所述成品料仓的出料口下方、另一端对应于所述包装机的进料口设置。
优选的，该系统还包括尾气处理单元，所述尾气处理单元包括雾化喷淋装置，所述超高温电炉的废气出口与所述雾化喷淋装置相连通，所述雾化喷淋装置的雾态水出水口与所述循环水池相连通。
优选的，该系统还包括收尘单元，所述收尘单元包括脉冲袋式收尘器、以及设置于系统中各个扬尘点的收尘罩。
优选的，所述冷却机为滚筒式循环水冷却机。
优选的，在所述皮带秤的上部设有除铁器。
本实用新型的有益技术效果在于：
1.本实用新型是一种能对电解铝的废阴极进行高温无害化处理系统，实现了阴极的无害化处理环保达标排放，具有处理时间短、效率高、处理方式更为简单环保、成本低、经济效益更高的典型特点，有效地解决了当前无害化处理成本高的问题，有利于废阴极无害化处理技术的推广应用，可有效杜绝废阴极堆存法危害环境的问题和当前技术处理成本高的问题。
2.采用本实用新型对电解铝废阴极碳块在超高温状态下进行石墨化程度提升，可得到石墨化度≥90%的成品料，利用废阴极碳块中的杂质在超高温状态下分解的方法有利于降低原料灰分及挥发分，在超高温状态下原料中含有的挥发分能够完全分解，灰分能够在较大程度上降低。
附图说明
图1是本实用新型用电解铝废阴极碳块生产高石墨质无烟煤的系统结构示意图；
其中，1为原料料斗；2为槽式给料机；3为颚式破碎机；4为分级筛；5为原矿斗式提升机；6为原矿仓；7为除铁器；8为皮带秤；9为炉前斗式提升机；10为链式输送机；11为超高温电炉；12为冷却机；13为成品斗式提升机；14为成品料仓；15为皮带输送机；16为包装机；17为脉冲袋式收尘器；18为循环水池；19为雾化喷淋装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。
实施例1：一种用电解铝废阴极碳块生产高石墨质无烟煤的系统，包括破碎筛分单元、自动上料单元、超高温煅烧单元、成品冷却单元及包装单元。
破碎筛分单元包括原料料斗1、设置于原料料斗1下部出料口处的槽式给料机2，对应于槽式给料机2出料口设置的颚式破碎机3，以及设置于颚式破碎机3出料口处的分级筛4.
自动上料单元包括原矿斗式提升机5、原矿仓6、皮带秤8、炉前斗式提升机9和链式输送机10，原矿斗式提升机5的进料口与分级筛4的出料口对应设置，原矿斗式提升机5的出料口对应于原矿仓6的进料口设置；皮带秤8的一端设置于原矿仓6的出料口下方、另一端对应于炉前斗式提升机9的进料口，在皮带秤8的上部设有除铁器7；炉前斗式提升机9的出料口对应于链式输送机10的进料口处。
超高温煅烧单元包括超高温电炉11，成品冷却单元包括冷却机12和为冷却机12提供冷却水的循环水池18，超高温电炉11的进料口与链式输送机10的出料口相对应设置，超高温电炉11的出料口与冷却机12的进料口对应连接；冷却机12为滚筒式循环水冷却机。
包装单元包括成品斗式提升机13、成品料仓14、皮带输送机15和包装机16，成品斗式提升机13的进料口对应于冷却机12的出料口设置，成品斗式提升机13的出料口对应于成品料仓14的进料口设置，皮带输送机15一端设置于成品料仓14的出料口下方、另一端对应于包装机16的进料口设置。
该系统还包括尾气处理单元，尾气处理单元包括雾化喷淋装置19，超高温电炉11的废气出口与雾化喷淋装置19相连通，雾化喷淋装置19的雾态水出水口与循环水池18相连通。该系统还包括收尘单元，收尘单元包括脉冲袋式收尘器17、以及设置于系统中各个扬尘点的收尘罩。
在以上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；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料。
使用实施例1中的系统，用电解铝废阴极生产高石墨质无烟煤的方法，包括下列步骤：
（1）将电解铝废阴极碳块从包括耐火砖、保温材料等结构的废槽衬中挑选出来，进入该系统的破碎筛分单元，首先通过颚式破碎机进行破碎，然后进入分级筛进行筛分，粒度在30mm以下的物料进入自动上料系统，粒度大于30mm的物料再返回颚式破碎机重新进行破碎。
（2）破碎后符合粒度要求的物料通过原矿斗式提升机进入原矿仓，原矿仓和皮带秤根据超高温电炉的需求进行放料和物料的定量输送，皮带秤上方安装有除铁器对原料进行除铁，皮带秤将物料称重后通过炉前斗式提升机将物料输送至链式输送机，随后进入超高温电炉进行高温煅烧，超高温电炉的温度控制在2300～3000℃，温度控制精度为±5℃。超高温电炉的高温区较集中，能快速达到需要的温度；高温区单位截面所对应的炉墙散热面较小，不仅可以降低热损失，而且允许较长停电时间；热膨胀均匀；长期稳定使用温度能够达到2900℃。在超高温电炉的超高温环境中不仅能够达到提升原料石墨化度的目，还能使废阴极中的杂质在超高温状态下分解，在超高温状态下原料中含有的挥发分能够完全分解，灰分能够在较大程度上降低。
废阴极在超高温状态下，所含的氰化物能够完全分解为二氧化碳和氮气，对外界没有污染，而氟化物则主要分解为氟化氢气体。超高温电炉煅烧产生的尾气通过雾化喷淋装置进行处理，雾态水对废气中的氟化氢气体进行吸收，进入循环水池，能够有效地洁净气体。雾化喷淋装置喷洒的液体可选用氢氧化钙溶液，氢氧化钙溶液浓度为2%～20%。
（3）煅烧完成后，将固体物料由超高温电炉的出料口倒出，物料自流至冷却机进行冷却，冷却机采用滚筒式循环水冷却。
（4）经过步骤（3）冷却后的成品料即为高石墨质无烟煤，其石墨化程度≥90%，其中固定碳含量≥98%，灰分含量≤2%，硫分含量≤0. 5%。经冷却机冷却后的物料经过成品斗式提升机进入成品料仓；成品料仓的出口安装有皮带输送机，皮带输送机将成品物料送入包装机；包装机具有称重自动给料功能，并与皮带输送机和成品料仓形成连锁系统，从而实现自动定量包装的目的。
整个生产系统中的所有扬尘点均安装有收尘罩，通过脉冲袋式收尘器对各个扬尘点产生的扬尘进行收集集中处理。
上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，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，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。
Claims (5)
1.一种用电解铝废阴极碳块生产高石墨质无烟煤的系统，包括破碎筛分单元、自动上料单元、超高温煅烧单元、成品冷却单元及包装单元；其特征在于，
所述破碎筛分单元包括原料料斗、设置于所述原料料斗下部出料口处的槽式给料机，对应于所述槽式给料机出料口设置的颚式破碎机，以及设置于所述颚式破碎机出料口处的分级筛；
所述自动上料单元包括原矿斗式提升机、原矿仓、皮带秤、炉前斗式提升机和链式输送机，所述原矿斗式提升机的进料口与所述分级筛的出料口对应设置，所述原矿斗式提升机的出料口对应于所述原矿仓的进料口设置；所述皮带秤的一端设置于所述原矿仓的出料口下方、另一端对应于所述炉前斗式提升机的进料口，所述炉前斗式提升机的出料口对应于所述链式输送机的进料口处；
所述超高温煅烧单元包括超高温电炉，所述成品冷却单元包括冷却机和为所述冷却机提供冷却水的循环水池，所述超高温电炉的进料口与所述链式输送机的出料口相对应设置，所述超高温电炉的出料口与所述冷却机的进料口对应连接；
所述包装单元包括成品斗式提升机、成品料仓、皮带输送机和包装机，所述成品斗式提升机的进料口对应于所述冷却机的出料口设置，所述成品斗式提升机的出料口对应于所述成品料仓的进料口设置，所述皮带输送机一端设置于所述成品料仓的出料口下方、另一端对应于所述包装机的进料口设置。
2.根据权利要求1所述的用电解铝废阴极碳块生产高石墨质无烟煤的系统，其特征在于，该系统还包括尾气处理单元，所述尾气处理单元包括雾化喷淋装置，所述超高温电炉的废气出口与所述雾化喷淋装置相连通，所述雾化喷淋装置的雾态水出水口与所述循环水池相连通。
3.根据权利要求1所述的用电解铝废阴极碳块生产高石墨质无烟煤的系统，其特征在于，该系统还包括收尘单元，所述收尘单元包括脉冲袋式收尘器、以及设置于系统中各个扬尘点的收尘罩。
4.根据权利要求1所述的用电解铝废阴极碳块生产高石墨质无烟煤的系统，其特征在于，所述冷却机为滚筒式循环水冷却机。
5.根据权利要求1所述的用电解铝废阴极碳块生产高石墨质无烟煤的系统，其特征在于，在所述皮带秤的上部设有除铁器。
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