CN206593472U - 废阴极超高温煅烧窑炉及煅烧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种废阴极超高温煅烧窑炉及煅烧装置。本实用新型旨在解决现有技术中缺少适合废阴极处理的高温煅烧炉的技术问题。本实用新型包括炉体、固定并穿过炉壁处于炉体内部电极系统、和对炉体进行降温的水冷系统，炉体的入料口安装有上料系统、出料口安装有出料系统，炉体上还安装有1～9个排烟管道；炉体自内向外依次包括炉膛、碳素内衬层、耐火保温层和耐火纤维毡和钢壳；水冷系统包括盘绕于炉体外侧底部的换热盘管和连接换热盘管的循环管路。本实用新型的有益效果在于：实现了废阴极中碳和电解质的高效分离回收，同时提高碳的石墨化度，并对尾气进行综合治理，以达到对废阴极进行无害化处理、提高再生产品附加值的目标。
Description
技术领域
本实用新型涉及电解铝固体废弃物处理设备领域，特别是一种电解铝所用废阴极超高温煅烧窑炉及装置。
背景技术
废阴极炭块一般含有C、NaF、AlF3、Al2O3、Na2CO3、NaCN 等物质，其浸出液中的氟含量和氰含量大大高于国家相关的排放标准，属于危险固体废弃物，必须对其进行无害化处理。废阴极炭块中的碳含量通常在60wt%～70wt%，石墨化度约为70%；其它物质主要为电解质，含量通常在30wt%～40wt%，均为高附加值物质，若能实现回收利用，将创造巨大的经济效益。对废阴极炭块进行高温煅烧，并回收利用各物质成分，是一种重要的处理途径。
但受限于废阴极中含有大量氟化物的因素，当前国内外尚没有完全适合于废阴极处理的高温煅烧炉及方法。因此，开发一种用于废阴极煅烧处理的的炉窑，既可实现高温煅烧，又可实现碳和电解质较为完好的分离和回收，同时能实现对含氟废气的环保处理，就显得十分有必要。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决现有技术中缺少适合废阴极处理的高温煅烧炉的问题，设计了一种高温煅烧窑炉、装置及方法。
为解决上述问题，本实用新型的具体方案是：
实用新型人在长期对废阴极的分离提纯研究和大量实验研究中发现将废阴极煅烧的煅烧温度控制在2300～3200℃的范围内，就能够实现废阴极中的碳和电解质十分完好的分离，碳的提纯度也达到极高的水平，并且能够显著提高碳的石墨化度，达到人造石墨的水平，进而使再生产品的经济附加值大大提高。现有传统的煅烧炉因为所煅烧物料的要求，通常不需要达到这么高的温度条件。目前国内外煅烧温度需求接近这一温度的为石墨化炉和生产增碳剂的炉窑。但其并不适用于废阴极的煅烧处理；所以，要想实现对废阴极的超高温处理，必须进行超高温煅烧炉窑的开发，其为废阴极超高温处理方法的核心。
为此，设计一种废阴极超高温煅烧窑炉，包括炉体、设置于炉体内的电弧加热机构、和对炉体进行降温的水冷系统，在所述炉体的入料口处安装有对应的上料系统，在其出料口处安装有对应的出料系统，所述炉体上还安装有1～9个石墨制成的排烟管道；所述炉体自内向外依次包括炉膛、碳素内衬层、耐火保温层、耐火纤维毡和钢壳；所述水冷系统包括盘绕于炉体外侧底部的换热盘管和连接所述换热盘管的循环管路。
优选的，耐火保温层由耐火砖和保温砖制成。
优选的，所述出料系统包括圆盘出料机。
优选的，所述循环管路包括循环水池、循环水泵，所述循环水池还连通有对应的补水机构。
优选的，所述入料口处于炉体上方，上料系统包括提升机构、料仓和给料机构。
优选的，所述排烟管道由石墨管制成，安装于炉窑正常工作状态下的炉膛内的1400～2000℃温度区。
本实用新型还设计一种包括上述废阴极超高温煅烧窑炉的废阴极超高温煅烧装置，自所述煅烧窑烟气出口沿烟气流动方向还依次包括烟气回收系统、电解质回收系统、废气综合治理系统。
电解质回收系统包括烟气冷却室和与所述烟气冷却室出口处相连接的激振机构和袋式收尘器，在所述烟气冷却室内配套安装换热机构，所述激振机构包括管道式激振器。
废气综合治理系统的入口连接电解质回收系统的烟气出口，依次包括高效雾化喷淋装置、初级填料吸收塔、次级填料吸收塔、风机、烟囱，所述初级填料吸收塔、次级填料吸收塔各并联有循环泵和循环槽构成的降温元件，所述高效雾化喷淋装置上设有除雾器。
设计一种使用上述的废阴极超高温煅烧装置的处理废阴极的方法，包括如下步骤：
（1）加热煅烧：将待处理废阴极原料粉碎成粒度范围为5～50mm的颗粒料，并引入高温煅烧窑炉煅烧2～8h，且煅烧窑炉内的超高温区温度控制在2300～3200℃，形成固体料和1400～2000℃的高温烟气A，所述固体料自出料口引出；
（2）电解质回收：将步骤（1）中产生的高温烟气A经由保温管道引入所述电解质回收系统的冷却室后，温度降至300～800℃形成烟气B及液态电解质；
（3）废弃综合治理：将步骤（2）中产生的烟气B进行填料、除雾和分离，形成电解质和无害气体C分别排出。
本实用新型的有益技术效果在于：
（1）实现了废阴极中碳和电解质的高效分离回收，同时提高碳的石墨化度，并对尾气进行综合治理，以达到对废阴极进行无害化处理、提高再生产品附加值的目标，高效分离和提纯，具有分离效果好、再生产品附加值高的典型特点，可有效解决当前废阴极无害化处理成本居高不下的难题，十分有利于废阴极无害化处理技术的推广应用，可有效的杜绝废阴极堆存法危害环境的问题；
（2）本实用新型对废阴极的超高温处理方法采用的是一种新的工艺路线，而相关的加热炉窑不适用于废阴极的处理：首先高温度工业化应用的炉窑当前国内外还没有，本炉窑的加热采用的是电弧原理，电弧本身完全可以达到3500℃以上的温度，在过程中通过加大电源功率、物料布置、特殊内衬以及冷却方式等相关措施确保该炉窑可以稳定工作在2300～3200℃的温度区间；其次，能够处理挥发分极高，最高接近50%、并且挥发分的腐蚀性极强的相关加热炉窑也不存在；
（3）本炉窑的巧妙的在挥发分大量逸出区间设置石墨排气管，避免物料粘连和挥发分不能正常逸出的情况，石墨材料和石墨内衬能够耐超高温和氟化物的腐蚀，最后，后续废气由于温度高、含有大量有价物质--电解质、含氟浓度高，解决了其综合治理的难题。
附图说明
图1是本实用新型结构的主视方向示意图；
图2是本实用新型废阴极超高温煅烧炉窑轴测方向示意图；
图3是本实用新型废阴极超高温煅烧炉窑主视方向示意图；
图4是本实用新型废阴极超高温煅烧炉窑左视方向示意图；
图5是本实用新型废阴极超高温煅烧炉窑俯视方向示意图；
图6是本实用新型废阴极超高温煅烧炉窑全剖视图；
图中各部件名称：1. 料仓；2.炉膛；3.碳素内衬层；4.耐火层和保温层；5.耐火纤维毡；6.石墨电极；7.水冷套；8.圆盘输料机；9.石墨排烟管；10.烟气冷却室；11.袋式收尘器；12.高效雾化喷淋装置；13.初级填料吸收塔；14.次级填料吸收塔；15.高压风机；16.烟囱；17.循环泵；18.循环槽；101.循环水进口；102.循环水出口。
具体实施方式
下述实施例中所涉及的结构或部件，如无特殊说明，均为常规结构或部件；所原材料，如无特殊说明，均为市售。
实施例：一种废阴极超高温煅烧窑炉，参见图1至图6，包括炉体、设置于炉体内的电弧加热机构、和对炉体进行降温的水冷系统，在炉体的入料口处安装有对应的上料系统，在其出料口处安装有对应的出料系统，炉体上还安装有1～9个石墨制成的排烟管道；炉体自内向外依次包括炉膛2、碳素内衬层3、耐火保温层和耐火纤维毡5和钢壳；水冷系统包括盘绕于炉体外侧底部的换热盘管和连接换热盘管的循环管路。出料系统包括圆盘出料机。排烟管道采用石墨管，可耐含氟尾气的侵蚀，排烟管保温，烟气输送过程中温度降低不超过100℃。循环管路包括循环水池、循环水泵，循环水池还连通有对应的补水机构。入料口处于炉体上方，上料系统包括提升机构、料仓1和给料机构。排烟管道由石墨管制成，安装于炉窑正常工作状态下的1400～2000℃温度区。
一种煅烧装置，包括上述废阴极超高温煅烧窑炉，自煅烧窑烟气出口沿烟气流动方向还依次包括烟气回收系统、电解质回收系统、废气综合治理系统。
电解质回收系统包括烟气冷却室10和与烟气冷却室10出口处相连接的激振机构和袋式收尘器11，在烟气冷却室10内配套安装换热机构，激振机构包括管道式激振器。激振机构是管道式的激振器，通过多个气碟将浮着在出口管道上的电解质振动脱落，以便于回收，激振机构下一级连接的是袋式收尘器。
废气综合治理系统的入口连接电解质回收系统的烟气出口，依次包括高效雾化喷淋装置12、初级填料吸收塔13、次级填料吸收塔14、风机、烟囱，初级填料吸收塔13、次级填料吸收塔14各并联有循环泵17和循环槽18构成的降温元件，高效雾化喷淋装置12上设有除雾器。烟气中的电解质在该系统实现高效率的回收，排出的尾气中氟化物排放浓度≤5mg/Nm3，二氧化硫排放浓度≤50mg/Nm3，颗粒物排放浓度≤100mg/Nm3。
初级填料吸收塔13、次级填料吸收塔14主要用于充分吸收废气中的氟化物、硫化物、颗粒物等。
使用上述废阴极超高温煅烧装置进行废阴极处理的方法，包括如下步骤：
（1）加热煅烧：将待处理废阴极原料粉碎成粒度范围为5～50mm的颗粒料，并引入高温煅烧窑炉在2300～3200℃的温度下，煅烧2～8h，分解形成固体料和1400～2000℃的高温烟气A，固体料自出料口引出；
（2）电解质回收：将步骤（1）中产生的高温烟气A经由保温管道引入电解质回收系统的冷却室后，温度降至300～800℃形成烟气B及液态电解质；
（3）废弃综合治理：将步骤（2）中产生的烟气B进行填料、除雾和分离，形成电解质和无害气体C分别排出。
生产过程中，物料缓慢的经过超高温煅烧装置的低温区（低于500℃）、高温区（500～1500℃）、超高温区（＞1500℃）、冷却区，通常一个流程下来--从进料到出料需要2～8h，进行超高温煅烧处理时，废阴极合格的物料经由上料系统进入料仓1，在炉膛2内经过2300～3200℃高温区的超高温煅烧后，合格的液态或固态物料从底部由圆盘输料机8送出，1400～2000℃的高温烟气经由炉膛2中上部的排烟孔进入石墨排烟管9，石墨排烟管外部有良好的保温，高温烟气进入电解质回收系统的冷却室后，温度降至300～800℃，电解质覆着在换热体的外壁上，低温烟气进入废气综合治理系统，经严格的治理后由烟囱排出。副产品电解质通过定期清理冷却室和袋式收尘器收集后获得。水冷系统将主要物料由超高温冷却至300℃左右。电极系统采用的是电弧加热。
最后需说明的是，以上者仅系本实用新型部分实施例，并非用以限制本实用新型，依据本实用新型的结构及特征，稍加变化修饰而成者，亦应包括在本实用新型范围之内。
Claims (9)
1.一种废阴极超高温煅烧窑炉，其特征在于：包括炉体、设置于炉体内的电弧加热机构、和对炉体进行降温的水冷系统，在所述炉体的入料口处安装有对应的上料系统，在其出料口处安装有对应的出料系统，所述炉体上还安装有1～9个石墨制成的排烟管道；所述炉体自内向外依次包括炉膛、碳素内衬层、耐火保温层、耐火纤维毡和钢壳；所述水冷系统包括盘绕于炉体外侧底部的换热盘管和连接所述换热盘管的循环管路。
2.如权利要求1所述的废阴极超高温煅烧窑炉，其特征在于：所述耐火保温层由耐火砖和保温砖制成。
3.如权利要求1所述的废阴极超高温煅烧窑炉，其特征在于：所述出料系统包括圆盘出料机。
4.如权利要求1所述的废阴极超高温煅烧窑炉，其特征在于：所述循环管路包括循环水池、循环水泵，所述循环水池还连通有对应的补水机构。
5.如权利要求1所述的废阴极超高温煅烧窑炉，其特征在于：所述入料口处于炉体上方，上料系统包括提升机构、料仓和给料机构。
6.如权利要求1所述的废阴极超高温煅烧窑炉，其特征在于：所述排烟管道由石墨管制成，安装于炉窑正常工作状态下的炉膛内的1400～2000℃温度区。
7.一种废阴极超高温煅烧装置，其特征在于：包括权利要求1所述的废阴极超高温煅烧窑炉，自所述煅烧窑烟气出口沿烟气流动方向还依次包括烟气回收系统、电解质回收系统、废气综合治理系统。
8.如权利要求7所述的废阴极超高温煅烧装置，其特征在于：所述电解质回收系统包括烟气冷却室和与所述烟气冷却室出口处相连接的激振机构和袋式收尘器，在所述烟气冷却室内配套安装换热机构，所述激振机构包括管道式激振器。
9.如权利要求7所述的废阴极超高温煅烧装置，其特征在于：所述废气综合治理系统的入口连接电解质回收系统的烟气出口，依次包括高效雾化喷淋装置、一级填料吸收塔、二级填料吸收塔、风机、烟囱，所述一级填料吸收塔、二级填料吸收塔各并联有循环泵和循环槽构成的降温元件，所述高效雾化喷淋装置上设有除雾器。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106839772A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-06-13 | 郑州经纬科技实业有限公司 | 废阴极超高温煅烧窑炉、煅烧装置及方法 |
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2017
- 2017-03-06 CN CN201720209911.4U patent/CN206593472U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106839772A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-06-13 | 郑州经纬科技实业有限公司 | 废阴极超高温煅烧窑炉、煅烧装置及方法 |
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