CN212247234U - 一种电解铝碳渣的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化学工程技术领域，涉及一种电解铝碳渣的处理系统。该处理系统，包括依次连接的料斗、熔炼炉、成型模具、破碎机、电解车间，还包括天然气系统，天然气系统包括燃烧放热装置和天然气储罐，燃烧放热装置的热源出口与熔炼炉的加热室连接，天然气储罐的天然气出口与熔炼炉炉腔内的燃烧器连接。该处理系统，有效回收并利用电解铝碳渣中的电解质、且回收率高，并将残余碳块进一步回收利用，无烟气排放、环保无污染，节约生产成本，可操作性强。

Description

一种电解铝碳渣的处理系统

技术领域

本实用新型属于化学工程技术领域，涉及一种电解铝碳渣的处理系统。

背景技术

在铝电解过程中，会产生大量的碳渣，主要是由于：（1）铝电解用阳极制品是由石油焦、沥青焦、沥青等原料通过破碎、煅烧、配料、混捏、成型、焙烧、组装等工序制成，使得阳极制品在消耗过程中必然会产生碳渣；（2）铝电解过程中的二次反应，不仅会降低电流效率，而且溶解在电解质溶液中的铝还会将阳极气体中的CO₂和CO还原成碳，进而在电解质溶液中形成细微的游离态碳渣；（3）在铝电解过程中，阴极碳素内衬的剥落和碎裂也是铝电解溶液中产生碳渣的又一来源，即，铝电解槽启动后由于钠的渗透，电解质溶液和铝液的侵蚀和冲刷，使碳块内部产生应力，导致碳块体积膨胀、并变得疏松多孔，从而剥落形成碳渣。

铝电解溶液中的碳渣对电解过程有诸多不利影响。首先，碳渣会导致电解质的电阻增大、导电率减小，造成电解质电压降升高，增加电解的电能消耗。其次，碳渣会导致热槽产生，当电解质中的碳渣积累到一定浓度时，由于比电阻的增大，必定造成电介质电压降升高，从而使电解槽两极间的电能收入额外增加，对于槽工作电压和其它技术条件摆布正常的电解槽来说，两极间由于电解质溶液含碳，导致其电压升高而增加的这部分电能收入不为电解过程所必须，使得其唯一的消耗途径是转化为热量释放出来，从而引起电解质溶液过热，槽温上升，产生热槽；该现象对电解生产是极为不利的，不但造成电能的无谓消耗，同时会使电解槽的阴极受到损坏，影响槽寿命；此外在处理热槽时，还会消耗大量的氟化盐，故其危害作用是非常巨大的。最后，碳渣会造成电流损失，当铝电解质溶液表面漂浮有大量碳渣时，碳渣将与碳素阳极和阴极组成电流通路，部分电流会直接通过碳渣进入阴极或侧部，而不能参与电解反应，形成侧部漏电，严重时会造成侧部漏炉。

综上可知，由于电解铝过程中会产生大量的碳渣，且该碳渣又会对电解铝过程产生不良影响，因而，需要研发一套能够处理铝电解过程中产生的碳渣的系统，使其得到合理的回收和应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电解铝碳渣的处理系统，有效回收和利用电解铝过程中产生的碳渣，无有害气体排放，节约资源和能源。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案为：

一种电解铝碳渣的处理系统，包括料斗、熔炼炉、成型模具、破碎机、电解车间，料斗的出料口与熔炼炉炉腔的进料口连接，熔炼炉炉腔的放液口与成型模具的进料口连接，成型模具的成品出口与破碎机的进料口连接，破碎机的出料口与电解车间的电解槽连接；该处理系统，还包括天然气系统，天然气系统包括燃烧放热装置，以及与燃烧放热装置连接的天然气储罐，燃烧放热装置的热源出口与熔炼炉的加热室连接，天然气储罐的天然气出口与熔炼炉炉腔内的燃烧器连接，进一步的，料斗的出料口通过螺旋给料机与熔炼炉炉腔的进料口连接。通过上述处理系统，实现电解铝碳渣的熔融、成型以及回收利用。

进一步的，该处理系统，还包括阳极钢爪保护环加工系统，阳极钢爪保护环加工系统的物料进口处与熔炼炉炉腔的固体料出口连接，成品出口处与电解车间的阳极钢爪连接；具体的，阳极钢爪保护环加工系统包括依次连接的研磨机、混料罐、液压机、烘干炉和烧结炉，研磨机的进料口与熔炼炉炉腔的固体料出口连接，烧结炉的成品出口与电解车间的阳极钢爪连接。通过阳极钢爪保护环加工系统，使得电解铝碳渣中的物料得以进一步回收利用，处理更加完全。

进一步的，该处理系统，还包括沉降室和电解烟气净化系统，熔炼炉炉腔的排烟口与沉降室的进气口连接，沉降室的排气口通过除尘管道与电解烟气净化系统连接；具体的，电解烟气净化系统包括依次连接的旋转喷雾吸收塔、布袋除尘器和烟囱，旋转喷雾吸收塔的进气口通过除尘管道与沉降室的排气口连接。通过沉降室和电解烟气净化系统，将电解铝碳渣处理过程中的烟气进行净化处理，环保无污染。

本实用新型电解铝碳渣的处理系统的有益效果为，有效回收并利用电解铝碳渣中的可用电解质、且回收率高，并将残余碳块进一步回收利用，使得电解铝碳渣得以充分完全的处理，无烟气排放，环保无污染，工艺过程可操作性强，节约电解过程的生产成本，带来良好的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型电解铝碳渣的处理系统的结构示意图。

附图中的编码分别为：料斗1、熔炼炉2、成型模具3、破碎机4、电解车间5、天然气系统6、燃烧放热装置6-1、天然气储罐6-2、阳极钢爪保护环加工系统7、研磨机7-1、混料罐7-2、液压机7-3、烘干炉7-4、烧结炉7-5、沉降室8、电解烟气净化系统9、旋转喷雾吸收塔9-1、布袋除尘器9-2、烟囱9-3。

具体实施方式

如图1所示，一种电解铝碳渣的处理系统，包括料斗1、熔炼炉2、成型模具3、破碎机4、电解车间5、天然气系统6、阳极钢爪保护环加工系统7、沉降室8和电解烟气净化系统9；天然气系统6包括燃烧放热装置6-1，以及与燃烧放热装置6-1连接的天然气储罐6-2；阳极钢爪保护环加工系统7包括研磨机7-1、混料罐7-2、液压机7-3、烘干炉7-4和烧结炉7-5；电解烟气净化系统9包括旋转喷雾吸收塔9-1、布袋除尘器9-2和烟囱9-3。

料斗1的出料口通过螺旋给料机与熔炼炉2炉腔的进料口连接，熔炼炉2炉腔的放液口与成型模具3的进料口连接，成型模具3的成品出口与破碎机4的进料口连接，破碎机4的出料口与电解车间5的电解槽连接；燃烧放热装置6-1的热源出口与熔炼炉2的加热室连接，天然气储罐6-2的天然气出口与熔炼炉2炉腔内的燃烧器连接。

熔炼炉2炉腔的固体料出口与研磨机7-1进料口连接，研磨机7-1的出料口通过螺旋给料机与混料罐7-2的进料口连接，混料罐7-2的出料口与液压机7-3的进料口连接，液压机7-3的出料口通过皮带输送机与烘干炉7-4的进料口连接，烘干炉7-4的出料口与烧结炉7-5的进料口连接，烧结炉7-5的成品物料，即，阳极钢爪保护环与电解车间5的阳极钢爪连接。

熔炼炉2炉腔的排烟口与沉降室8的进气口连接，沉降室8的排气口通过除尘管道与旋转喷雾吸收塔9-1的进气口连接，旋转喷雾吸收塔9-1的出气口与布袋除尘器9-2的进气口连接，布袋除尘器9-2的出气口通过引风机与烟囱9-3连接。

本实用新型电解铝碳渣处理系统的处理过程为：

（1）将电解铝过程中，脱落的阳极碳渣或被烧焦粒与电解质混合产生的碳渣通过料斗1投入至熔炼炉2的炉腔内，再将料面扒平。

（2）通过天然气系统6中的燃烧放热装置6-1所产生的热源将熔炼炉2的炉腔加热至1250℃，使物料在熔炼炉2内不断熔融，进而将碳渣中的固体块电解质熔化成液体电解质，同时，将天然气系统6中的天然气通过管道输送至熔炼炉2的燃烧器并点燃，使得在熔炼过程中将碳渣进行燃烧处理。

（3）熔炼完成后，收集熔炼炉2内未燃烧完全的剩余碳，通过阳极钢爪保护环加工系统7加工成阳极钢爪保护环，并运输至电解车间5用于阳极钢爪的保护使用；具体的，阳极钢爪保护环的加工过程为，将剩余碳投入至研磨机7-1内研磨，再将研磨好的物料投入至混料罐7-2内、并加入煤焦油等进行充分搅拌混合，将搅拌混合后的物料在液压机7-3中压制成型，再将成型后的坯料输送至烘干炉7-4内进行烘干，烘干后再输送至烧结炉7-5内进行烧结、冷却，进而获得阳极钢爪保护环。

（4）熔炼完成后，将熔炼炉2内的液体电解质从放液口放出并输送至成型模具3中，待电解质在成型模具3内成型、冷却后，再脱模取出固体电解质并放置于破碎机4中，通过破碎机4破碎成块状，并运输至电解车间5的电解槽内供电解过程使用。

（5）熔炼过程中产生的烟气通过熔炼炉2的排烟口进入沉降室8，将烟尘中的大颗粒粉尘进行沉降处理，再将产生的烟气通过除尘管道输送至电解烟气净化系统9进行净化处理，使得烟气排放达到环保要求；具体的，电解烟气净化系统9的工作过程为，通过旋转喷雾吸收塔9-1将待处理烟气中的有害气体进行吸收，再将未处理的尘气通过引风机抽入至布袋除尘器9-2内进行除尘处理，并将处理后产生的洁净气通过烟囱9-3排放至大气中。

申请人在实际使用过程中，通过对电解铝碳渣的成分进行化学分析可知，其主要成分是碳、氟化盐、氧化铝、铁化合物以及其他微量元素，具体的，含钠13.81%、含铝8.42%、含氟29.61%、含炭41.53%、含其它6.63%，由此可看出，碳渣中的电解质含量在58%左右，炭含量在42%左右，通过上述处理系统，将碳渣在熔炼炉中进行熔炼，提取出碳渣中的电解质，并将剩余碳渣制备成阳极钢爪保护环进行回收利用，实现电解铝碳渣的处理、回收以及利用，并有效节约生产成本。

Claims (6)

1.一种电解铝碳渣的处理系统，其特征在于，包括料斗（1）、熔炼炉（2）、成型模具（3）、破碎机（4）、电解车间（5）；

所述料斗（1）的出料口与熔炼炉（2）炉腔的进料口连接，所述熔炼炉（2）炉腔的放液口与成型模具（3）的进料口连接，所述成型模具（3）的成品出口与破碎机（4）的进料口连接，所述破碎机（4）的出料口与电解车间（5）的电解槽连接；

还包括天然气系统（6）；所述天然气系统（6）包括燃烧放热装置（6-1），以及与燃烧放热装置（6-1）连接的天然气储罐（6-2）；

所述燃烧放热装置（6-1）的热源出口与熔炼炉（2）的加热室连接，所述天然气储罐（6-2）的天然气出口与熔炼炉（2）炉腔内的燃烧器连接。

2.如权利要求1所述的电解铝碳渣的处理系统，其特征在于，还包括阳极钢爪保护环加工系统（7）；所述阳极钢爪保护环加工系统（7）的物料进口处与熔炼炉（2）炉腔的固体料出口连接，成品出口处与电解车间（5）的阳极钢爪连接。

3.如权利要求1所述的电解铝碳渣的处理系统，其特征在于，还包括沉降室（8）和电解烟气净化系统（9）；所述熔炼炉（2）炉腔的排烟口与沉降室（8）的进气口连接，所述沉降室（8）的排气口通过除尘管道与电解烟气净化系统（9）连接。

4.如权利要求2所述的电解铝碳渣的处理系统，其特征在于，所述阳极钢爪保护环加工系统（7）包括依次连接的研磨机（7-1）、混料罐（7-2）、液压机（7-3）、烘干炉（7-4）和烧结炉（7-5）；所述研磨机（7-1）的进料口与熔炼炉（2）炉腔的固体料出口连接，所述烧结炉（7-5）的成品出口与电解车间（5）的阳极钢爪连接。

5.如权利要求3所述的电解铝碳渣的处理系统，其特征在于，所述电解烟气净化系统（9）包括依次连接的旋转喷雾吸收塔（9-1）、布袋除尘器（9-2）和烟囱（9-3）；所述旋转喷雾吸收塔（9-1）的进气口通过除尘管道与沉降室（8）的排气口连接。

6.如权利要求1所述的电解铝碳渣的处理系统，其特征在于，所述料斗（1）的出料口通过螺旋给料机与熔炼炉（2）炉腔的进料口连接。

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