CN213995250U - 一种电解镁阳极升华物的处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电解镁阳极升华物处理技术领域，具体涉及一种电解镁阳极升华物的处理系统。其技术方案为：一种电解镁阳极升华物的处理系统，其特征在于，包括硅酸铝纤维式过滤器，若干镁电解槽排出的夹带阳极升华物粉尘的氯气汇总到氯气总管后排入硅酸铝纤维式过滤器，硅酸铝纤维式过滤器的底部安装出料装置，出料装置通过管道连接有溶解槽，溶解槽的出料口通过管道连接有离心机，离心机的固体出口通过管道连接有输送机，输送机的出口通过管道连接有焚烧炉。本发明提供了一种能将粉尘从氯气中脱除并进行无害化处理的电解镁阳极升华物的处理系统。

Description

一种电解镁阳极升华物的处理系统

技术领域

本发明属于电解镁阳极升华物处理技术领域，具体涉及一种电解镁阳极升华物的处理系统。

背景技术

使用无水氯化镁电解生产金属镁是目前最环保、最先进的炼镁方法，也是我国有望替代热还原法的绿色炼镁技术。电解生产金属镁是以MgCl₂和其他盐类(例如MgCl₂-KCl-NaCl)形成的熔融共晶体作为电解质，以无水MgCl₂作为原料，在600℃以上的高温条件下，在电解槽中经电化学反应，生成氯气和金属镁液。氯气在石墨阳极表面析出的过程中，会发生副反应生成二噁英；同时，少量电解质也会在高温下升华。所有随着氯气一同离开电解槽的固体物质，统称为阳极升华物。

二噁英被称为“世纪之毒”，是氯代含氧三环芳烃类化合物的统称，在含有苯环化合物、氯化合物、金属催化剂、以及300～600℃的条件下容易生成，而镁电解槽的操作就处于这种条件下，因此镁电解槽阳极升华物的主要有害物质就是二噁英。二噁英常温下为固体，不溶于水，其生物降解性很差，进入土壤、水体后不易被分解，800℃以上的高温可以将其分解破坏。二噁英不是一种天然存在的物质，产生于垃圾焚烧以及化工、冶金、制药、轻工等工业生产过程，其毒性极强，是氰化物的130倍，砒霜的900倍，任何接触都是致命危害。如何在源头有效处理阳极升华物，尽可能降低二噁英的排放量，是所有电解镁工厂面临的环保难题。

二噁英的脱除，通常有几种方法：

第一，吸附法：原理是使用吸附技术脱除二噁英，例如向气体中喷洒活性炭粉末，或是采用固定床吸附装置将二噁英从气相中脱除。该方法属于物理吸附，并没有改变其本身的毒性，吸附剂也需要进一步处理。

第二，催化氧化法：也称为催化燃烧法，原理是在300℃左右，有催化剂的作用下，将二噁英分解为CO2、H2O、HCl等。

第三，高温分解法：在800～1000℃燃烧含二噁英物质，可将其分解，产物与催化氧化法相同。

对于电解镁阳极升华物，以固体粉尘的形态分散在大量氯气中，除了含微量二噁英固体外，更多的是可溶性盐类和其他含碳化合物，这种含粉尘气体极易堵塞吸附剂/催化剂的微孔，造成失活，因此不宜直接使用吸附法和催化氧化法。传统的处理方法：是出电解阳极的高温氯气在风机的负压作用下，首先经过埋刮板输送机，在输送过程中粉尘沉降在输送机底部，螺旋刮板将底部的粉尘不断从出渣口排出；氯气通过输送机管壁向环境散热，降温至200℃以下，再经袋式除尘器过滤未能沉降的细小颗粒后，氯气中的含尘量低于30mg/m3并送至下游工序。出埋刮板输送机和袋式除尘器的固体粉料由管道送入溶解槽中，用水溶解，不溶物经离心机分离后，作为工厂的固体废物填埋或外送处理。传统处理方法存在一些弊端：

第一，由于出电解槽的氯气温度最高可能达到500～600℃，因此不能直接使用袋式除尘器，必须经长度达数十米的埋刮板输送机进行重力沉降和自然降温，占地面积大，设备布置困难。

第二，埋刮板输送机带有转动装置，且每一台镁电解槽(通常一台输送机连接有10～20台镁电解槽)均需要经法兰连接汇入埋刮板输送机，密封面多，实际生产中难以避免泄漏，空气被吸入氯气系统中，导致氯气纯度不达标。

第三，埋刮板输送机实际为带有螺旋装置的管道，将电解槽、氯气总管、溶解槽气相连通，在压力出现波动时，溶解槽中的水汽将反窜进入氯气总管，氯气中含水将导致管道和氯气压缩机(或氯气风机)腐蚀。

第四，埋刮板输送机(也称为雷德勒输送机)有转动装置，有大量检修门，无法做到严格密封，氯气泄漏难以完全避免。由于其原理是重力沉降，气速低，设备长度、直径大，占地大。

第五，阳极升华物只是分离出来，并未得到有效处理，填埋操作不当可能导致土壤污染，外送处理成本高昂，并且将高危害的废物转嫁给下游。

可见，如何稳定可靠的将粉尘从氯气中脱除，并进行无害化处理，是电解镁厂是否可以达标排放的关键。传统处理方法存在多个问题，需要发明一种新的电解镁阳极升华物处理方法。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种能稳定可靠地将粉尘从氯气中脱除并进行无害化处理的电解镁阳极升华物的处理系统。

本发明所采用的技术方案为：

一种电解镁阳极升华物的处理系统，包括硅酸铝纤维式过滤器，若干镁电解槽排出的夹带阳极升华物粉尘的氯气汇总到氯气总管后排入硅酸铝纤维式过滤器，硅酸铝纤维式过滤器的底部安装出料装置，出料装置通过管道连接有溶解槽，溶解槽的出料口通过管道连接有离心机，离心机的固体出口通过管道连接有输送机，输送机的出口通过管道连接有焚烧炉。

约600℃的高温氯气从多台镁电解槽引出后，经管道自然散热降温至300℃，氯气中的阳极升华物在降温过程中凝固形成细小颗粒。硅酸铝纤维式过滤器耐温达1000℃，则不需要使用长距离管道对氯气进行充分降温。经纤维式滤芯过滤后，氯气中的粉尘含量低于5mg/m3。氯气由管道输送，密封面少，可以完全密闭在系统中，硅酸铝纤维式过滤器采用压差控制自动反吹，在线清灰。

固体滤饼经出料装置排至溶解槽，阳极升华物中的MgCl₂、NaCl、KCl等盐类溶解于水中。二噁英、含碳化合物等不溶物经离心分离后由泵送入离心机进行离心分离。离心分离出的湿物料为不溶可燃物，由输送机输送至焚烧炉中焚烧，确保二噁英完全分解，不再有需要外送或填埋的固体废物。

作为本发明的优选方案，所述出料装置包括出料阀腔室，出料阀腔室安装于硅酸铝纤维式过滤器的底部，出料阀腔室的出口通过管道与溶解槽连接，出料阀腔室上连接有干燥空气置换管，干燥空气置换管引入干燥空气。出料阀腔室和下料溜管使用干燥空气置换，避免水汽反窜至管道，从而避免水汽将管道和氯气压缩机(或氯气风机)腐蚀。固体滤饼经出料装置间断出料，可由程序控制定时自动出料。

作为本发明的优选方案，所述离心机的液体出口通过管道连接有离心清液槽，离心清液槽通过泵将离心清液送回上游的盐水精制系统。离心机将悬浮浆液中1～3μm以上的固体颗粒分离出，离心清液自流进入离心清液槽，送回上游工序化盐使用，废水、废固做到零排放。

作为本发明的优选方案，所述焚烧炉的出口通过管道连接有尾气洗涤塔，尾气洗涤塔的气体出口通过管道连接有引风机，引风机将尾气放空。尾气洗涤塔能将焚烧炉排出的尾气进行洗涤，并由引风机排出，保证排放气体达标。

作为本发明的优选方案，所述焚烧炉的出口通过管道连接有尾气洗涤塔，出料阀腔室上还连接有排气管，排气管的另一端连接到尾气洗涤塔的入口，排气管将携带粉尘的空气排到尾气洗涤塔。固体滤饼经出料装置出料，且通过干燥空气对出料阀腔室和下料溜管进行气体置换时，一些粉尘会悬浮在空气中，则排出的空气需经尾气洗涤塔进行洗涤，保证排气达标。

作为本发明的优选方案，所述焚烧炉上还通过管道连接有助燃风机。助燃风机将空气引入焚烧炉的燃烧室，保证燃烧室内具有充足的氧气，保证含有二噁英的固体物质充分燃烧。

本发明的有益效果为：

1.本发明的采用可耐1000℃的硅酸铝纤维式过滤器替代传统的重力沉降加埋刮板出料的布置形式，将氯气中的阳极升华物有效分离。因此，本发明不用设置长距离管道对氯气进行自然降温，且无转动装置，使得设备紧凑，降低了氯气泄漏或空气进入氯气中的风险。

2.离心机分离出的不溶物通过焚烧炉高温焚烧，使得固体中的二噁英等有害物质充分分解，实现了二噁英等有毒污染物就地无害化处理。

3.出料装置具有隔离功能的腔室，可利用干燥空气置换，隔绝溶解槽的水汽反窜至管道，减少因氯气中含水而对下游设备、管道造成腐蚀的情况。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中，1-硅酸铝纤维式过滤器；2-镁电解槽；3-出料装置；4-溶解槽；5-离心机；6-输送机；7-焚烧炉；8-离心清液槽；9-尾气洗涤塔；31-出料阀腔室；32-干燥空气置换管；33-排气管；71-助燃风机；91-引风机。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例的电解镁阳极升华物的处理系统，包括硅酸铝纤维式过滤器1，若干镁电解槽2排出的夹带阳极升华物粉尘的氯气汇总到氯气总管后排入硅酸铝纤维式过滤器1，硅酸铝纤维式过滤器1的底部安装出料装置3，出料装置3通过管道连接有溶解槽4，溶解槽4的出料口通过管道连接有离心机5，离心机5的固体出口通过管道连接有输送机6，输送机6的出口通过管道连接有焚烧炉7。

其中，离心机5为卧式螺旋卸料沉降式离心机5。所述离心机5的液体出口通过管道连接有离心清液槽8，离心清液槽8通过泵将离心清液送回上游的盐水精制系统。离心机5将悬浮浆液中1～3μm以上的固体颗粒分离出，离心清液自流进入离心清液槽8，送回上游工序化盐使用，废水、废固做到零排放。

工作过程中，约600℃的高温氯气从多台镁电解槽2引出后，经管道自然散热降温至300℃，氯气中的阳极升华物在降温过程中凝固形成细小颗粒。根据生产规模不同，通常由4～20台镁电解槽2为一组，对应一根氯气总管。氯气总管接入硅酸铝纤维式过滤器1。硅酸铝纤维式过滤器1耐温达1000℃，则不需要使用长距离管道对氯气进行充分降温。经纤维式滤芯过滤后，氯气中的粉尘含量低于5mg/m3。氯气由管道输送，密封面少，可以完全密闭在系统中，硅酸铝纤维式过滤器1采用压差控制自动反吹，在线清灰。固体滤饼经出料装置3排至溶解槽4，阳极升华物中的MgCl₂、NaCl、KCl等盐类溶解于水中。二噁英、含碳化合物等不溶物经离心分离后由泵送入离心机5进行离心分离。离心分离出的湿物料为不溶可燃物，由输送机6输送至焚烧炉7中焚烧，确保二噁英完全分解，不再有需要外送或填埋的固体废物。燃烧时，助燃风机71将空气引入焚烧炉7的燃烧室，保证燃烧室内具有充足的氧气，保证含有二噁英的固体物质充分燃烧。

更进一步，出料装置3具有隔离功能的出料阀腔室31，可利用干燥空气置换，出料阀腔室31安装于硅酸铝纤维式过滤器1的底部，出料阀腔室31的出口通过管道与溶解槽4连接，出料阀腔室31上连接有干燥空气置换管32，干燥空气置换管32引入干燥空气。出料阀腔室和下料溜管使用干燥空气置换，避免水汽反窜至管道，从而避免水汽将管道和氯气压缩机(或氯气风机)腐蚀。固体滤饼经出料装置3间断出料，可由程序控制定时自动出料。

为了保证尾气排放达标，所述焚烧炉7的出口通过管道连接有尾气洗涤塔9，尾气洗涤塔9的气体出口通过管道连接有引风机91，引风机91将尾气放空。尾气洗涤塔9能将焚烧炉7排出的尾气进行洗涤，并由引风机91排出，保证排放气体达标。出料阀腔室31上还连接有排气管33，排气管33的另一端连接到尾气洗涤塔9的入口，排气管33将携带粉尘的空气排到尾气洗涤塔9。固体滤饼经出料装置3出料，且通过干燥空气对出料阀腔室31和下料溜管进行气体置换时，一些粉尘会悬浮在空气中，则排出的空气需经尾气洗涤塔9进行洗涤，保证排气达标。

电解镁阳极升华物的处理过程为：

将若干镁电解槽2排出的夹带阳极升华物粉尘的氯气汇总到氯气总管，再排入硅酸铝纤维式过滤器1进行过滤；氯气送至下游装置作为原料使用，固体滤饼经出料装置3间断出料。1μm以上的固体颗粒无法通过滤芯，会附着在滤芯表面，形成滤饼层，当压差达到设置值，自动反吹，将固体滤饼层吹脱，固体滤饼经出料装置3间断出料。

其中，出料装置3的出料阀腔室31和下料溜管使用干燥空气置换，避免水汽反窜至管道，从而避免水汽将管道和氯气压缩机(或氯气风机)腐蚀。固体滤饼经出料装置3间断出料，可由程序控制定时自动出料。

出料装置3出料排入溶解槽4溶解。固体粉料在溶解槽4中，与水充分搅拌混合，粉料中的MgCl₂、NaCl、KCl等无机盐类完全溶解，不溶物则与水溶液形成悬浮浆液。控制浆液中固含量为10％wt～20％wt，并由泵打入卧式螺旋卸料沉降式离心机5中。

溶解的悬浮浆液送入离心机5进行离心分离；离心清液自流进入离心清液槽8，送回上游工序化盐使用；离心出的湿物料经输送机6送至焚烧炉7进行焚烧。利用离心机5转筒旋转产生的离心力，将悬浮浆液中1～3μm以上的固体颗粒分离出，离心清液自流进入离心清液槽8，送回上游工序化盐使用。离心出的湿物料为含水30％wt～40％wt的不溶可燃物，经输送机6送至焚烧炉7中焚烧。焚烧炉7控制在800℃以上，炉中停留时间10～30分钟。燃料气可使用天然气、焦炉气或其他合成气。

将固体物料完全分解成为气态小分子(主要为CO₂和HCl)随尾气排出。焚烧炉7的尾气和出料装置3的排气均由尾气洗涤塔洗涤9后进行排放。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电解镁阳极升华物的处理系统，其特征在于，包括硅酸铝纤维式过滤器(1)，若干镁电解槽(2)排出的夹带阳极升华物粉尘的氯气汇总到氯气总管后排入硅酸铝纤维式过滤器(1)，硅酸铝纤维式过滤器(1)的底部安装出料装置(3)，出料装置(3)通过管道连接有溶解槽(4)，溶解槽(4)的出料口通过管道连接有离心机(5)，离心机(5)的固体出口通过管道连接有输送机(6)，输送机(6)的出口通过管道连接有焚烧炉(7)。

2.根据权利要求1所述的一种电解镁阳极升华物的处理系统，其特征在于，所述出料装置(3)包括出料阀腔室(31)，出料阀腔室(31)安装于硅酸铝纤维式过滤器(1)的底部，出料阀腔室(31)的出口通过管道与溶解槽(4)连接，出料阀腔室(31)上连接有干燥空气置换管(32)，干燥空气置换管(32)引入干燥空气。

3.根据权利要求1所述的一种电解镁阳极升华物的处理系统，其特征在于，所述离心机(5)的液体出口通过管道连接有离心清液槽(8)，离心清液槽(8)通过泵将离心清液送回上游的盐水精制系统。

4.根据权利要求1所述的一种电解镁阳极升华物的处理系统，其特征在于，所述焚烧炉(7)的出口通过管道连接有尾气洗涤塔(9)，尾气洗涤塔(9)的气体出口通过管道连接有引风机(91)，引风机(91)将尾气放空。

5.根据权利要求2所述的一种电解镁阳极升华物的处理系统，其特征在于，所述焚烧炉(7)的出口通过管道连接有尾气洗涤塔(9)，出料阀腔室(31)上还连接有排气管(33)，排气管(33)的另一端连接到尾气洗涤塔(9)的入口，排气管(33)将携带粉尘的空气排到尾气洗涤塔(9)。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的一种电解镁阳极升华物的处理系统，其特征在于，所述焚烧炉(7)上还通过管道连接有助燃风机(71)。

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