CN218980477U - 一种工业铝电解槽大修渣真空蒸馏氟化物电解质集收装置 - Google Patents

Abstract

一种工业铝电解槽大修渣真空蒸馏氟化物电解质集收装置，包括真空蒸馏电阻炉，真空蒸馏电阻炉每个纵向方向上的每个侧面的炉内衬和钢制炉壳上开设有至少2n个孔，且n为大于等于2的自然数，孔的内壁上安装有耐热不锈钢管Ⅰ，耐热不锈钢管Ⅰ与钢制炉壳上的孔焊接为一体，并与耐热不锈钢管Ⅱ连接，每个耐热不锈钢管Ⅱ的中部都开设有向上或向下的开孔，上下布置的两排耐热不锈钢管Ⅱ之间设置有与炉纵向侧面平行的钢管，钢管与上下两排耐热不锈钢管Ⅱ垂直交叉处开设有与上下两排耐热不锈钢管Ⅱ的下上开孔相对应的上下两开孔，并在此之间用短钢管焊接连接。可集收铝电解槽大修渣真空蒸馏出来的95％以上的氟化物电解质，且装置结构简单、操作方便。

Description

一种工业铝电解槽大修渣真空蒸馏氟化物电解质集收装置

技术领域

本实用新型属于铝电解槽大修渣危废处理技术领域，特别涉及一种工业铝电解槽大修渣真空蒸馏氟化物电解质集收装置。

背景技术

铝电解槽大修渣是铝电解槽进行大修时从槽内取出的固体废料。其物料组成除了含有阴极炭块和槽底部边部内衬的耐火材料外，还有电解槽过程中向槽底内衬中渗入的氟化钠和冰晶石组成的电解质组份，和渗入到阴极炭块晶格内部的碱金属钠、锂、钾，以及从槽底侧部扩散的空气中的N₂与阴极炭块和阴极炭块中的金属钠反应所生成的氰化物和铝电解过程中渗入阴极的金属铝与炭反应生成的碳化铝，由于大修渣中的氰化物和氟化物是有毒的化合物，他们都可溶解于水。到目前为止，人们尚未找到一种非常有效的方法从大修渣中将其提取出来。

利用大修渣中的氟化钠、氟铝酸钠和金属钠等在1100℃以下都能熔化，并具有较高的蒸气压以及氰化钠和碳化铝能够分解的性能，所以可以利用真空蒸馏的方法将其蒸馏出来。专利CN209027266U一种利用铝电解槽大修渣中的废阴极炭块的碎块料作为电阻发热体的真空蒸馏炉，进行大修渣真空蒸馏分离回收氟化物电解质的方法，使大修渣蒸馏出来的氟化物电解质集收在炉内上部空间和井式料腔内，这种方法占据了炉内的很大空间，且从炉内取出这些集收的氟化物电解质很困难。

实用新型内容

针对这一问题，本实用新型的目的在于提供了一种工业铝电解槽大修渣真空蒸馏氟化物电解质集收装置。所述氟化物电解质集收装置设置于真空蒸馏电阻炉纵向方向两个侧面钢制炉壳之外，真空蒸馏电阻炉每个纵向方向上的每个侧面的炉内衬和钢制炉壳上开设有至少2n个孔，且n为大于等于2的自然数，炉内衬上的孔和钢制炉壳上的孔为同轴同孔径大小的孔，这些孔分上下面两排排列，上下两排的上下对应孔设置在同一垂直面上，其中位于上部的孔的中心到电阻发热体的上表面和到电阻发热体中间点的距离与位于下部的孔中心到电阻发热体底表面和电阻发热体中间点的距离相等；

所述孔的内壁上安装有耐热不锈钢管Ⅰ，耐热不锈钢管Ⅰ与炉侧面钢制炉壳上的孔焊接为一体，并与同一轴线上直径和壁厚相同且端部带有冷却水的法兰Ⅰ的耐热不锈钢管Ⅱ相连接，带有冷却水的法兰Ⅰ上设置有第一法兰盖，且带有冷却水的法兰Ⅰ与第一法兰盖之间设置有第一真空垫圈，每个炉内衬外部的耐热不锈钢管Ⅱ的中部都开设有向上或向下的开孔，位于上部的耐热不锈钢管Ⅱ中部的开孔向下，位于下部的耐热不锈钢管Ⅱ中部的开孔向上，这样在真空蒸馏电阻炉的每个纵向侧面形成上排至少2个，下排至少2个，总数为至少4个与炉纵向侧面相垂直的耐热不锈钢管Ⅱ；

上下布置的两排所述耐热不锈钢管Ⅱ之间设置有与炉纵向侧面平行的钢管，钢管一端设置带有冷却水的法兰Ⅱ，带有冷却水的法兰Ⅱ上设置有第二法兰盖，且第二法兰盖与带有冷却水的法兰Ⅱ之间设置有第二真空垫圈，另一端通向碱金属集收装置和真空泵抽气系统，钢管与上下两排耐热不锈钢管Ⅱ垂直交叉处开设有上下两开孔，且与上下两排耐热不锈钢管Ⅱ的下上开孔相对应，并在此之间用短钢管焊接连接。形成以铝电解槽大修渣的废阴极炭块的碎块料作为电阻发热体的真空电阻炉进行真空蒸馏时集收氟化物电解质蒸馏产物的装置。

垂直于炉体侧面的耐热不锈钢管Ⅱ内置有耐热不锈钢管套筒，耐热不锈钢管套筒靠近第一法兰一端是封闭的，并在与短钢管的交汇处设有与短钢管口径相同的开孔，耐热不锈钢管套筒的另一端是朝向炉体内部敞开的，并一直延伸到炉内衬里。

与炉体侧面相平行的钢管的外面设置有加热电阻，通过电阻加热和保温，使钢管内部温度保持在300～500℃，使在铝电解槽大修渣真空蒸馏过程中，从真空蒸馏电阻炉内蒸馏出来的电解质凝结在氟化物电解质集收器内，而由炉内被蒸馏出来的大部分碱金属，经由氟化物电解质集收器进入与其相连接的碱金属集收器内。

本实用新型的技术效果为：

本实用新型氟化物电解质集收装置可集收铝电解槽大修渣真空蒸馏出来的95％以上的氟化物电解质，且方便地从将氟化物电解质集收装置内取出蒸馏出来的氟化物电解质，且该氟化物电解质集收装置结构简单、操作方便。

附图说明

图1为本实用新型实施例1为炉内具有4个用大修渣废阴极炭块的碎块料作为电阻发热体时的真空蒸馏电阻炉氟化物电解质蒸馏产物集收装置的正面示意图；

图2为本实用新型实施例1中图1的A-A面剖面图；

图3为本实用新型实施例1中图2的B-B面剖面图；

图4为本实用新型实施例2为炉内具有6个用铝电解槽废阴极炭块的碎块料作为电阻发热体时的真空蒸馏电阻炉氟化物电解质蒸馏产物集收装置的正面示意图；

图5为本实用新型实施例2中图4的的C-C面剖面图；

图中：1-真空蒸馏电阻炉；2-电阻发热体；3-钢制炉壳；4-孔；5-石墨导电体；6-炉内衬；7-耐高温耐火材料砌体；8-炉盖；9-石墨电极；10-耐热不锈钢管Ⅰ；11-耐热不锈钢管Ⅱ；12-带有冷却水的法兰Ⅰ；13-第一法兰盖；14-第一真空垫圈；16-带有冷却水的法兰Ⅱ；18-第二真空垫圈；19-第二法兰盖；20-钢管；21-短钢管；22-耐热不锈钢管套筒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1

如图1至图3所示，一种工业铝电解槽大修渣真空蒸馏氟化物电解质集收装置，该氟化物电解质集收装置设置于真空蒸馏电阻炉纵向方向两个侧面的钢制炉壳3之外，所述真空蒸馏电阻炉包括钢制炉壳3，所述钢制炉壳3内表面设置有由耐火材料制成的炉内衬6，炉内衬6内设置有四个由耐高温耐火材料制成的砌体7，四个所述砌体内分别设置有对应的4个以铝电解槽大修渣中的废阴极炭块经破碎后形成的碎块料作成的电阻发热体2，且电阻发热体2与石墨导电体5连接，石墨导电体5上方设置有内置保温材料的炉盖8，石墨电极9从炉两端底部伸向炉内与靠近炉两端的电阻发热体2连接。

依炉内每两个电阻发热体2之间中间点垂直直线相对应的炉内衬6设置上下两个孔4，两个孔4在同一垂直面上，其位于上部的孔4的中心到电阻发热体2的上部和到电阻发热体2中间点的距离与位于下部的孔4中心到电阻发热体2下部和到电阻发热体2中间点的距离相等。

所述孔4的内壁上安装有耐热不锈钢管Ⅰ10，且耐热不锈钢管Ⅰ10与炉侧面钢制炉壳3上同心同直径大小的孔4焊接为一体，并与同一轴线上直径和壁厚相同且端部带有冷却水的法兰Ⅰ12的耐热不锈钢管Ⅱ11相连接，所述带有冷却水的法兰Ⅰ12上设置有第一法兰盖13，且第一法兰盖13与带有冷却水的法兰Ⅰ12之间安装有第一真空垫圈14，每个耐热不锈钢管Ⅱ11的中部都开设有向下或向上的开孔，位于上部的耐热不锈钢管Ⅱ11的中部开设有向下的开孔，位于下部的耐热不锈钢管Ⅱ11的中部有向上的开孔，这样在真空蒸馏电阻炉1的每个纵向侧面形成上排2个，下排2个，总数为4个且与炉侧面相垂直的耐热不锈钢管Ⅱ11，上下布置的两排所述耐热不锈钢管Ⅱ11之间设置有与炉纵向侧面平行布置的钢管20，钢管20一端设置带有冷却水的法兰Ⅱ16，带有冷却水的法兰Ⅱ16上设置有第二法兰盖19，且在带有冷却水的法兰16与第二法兰盖19之间安装有第二真空垫圈18，另一端连接碱金属集收装置和真空泵抽气系统上，在所述钢管20与上下两排耐热不锈钢管Ⅱ11的交叉处开设有上下两开孔，钢管20上的上下两个开孔与上下两排耐热不锈钢管Ⅱ11的上下两个开孔相对应，并在此之间的上下两个开孔之间用短钢管21焊接连接，形成以铝电解槽大修渣的废阴极炭块的碎块料作为电阻发热体的真空电阻炉进行真空蒸馏时集收氟化物电解质蒸馏产物的装置。

垂直于炉体侧面的所述耐热不锈钢管Ⅱ11和耐热不锈钢管Ⅰ10内置有耐热不锈钢管套筒22，耐热不锈钢管套筒22在靠近耐热不锈钢管Ⅱ11的带有冷却水的法兰Ⅰ12一端是封闭的，在与短钢管21的交汇处开设有面向短钢管21的开孔，开孔的直径与短钢管21的孔径相同，耐热不锈钢管套筒22的另一端是敞开口的，并延伸至炉内衬内表面处。

与炉体侧面相平行的钢管20的外面设置有加热电阻，(图中未画出)，使钢管20内的温度在真空蒸馏过程中保持在300～500℃之间。

利用工业铝电解槽大修渣真空蒸馏氟化物电解质集收装置进行集收工业铝电解槽大修渣真空蒸馏产物氟化物电解质的方法，包括以下步骤：

真空蒸馏电阻炉内装好料，盖上炉盖8，再将氟化物电解质集收装置上的耐热不锈钢管套筒22置入耐热不锈钢管Ⅰ10和耐热不锈钢管Ⅱ11内，之后在耐热不锈钢管Ⅱ11和钢管20端部分别加盖第一法兰盖13和第二法兰盖19，使炉内大修渣废阴极炭块碎块料、耐火材料的球团料处在与炉外氟化物电解质集收装置、碱金属集收装置在一个互相连通且封闭的空间内；

然后开启真空泵，将炉体内的空气以及氟化物电解质集收装置和碱金属集收装置内的空气抽出，至真空度＜50Pa,然后送电逐渐升温使炉内物料达到不小于1100℃，抽真空一直进行到使炉内被真空蒸馏的大修渣物料中的氟化物电解质和碱金属被全部蒸馏出来为止，然后停电降温和停止抽空，关闭真空泵；

之后向炉内充满氩气，待温度降低到200-300℃以下后，打开氟化物电解质集收装置上的炉内衬外不锈钢管11上的第一法兰盖13和钢管20上的第二法兰盖19，将氟化物电解质集收装置内集收的氟化物电解质取出。

实施例2

一种工业铝电解槽大修渣真空蒸馏氟化物电解质集收装置，如图4和图5所示。

实施例2与实施例1不同点在于：

炉内的以铝电解槽大修渣废阴极炭块经破碎后形成的碎块料作成的电阻发热体2的料井为6个。

真空蒸馏电阻炉从纵向方向的每个大的侧面炉内衬6上开设有6个孔4以及与这6个孔4相连接的氟化物电解质集收装置。

Claims (5)

1.一种工业铝电解槽大修渣真空蒸馏氟化物电解质集收装置，其特征在于，包括真空蒸馏电阻炉，该氟化物电解质集收装置设置于真空蒸馏电阻炉纵向方向两个侧面钢制炉壳之外，真空蒸馏电阻炉每个纵向方向上的每个侧面的炉内衬和钢制炉壳上开设有至少2n个孔，且n为大于等于2的自然数，这些孔分上下面两排排列，上下两排的上下对应孔设置在同一垂直面上，所述孔的内壁上安装有耐热不锈钢管Ⅰ，耐热不锈钢管Ⅰ与炉侧面钢制炉壳上的孔焊接为一体，并与同一轴线上直径和壁厚相同且端部带有冷却水的法兰Ⅰ的耐热不锈钢管Ⅱ相连接，带有冷却水的法兰Ⅰ上设置有第一法兰盖，且带有冷却水的法兰Ⅰ与第一法兰盖之间设置有第一真空垫圈，每个炉内衬外部的耐热不锈钢管Ⅱ的中部都开设有向上或向下的开孔，位于上部的耐热不锈钢管Ⅱ中部的开孔向下，位于下部的耐热不锈钢管Ⅱ中部的开孔向上，在真空蒸馏电阻炉的每个纵向侧面形成上排至少2个，下排至少2个，总数为至少4个与炉纵向侧面相垂直的耐热不锈钢管Ⅱ；

上下布置的两排所述耐热不锈钢管Ⅱ之间设置有与炉纵向侧面平行的钢管，钢管一端设置带有冷却水的法兰Ⅱ，带有冷却水的法兰Ⅱ上设置有第二法兰盖，且第二法兰盖与带有冷却水的法兰Ⅱ之间设置有第二真空垫圈，另一端通向碱金属集收装置和真空泵抽气系统，钢管与上下两排耐热不锈钢管Ⅱ垂直交叉处开设有上下两开孔，且与上下两排耐热不锈钢管Ⅱ的下上开孔相对应，并在此之间用短钢管焊接连接，形成以铝电解槽大修渣的废阴极炭块的碎块料作为电阻发热体的真空电阻炉进行真空蒸馏时集收氟化物电解质蒸馏产物的装置。

2.根据权利要求1所述的一种工业铝电解槽大修渣真空蒸馏氟化物电解质集收装置，其特征在于，垂直于炉体侧面的耐热不锈钢管Ⅱ内置有耐热不锈钢管套筒，耐热不锈钢管套筒靠近带有冷却水的法兰Ⅰ一端是封闭的，并在与短钢管的交汇处设有与短钢管口径相同的开孔，耐热不锈钢管套筒的另一端是朝向炉体内部敞开的，并一直延伸到炉内衬里。

3.根据权利要求1所述的一种工业铝电解槽大修渣真空蒸馏氟化物电解质集收装置，其特征在于：炉内衬上的孔和钢制炉壳上的孔为同轴同孔径大小的孔。

4.根据权利要求1所述的一种工业铝电解槽大修渣真空蒸馏氟化物电解质集收装置，其特征在于：在炉内每两个电阻发热体之间中间点垂直直线相对应的炉内衬上设置上下2个孔，炉内衬上的孔和钢制炉壳上的孔为同轴同孔径大小的孔，两个孔在同一个垂直面上，其中位于上部的孔的中心到电阻发热体的上表面和到电阻发热体中间点的距离与位于下部的孔中心到电阻发热体底表面和电阻发热体中间点的距离相等。

5.根据权利要求1所述的一种工业铝电解槽大修渣真空蒸馏氟化物电解质集收装置，其特征在于：与炉体侧面相平行的钢管的外面设置有加热电阻，通过电阻加热和保温，使钢管内部温度保持在300～500℃。

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