专利名称：：铝电解烟道灰沸腾焙烧处理方法
技术领域：
：本发明是一种采用火法工艺处理有色冶金生产中的固体废弃物的方法，属于综合利用和消除污染的
技术领域：
，特别适宜对铝电解烟道灰和类似铝电解烟道灰的物料的处理。在侧插自焙阳极铝电解槽生产过程中，往往从电解槽生产中逸出大量的粉尘沉积在烟道中，有时竟堵塞烟道影响烟气的高空排放。为此，需定期清理。据分析铝电解烟道灰的成分有氧化铝、氟化盐、碳粒，沥青及其它杂质，由于所含碳与沥青过高，无法回收利用，只好将清理出的烟道灰做为工业垃圾白白丢掉，不仅浪费了有价原料，还会造成对环境的二次污染。因此，人们提出了各种处理铝电解烟道灰的方法，但因种种原因均不可行。例如采用反射炉，转炉的火法处理，因助燃空气不易渗透到烟道灰料层内部，燃烧只限于在料层表面进行，虽经搅拌或翻动，燃烧仍不彻底，另外烟道灰中的氧化铝起着干粉灭火剂的作用，焙烧效果很差，若想烧透烟道灰料层往往需要外加大量燃料;采用水法处理，如利用重力选矿法，浮选法和加各种洗涤剂的水洗法，或是不能有效地将氧化铝和沥青、碳粒分离，或是因工艺复杂、投资较大而无实际意义;将烟道灰加入到阳极糊中处理，虽国内外均有过报导，但其缺点是引起阳极强度下降，导电率降低，不宜推广应用;也曾试验过将烟道灰直接加入到电解槽中去的处理方法，但因沥青挥发恶化环境，粉尘飘浮难熔且破坏电解过程而告终。本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，研究出一种采用常规的火法焙烧处理工艺，使之即能提高焙烧效果又能降低能耗节约燃料，有效地从铝电解烟道灰中脱除沥青和绝大部分的碳粒(除碳率95%±)，得到外观白色、适宜加入到铝电解槽应用的以氧化铝、氟化钠为主要成分的再生料。本发明采用的常规火法焙烧处理工艺，是一种属于流态化技术的沸腾焙烧方法，由以下步骤构成a、间歇性或连续地将烟道灰加入到沸腾焙烧炉中，将做为助燃气体和流态化介质的空气经一个气流分布板吹入沸腾焙烧炉中的烟道灰料层，使炉料处于沸腾层;b、将处于沸腾状态的烟道灰料层点火加温使其燃烧，直至除去烟道灰中所含沥青和绝大部分碳粒(处理后的再生料含碳量在1%左右)为止;c、从沸腾焙烧炉中排出烧后的烟道灰，即可获得外观白色的，以氧化铝、氟化铝，氟化钠为主要成分的合格再生料。本发明给出的沸腾焙烧法处理烟道灰，可在常规的沸腾焙烧炉内进行。点火启动后，可采取一边加料，一边排料的连续式的焙烧方式，也可采用分炉次间歇式的焙烧方式。尤其是在采用圆形沸腾焙烧炉时，为避免生料与熟料混在一起，影响再生料的质量，只能采用分炉次间歇式的焙烧方式。为保证焙烧炉内的沸腾状况，一次加入的烟灰量应控制在保证沸腾层的厚度在200～600mm之间。为保证鼓入炉内空气能均匀分布，应选择适宜的气流分布板，可以用耐火材料的多孔板，也可以用金属结构材料。气流分布板除应符合流态化技术的一般要求，在处理烟道灰时也应注意采用不漏料的气流分布板结构。本发明在给出的实施例中选用的气流分布板用透气性好的耐火材料制成，其孔隙度约50μ左右，孔隙量总合，相当于开孔率0.4%的筛板。为更好地完成本发明的目的，鼓入炉内的压缩空气进行了预热，从而提高处理烟道灰的能力。沸腾焙烧炉的开炉点火方式有多种，本发明采用了电热装置点火加温直至料层燃烧。为缩短点火加温时间，也可采用其它方式点火或采用几种方式同时点火。鉴于本发明的另一目的是提供一种节约燃料的焙烧方式，从而达到减少回收成本增加效益的目标。因此，在料层被点着火开始燃烧后，应充分利用烟道灰的发热值较高的特点，在随后的焙烧过程中使其自热进行，无需外供热源。由于烟道灰的焙烧过程为放热反应，应注意在焙烧过程中料层温度保持在400～850℃之间，为使焙烧稳定进行，保证再生料的产品质量，尤其注意在焙烧过程中料层温度控制在650～750℃之间。在烟道灰沸腾焙烧的点火，升温的初期阶段，料层温度由室温(20℃)上升至400℃开始着火，处于沸腾状态的烟道灰之中的沥青和碳粒开始燃烧，并使料层温度升高至650℃;在维持恒温的中期焙烧阶段，料层温度为650～700℃，此刻的沥青和碳粒在自热燃烧中分解放热被挥发掉;在提高温度的后期焙烧阶段，料层温度为700～750℃。短时间可达850℃，此刻的沥青和绝大部分碳粒已被烧掉，余下的是外观白色，以氧化铝，氟化铝、氟化钠为主的再生料。为在焙烧过程中维持烟道灰料层的正常流态化，需要确定操作气流量这一重要技术参数。由于操作气流量与所采用的沸腾焙烧炉的型号有关(即与沸腾床面积有关)，因此，具体参数的确定可在选用的焙烧炉上进行若干次试验求得，也可采用本发明给的数据进行推算。本发明在直径200mm的有机玻璃流化床上，以焙烧后的再生料为试验物料，进行冷态模拟试验，以此确定常温操作气流速度范围，再将此范围换算成操作温度下的气流速度范围，经反复试验得出的结论是在沸腾焙烧过程中鼓入空气时的操作气流量的下限不应低于物料沸腾临界气流量的3倍，上限不应超过物料带出气流量的2/3，一般控制在1/2左右。在这样一个操作气流速度范围内，可以保持沸腾焙烧处理烟道灰的顺利进行。与现有技术比较，本发明由于采用沸腾焙烧处理工艺，通过使空气经气流分布板进入炉内料层，保证了烟道灰的流态化和与空气的充分接触，点火后又利用烟道灰中的可燃成份，不再外加热源使其自热燃烧，直至其中的沥青和绝大部分碳粒被挥发掉，最后得到外观白色的再生料。从而克服了以往火法焙烧只能在料层表面进行并且需要耗费大量燃料的缺点，具有回收工艺合理、设备结构简单，加上简单收尘设备后将无二次污染，而且炉子启动可靠，焙烧过程可部分自热进行，得到的再生料还可返回铝电解槽中使用等优点。本发明给出的处理方法也适用处理含有沥青、碳粒、氧化铝和氟化盐等类似烟道灰的物料。本发明给出的处理方法还适用处理自焙槽的干法净化中得到的载氟氧化铝。下面结合附图介绍本发明给出的实施例。图1为一种圆形沸腾焙烧炉的剖视图。图中标号为(1)、烟道;(2)、炉顶扩大端;(3)、给料机;(4)、沸腾料层;(5)、排料口;(6)、空气分布板;(7)、电阻加热器;(8)、送风管;(9)、炉身。铝电解烟道灰的性质如下(1)、外观灰黑色，颗料分布见表一;表一</tables>(2)、堆比重为0.9g/cm3，发热值为Q低＝8.7MJ/Kg。(3)、化学成份见表二。(重量百分比)表二</tables>灰分中以AL2O3、ALF3、NaF为主，其含量范围是(重量%)AL2O357～59ALF36～8NaF10～11在给出的实例中采用了一台自制的直径为360mm的沸腾焙烧炉，处理能力为60Kg/台次。气流分布板选用不漏料、透气性好的耐火材料平面多孔板。点火方式采用电热装置点火加温。电热器的镍铬丝成螺旋状后绕在耐火管上，其功率可按空气流量设计1m3/h为0.6KW。在炉子正常启动时，电热装置有能力完成予热空气，加热炉料和炉子本身，使之达到着火温度的工作。实施例中选用的操作气流量的范围如下沸腾临界气流量4·Um3h操作气流量(最小)14·Um3/h操作气流量(最大)35·Um3/h物料带出气流量70·Um3/h实施例中的焙烧过程控制的技术参数见表三。实施例中的其它试验数据见表四。表四序号加料量(kg)着火温度(℃)风量m3/h压差(KPa)料层温度(℃)再生料点火期焙烧期重量(kg)收率(％)含碳量(％)16037020.015～201.3～2.4400～82042.0721.1822042015.05～101.3～1.6420～78013.8701.0632045015.06～121.3～1.8500～76014.0700.5342040015.015～201.3～2.4500～79043.8730.55</table></tables>实施例的操作过程如图1所示加压空气经管道(8)进入炉体加热部分，在炉腔内以切线方向旋转，与电热器(7)的发热体镍铬丝充分接触传热，经气流分布板(6)进入沸腾层(4)。烟道灰由螺旋加料机(3)加入到炉内，焙烧完毕后经排料口(5)放出。炉气进入炉顶扩大端(2)，大颗粒尘在这里初步沉积，尾气经烟道(1)至除尘器后排空。由于本发明选用的操作气流速度远小于物料带出的气流速度，因此，在正常作业中，尾气带出的烟尘很少。经简单的布袋收尘装置即可使烟气达到无色透明，彻底消除了对环境的二次污染。经实测，一个炉次收下的烟尘仅为加料量的1～2%。焙烧后的烟道灰外观白色，粒度变大，固定含量平均在1%左右。这种再生料在冰晶石熔盐中的溶解度大于一般氧化铝，适于加入到铝电解槽中。本发明的经济效益和环境效益也十分可观，按给出的实施例得到的数据估算，每处理一吨烟道灰除可回收0.5吨的氧化铝和0.17吨的氟化盐，扣除处理费用实得效益700元外。同时也保证了铝电解槽的排烟畅通，对减少电解厂房烟气有一定作用，今后若与吸尘机联合工作，必将进一步改善铝电解厂房的工作环境。权利要求1.铝电解烟道灰的处理方法，包括采用火法焙烧烟道灰工艺，使其脱除沥青和碳粒，获得以氧化铝、氟化盐为主的再生料，本发明的特征在于该火法焙烧工艺由以下步骤构成a、间歇性或连续地将烟道灰加入到沸腾焙烧炉中，将做为助燃气体和流态化介质的空气经气流分布板送入炉内料层，使烟道灰处于沸腾状态，形成沸腾层；b、将处于沸腾状态的烟道灰料层点火加温使其燃烧，直至除去烟道灰中所含沥青和绝大部分碳粒为止；c、从沸腾焙烧炉中排出烧后的烟道灰，即可获得以氧化铝、氟化盐为主要成分的合格再生料。2.根据权利要求1所说的处理方法，其特征在于沸腾料层的厚度为200～600mm。3.根据权利要求1所说的处理方法，其特征在于鼓入炉内的空气经过预热。4.根据权利要求1所说的处理方法，其特征在于沸腾焙烧过程可半自热进行。5.根据权利要求1所说的处理方法，其特征在于焙烧过程中料层温度控制在400～850℃之间。6.根据权利要求1所说的处理方法，其特征在于焙烧过程中，后期料层温度保持在650～750℃之间。7.根据权利要求1所说的处理方法，其特征在于鼓风时的操作气流量的下限不低于炉料沸腾临界气流量的3倍，上限不应超过物料带出气流量的2/3。全文摘要一种铝电解烟道灰的处理方法，采用了火法的沸腾焙烧工艺，通过使烟道灰流态化并保证与空气的充分接触，点火后又利用烟道灰的可燃成分，不再外加热源使其自热燃烧，直至脱除其中的沥青和绝大部分碳粒，最后得到外观白色的再生料，重新投入到铝电解槽中。从而克服以往火法处理只能在料层表面进行并浪费大量燃料的缺点，具有回收工艺合理、设备简单、投资小效益大的优点。文档编号C22B1/10GK1055768SQ91106120公开日1991年10月30日申请日期1991年5月22日优先权日1991年5月22日发明者刘志成,齐广发,高永刚申请人:抚顺铝厂