专利名称：电解铝废料加工焦炭的方法及专用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电解铝废料加工焦炭的方法及专用装置，属于电解铝废料回收利用技术领域。
背景技术：
近年来，由于我国中部、东部的工业平均用电价格逐年攀升，而西部水、煤资源丰富，工业用电价格相对平稳，因此在“十二五”中国电解铝产业将进一步向西部地区转移，预计到“十二五”末中国电解铝产量将达到在3000万吨，其中新疆、青海、宁夏、内蒙古、贵州和云南六省区的电解铝产能将占全国总产量的60%以上，即达到1800万吨，保守估计电解铝废渣产量在125万吨/年，以现有废渣处理技术不仅会造成严重的二次污染，而且也是对资源的巨大浪费。申请人在2010年分别申请了电解铝废料分离提纯方法(专利号201010168303. 6)以及电解铝废料磁选方法(专利号201010168403. 9)，对电解铝废料的回收再利用进行了初步的试验和探索，并在现有技术的基础上，继续研究电解铝废料所得碳素材料(碳粉)的二次加工。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电解铝废料加工焦炭的方法及专用装置。将电解铝废料——火眼碳渣和高含碳大修废渣，进行分离提纯后，提高其含碳量，制备成能够替代二级冶金焦炭的燃料。本发明的技术方案。电解铝废料加工焦炭的方法，将电解铝废料经过磁选、浮选工艺后，得到碳素材料，碳素材料干燥、预热至100-120°C，加入浙青和焦油，通过捏合设备混合后进入液压成型设备压制成型，成型的原料再进入电热干馏装置固化，干馏后的焦炭产品通过余热利用装置对碳素材料进行干燥、预热。上述的电解铝废料加工焦炭的方法，所述原料在电热干馏装置中固化过程如下，第一阶段，电热干馏装置内温度提高至180-200°C，保持0. 5-1小时，促使粘结剂
进一步浸润骨料；第二阶段，电热干馏装置内温度从180-200°C逐步提高到430_470°C，然后保持0. 8-1. 5 小时；第三阶段，电热干馏装置内温度从430_470°C提高到580_620°C，保持1_2小时；第四阶段，电热干馏装置内温度从580_620°C提高到700-740°C，保持1_2小时，形成焦炭。上述的电解铝废料加工焦炭的方法，电热干馏装置中固化过程如下，第一阶段，电热干馏装置内温度在190°c，保持0. 8小时，促使粘结剂进一步浸润骨料；第二阶段，电热干馏装置内温度从190°C逐步提高到450°C，然后保持1. 1小时；第三阶段，电热干馏装置内温度从450°C提高到600°C，保持1. 5小时；
第四阶段，电热干馏装置内温度从600°C提高到720°C，保持1. 5小时，形成焦炭。上述的电解铝废料加工焦炭的方法，所述电热干馏装置干馏过程的产生的挥发份和烟气通过淋洗系统回收。上述的电解铝废料加工焦炭的方法，按重量计，所述原料的配比为碳素材料91-94份、浙青3-5份和焦油3-4份。电热干馏装置，构造包括底座，在底座上设有保温罩体，在底座内设有加热用的电热丝以及测温用的热电偶，在保温罩体顶部设有连接淋洗系统的管道。余热利用装置，构造包括放置干馏后高温焦炭产品的底板，在底板上设有容器，容器中间为容纳焦炭产品的内腔，在内腔上方以及侧面均设有放置碳素材料的空槽。针对电解铝废料中分离提纯的碳粉，本发明提供了一套将其深加工为焦炭的方案，同时，优化设计生产工艺，尽量利用生产过程的热量，降低运行成本。经检验，本发明得到的焦炭，灰分< 13. 5 %，固定碳> 85 %，硫< 3 %，挥发< 1. 5 %，抗碎强度Mm > 89. 0 %，除硫超标以外，其他全部达到并部分超过二级冶金焦的标准。由于本项目产品面向与Cu、Ni等有色冶炼，我国选冶铜矿物原料主要是黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、孔雀石等，大部分是以铜的硫化物形态存在；我国镍矿类型主要为硫化铜镍矿和红土镍矿(为硫化镍矿岩体风化-淋滤-沉积形成)，因此项目产品中的硫并不会对冶炼造成影响。而且，现有的焦炭生产工艺中，原料碳粉、浙青、焦油需要在捏合设备中加热至100°左右，才进行捏合，加热会提高成本，还需要延长生产时间。本发明还利用焦炭干馏后高达700多度的温度对捏合原料进行干燥和余热，合理的回收了热能，降低了能源的消耗和生产成本，更加环保。经申请人试验发现，本技术方案采用的原材料(碳粉、浙青和焦油)，其浙青的用量仅在5%以下，远低于现有制作焦炭需要加入10%左右浙青的用量，进一步降低了成本。这是由于本发明采用的碳素材料由电解铝废料分离得到，碳含量高，而且还含有氟化盐(溶出反应无法完全去除)，在制备焦炭过程中氟化盐能够填充碳粉之间的间隙，降低了粘结剂浙青的使用量。同现有技术相比，本发明公开了一套资源化利用电解铝含氟高含碳固体废弃物的新工艺和新技术，将电解铝废料得到的碳素材料进行深加工，进一步提高其附加值，具有适用面广，处理处置量大，技术先进，处理成本低，利于产业化实施的特点。同时，本项目针对的目标市场明确，市场竞争优势明显。
附图1为本发明电热干馏装置的结构示意图；附图2为本发明余热利用装置的结构示意图。
具体实施例方式本发明的实施例1。如图1所示，电热干馏装置，制作底座1，在底座1上设置保温罩体2，保温罩体2应该密封，在底座1内安装加热用的电热丝3以及测温用的热电偶4，实现加热温度的控制，在保温罩体2顶部安装连接淋洗系统的管道5。如图2所示，余热利用装置，制作底板6，放置干馏后高温焦炭产品，在底板6上放置容器7，容器7中间为容纳焦炭产品的内腔8，在内腔8上方以及侧面均制作出放置碳素材料的空槽9，本实施例中容器7的截面形状如倒置的凹形，能够尽量的覆盖住干馏后的焦炭产品，利用其余热。本发明的电解铝废料加工焦炭的方法如下，采用电解铝废料磁选方法的工艺，将电解铝废料经过磁选、浮选工艺后，得到碳素材料，然后将碳素材料干燥、预热至100-120°C，加入浙青和焦油，通过捏合设备混合后进入液压成型设备压制成型，成型的原料再进入电热干馏装置固化。其中，干馏后的焦炭产品通过余热利用装置对碳素材料进行干燥、预热。在本工艺中，捏合设备、液压成型设备均采用现有市场的成品。磁选方法如下将电解铝废料通过湿式破碎，通过浮选系统后，在磁选设备中，第一次除去铁和硅，分离得到碳粉和其余原料，第一次浮选后的碳粉进行碱式溶出，利用二氧化碳碳化析出冰晶石，由于氟化物载体被破坏，析出后的碳粉重复浮选步骤，能够再次消除碳粉中的铁和硅，得到高纯碳粉，即本发明中的碳素材料。按重量计，所述碳素材料、浙青和焦油的混合比例为碳素材料91-94份、浙青3-5份和焦油3-4份，其中，浙青作为粘结剂，焦油作为浸润剂。由于本发明采用的碳素材料由电解铝废料分离得到，碳含量高，而且还含有氟化盐，氟化盐在制备焦炭过程中能够填充碳粉之间的间隙，降低了粘结剂浙青的使用量，浙青的用量仅有5%左右，远低于现有碳粉制作焦炭需要加入10%左右浙青的用量，进一步降低了成本。为了提高焦炭产品的品质，并兼顾节能、提高燃值需要，在大量试验的基础上，申请人总结出了一套分阶段控温的工艺方案，原料在电热干馏装置中固化过程如下，第一阶段，电热干馏装置内温度提高至180-200°C，保持0. 5-1小时，促使粘结剂进一步浸润骨料；第二阶段，电热干馏装置内温度从180-200°C逐步提高到430_470°C，然后保持0. 8-1. 5 小时；第三阶段，电热干馏装置内温度从430_470°C提高到580_620°C，保持1_2小时；第四阶段，电热干馏装置内温度从580_620°C提高到700-740°C，保持1-2小时，形成焦炭。电热干馏装置干馏过程的产生的挥发份和烟气由管道送至淋洗系统，通过淋洗系统回收。淋洗系统采用现有技术。本发明的实施例2。电热干馏装置和余热利用装置如实施例1。电解铝废料加工焦炭的方法，将电解铝废料经过磁选、浮选工艺后，得到碳素材料，将碳素材料干燥、预热至110°C，按重量计，将碳素材料93份、浙青4份和焦油3份投入捏合设备中，通过捏合设备混合后进入液压成型设备压制成型，成型的原料再进入电热干馏装置固化，干馏后的焦炭产品通过余热利用装置对碳素材料进行干燥、预热。原料在电热干馏装置中最佳固化过程如下，第一阶段，电热干馏装置内温度在190°C，保持0. 8小时，促使粘结剂进一步浸润骨料；第二阶段，电热干馏装置内温度从190°C逐步提高到450°C，然后保持1. 1小时；第三阶段，电热干馏装置内温度从450°C提高到600°C，保持1. 5小时；第四阶段，电热干馏装置内温度从600°C提高到720°C，保持1. 5小时，形成焦炭。
权利要求
1.一种电解铝废料加工焦炭的方法，其特征在于，将电解铝废料经过磁选、浮选工艺后，得到碳素材料，碳素材料干燥、预热至100-120°c，加入浙青和焦油，通过捏合设备混合后进入液压成型设备压制成型，成型的原料再进入电热干馏装置固化，干馏后的焦炭产品通过余热利用装置对碳素材料进行干燥、预热。
2.根据权利要求1所述的电解铝废料加工焦炭的方法，其特征在于所述原料在电热干馏装置中固化过程如下，第一阶段，电热干馏装置内温度提高至180-200°C，保持0. 5-1小时，促使粘结剂进一步浸润骨料；第二阶段，电热干馏装置内温度从180-200°C逐步提高到430-470°C，然后保持0. 8-1. 5 小时；第三阶段，电热干馏装置内温度从430-470°C提高到580-620°C，保持1_2小时；第四阶段，电热干馏装置内温度从580-620°C提高到700-740°C，保持1_2小时，形成焦炭。
3.根据权利要求2所述的电解铝废料加工焦炭的方法，其特征在于电热干馏装置中固化过程如下，第一阶段，电热干馏装置内温度在190°C，保持0. 8小时，促使粘结剂进一步浸润骨料；第二阶段，电热干馏装置内温度从190°C逐步提高到450°C，然后保持1. 1小时；第三阶段，电热干馏装置内温度从450°C提高到600°C，保持1. 5小时；第四阶段，电热干馏装置内温度从600°C提高到720°C，保持1. 5小时，形成焦炭。
4.根据权利要求1所述的电解铝废料加工焦炭的方法，其特征在于所述电热干馏装置干馏过程的产生的挥发份和烟气通过淋洗系统回收。
5.根据权利要求1所述的电解铝废料加工焦炭的方法，其特征在于按重量计，所述原料的配比为碳素材料91-94份、浙青3-5份和焦油3-4份。
6.如权利要求1-5任一项所述方法采用的电热干馏装置，其特征在于构造包括底座(1)，在底座⑴上设有保温罩体0)，在底座⑴内设有加热用的电热丝⑶以及测温用的热电偶G)，在保温罩体(2)顶部设有连接淋洗系统的管道(5)。
7.如权利要求1-5任一项所述方法采用的余热利用装置，其特征在于构造包括放置干馏后高温焦炭产品的底板(6)，在底板(6)上设有容器(7)，容器(7)中间为容纳焦炭产品的内腔(8)，在内腔(8)上方以及侧面均设有放置碳素材料的空槽(9)。
全文摘要
本发明公开了一种电解铝废料加工焦炭的方法及专用装置，其特征在于，将电解铝废料经过磁选、浮选工艺后，得到碳素材料，碳素材料干燥、预热至100-120℃，加入沥青和焦油，通过捏合设备混合后进入液压成型设备压制成型，成型的原料再进入电热干馏装置固化，干馏后的焦炭产品通过余热利用装置对碳素材料进行干燥、预热。本发明公开了一套资源化利用电解铝含氟高含碳固体废弃物的新工艺和新技术，将电解铝废料得到的碳素材料进行深加工，进一步提高其附加值，同现有技术相比，具有适用面广，处理处置量大，技术先进，处理成本低，利于产业化实施的特点。同时，本项目针对的目标市场明确，市场竞争优势明显。
文档编号C01B31/02GK102559225SQ20111039702
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者邹建明, 阮正林 申请人:邹建明, 阮正林