一种电解铝碳渣的处理方法及装置与流程

本发明涉及一种电解铝碳渣的处理方法以及专用装置，属于铝电解技术领域。

背景技术：

在电解铝生产过程中，会不可避免的产生碳渣。从产生途径划分，碳渣可分为阳极碳渣和阴极碳渣。阳极碳渣的生成途径是：1)没有参与电化反应阳极炭块，从阳极炭块上脱落下来，混入电解质中，形成碳渣；2)当新投入电解槽采用焦粒焙烧启动时，使用的焦粒都以碳渣形成进入电解质，最后形成大量碳渣。阴极碳渣主要是阴极碳素内衬的冲蚀剥落产生。碳渣的主要成分是碳素、氟化盐、氧化铝、铁化合物和其他微量元素。

《铝工业废旧碳阴极材料的综合利用》(邱竹贤等《轻金属》1999年第11期)论述了铝工业废旧阴极碳块的综合利用，提出了用浮选工艺流程来综合回收废旧碳阴极材料中的碳和冰晶石等有价值的物料，并在处理中同时使氰化物分解。

《铝电解槽大修渣的污染防治及综合利用》(李鸿《有色金属》2003年3月第55卷增刊)介绍了铝电解槽大修废渣的处理方法和综合利用途径。其中，山东铝厂的方案是将电解槽大修时拆除的废碳块破碎至25mm，作为烧结法生产氧化铝的配料随同无烟煤进入生产流程。

《铝电解碳渣回收新技术》(贾冬妮、韩立国《宁夏工程技术》2002年9月第1卷第2期)介绍了铝电解碳渣回收的技术，本质上采用是浮选法。

申请号为201410759703.2、201410144571.2的中国专利也公开了电解铝碳渣的处理方法，其本质上也是浮选法处理。

申请号为201410089415.0的中国专利公开了一种铝电解废炭渣无害化处理系统及其方法，旨在解决当前电解铝行业对炭渣回收利用率不高、造成环境污染的技术问题，包括加热炉、加热循环装置、尾气净化装置、与加热炉对应连通的料斗、与料斗对应连通设置的原料仓；加热循环装置分别对应连通于加热炉、原料仓；在原料仓上设置有连通于所述尾气净化装置的尾气出气口；本发明可有效解决困扰电解铝行业多年的废槽衬炭渣堆放或填埋污染环境，造成大量的原材料浪费等问题。

上述公开文献、专利作为背景技术，其全文在此引用。

技术实现要素：

本发明提供一种电解铝碳渣的处理方法，本质上采用焙烧法处理，其电解质回收率高，效果好。

本发明另一个目的是提供了一种电解铝碳渣的处理装置。

本发明具体采用的技术方案是：

一种电解铝碳渣的处理方法，其特征是，包括如下步骤：

1)除杂：除去碳渣中的固体杂物和铁；

2)破碎：将碳渣破碎至最大粒径≤5mm；

3)碳渣预热至100-120℃后，加入处理装置，处理装置包括焙烧室、燃烧室，焙烧室升温至1000-1100℃，碳渣中的电解质与碳渣分层，加入分离剂使电解质与碳渣分离；

4)分离后的碳渣进入燃烧室烧尽；

5)燃烧室产生的烟气进入热交换室与空气换热，加热后的空气进入料仓预热碳渣；

6)热交换器出来的烟气进入布袋式除尘器，布袋式除尘器收尘进入料仓，布袋式除尘器出来的烟气净化合格后排放。

其中，所述的分离剂是冰晶石和氧化铝按照重量比5：1的混合物。本发明加入分离剂后增加了电解质的表面张力，使炭渣容易从电解质的表面分离出来。

一种电解铝碳渣的处理装置，包括装置本体，装置本体上设有进料口和排烟口，其特征是，所述装置本体内设有处理炉，所述处理炉焙烧室和燃烧室，其中燃烧室炉底高于焙烧室，燃烧室与热交换器采用烟气管道连接，焙烧室上设有燃气进口和加料口。

碳渣在焙烧室加热，在1000-1100℃下碳渣中的有价成分(主要是电解质)呈熔融状态，此时加入分离剂，此时炭渣就会从电解质分离出来并漂浮在电解质的表面，很容易进行分离。

分离出的电解质有极大的腐蚀性，本发明的保温及耐腐蚀结构是：

所述处理炉的顶板及上部，从外至内依次由钢板、纤维毡、保温砖和浇注料构成；所述处理炉的底部从外至内依次由钢板、保温砖、耐火砖、第二抗腐蚀耐火材料层组成；所述处理炉下部(侧壁)从外至内依次由钢板、纤维毡、第二抗腐蚀耐火材料层、第一耐腐蚀耐火材料组成。

其中，第一耐腐蚀材料材质为碳素，第二耐腐蚀材料材质为碳化硅结合氮化硅。

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)无废气、废水、废渣排放，实现“零排放”；

(2)产出的电解质品质高；

(3)处理炉寿命长，可达5年以上。

附图说明

图1是本发明的工艺流程框图；

图2是本发明处理炉耐火材料结构示意图；

图3是本发明处理炉结构示意图；

具体实施方式

如图1所示，首先除去碳渣中的固体杂物和铁；然后将碳渣破碎至最大粒径≤5mm；碳渣预热至100-120℃后，加入处理装置，处理装置包括焙烧室、燃烧室，焙烧室升温至1000-1100℃，碳渣中的电解质与碳渣分层，加入分离剂使电解质与碳渣分离；分离后的碳渣进入燃烧室烧尽；燃烧室产生的烟气进入热交换室与空气换热，加热后的空气进入料仓预热碳渣；热交换器出来的烟气进入布袋式除尘器，布袋式除尘器收尘进入料仓，布袋式除尘器出来的烟气净化合格后排放。

如图2、3所示，一种电解铝碳渣的处理装置，包括装置本体，装置本体上设有进料口1和排烟口9，所述装置本体内设有处理炉，所述处理炉焙烧室12和燃烧室13，其中燃烧室13炉底高于焙烧室12，燃烧室13与热交换器11采用烟气管道连接，焙烧室12上设有燃气进口和进料口1。在排烟管道上还设有布袋除尘器10。

如图2所示，本发明的保温及耐腐蚀结构是：

所述处理炉的顶板及上部，从外至内依次由钢板2、纤维毡3、保温砖4和浇注料5构成；所述处理炉的底部从外至内依次由钢板2、保温砖4、耐火砖8、第二抗腐蚀耐火材料层7组成；所述处理炉下部(侧壁)从外至内依次由钢板2、纤维毡3、第二抗腐蚀耐火材料层7、第一耐腐蚀耐火材料6组成。