一种废旧铝液吸出管回收利用的方法与流程

1.本发明属于电解铝生产技术领域，具体涉及一种废旧铝液吸出管回收利用的方法。


背景技术：

2.现代电解铝工业中使用的阳极一般使用预焙炭阳极，业内也称其为炭阳极或炭块，目前碳素行业已成为我国一项基础工业。在碳素厂，石油焦和煤沥青等原材料经煅烧、成型和焙烧工序，制成具有一定形状、重量和导电性的块状固体，一般含碳量在99%以上，此种块状固体称为预焙阳极，根据电解槽规格的不同，预焙阳极的外观也不尽相同，但是其在电解铝工业中作用一样，均起到电流载体和还原剂的作用。
3.碳素厂生产的预焙阳极不能直接用于铝电解生产，需加装导杆组件后才能固定于电解槽上，大部分电解铝厂设有专门的阳极组装工序，在此车间预焙阳极与导杆组用铁水浇铸为一体，然后提供给铝电解工序使用。在阳极组装工序，导杆组的钢爪头部插入预焙阳极上表面预留的盲孔中，用熔融的铁水注入钢爪头部和盲孔之间的空隙中，铁水冷却凝固后导杆组和预焙阳极形成一个牢固的整体，称为“阳极组”。
4.阳极组装浇铸用铁水常采用生铁、磷铁、锰铁和硅铁按照一定的比例混合熔化后供生产使用，熔化设备目前一般使用中频电炉，原料加入炉内后在电流的作用下，各种材料熔化后形成混合物，且熔体内部发生化学反应形成铁化合物，高温状态下，熔体不断的与空气接触时，铁水中的各种元素与氧气反应，特别是碳元素与空气中的氧元素反应剧烈，因这些原料是循环使用的，随着使用次数的增多铁水中碳元素含量不断降低，碳元素含量过低将影响铁水的流动性，铁水流动性变差将造成阳极浇铸质量缺陷、员工操作困难，严重影响生产效率和产品质量，因此在阳极组装生产过程中，需不断地补充生铁、磷铁、锰铁和硅铁，以确保铁水中元素含量符合工艺指标。为了保证阳极浇铸铁水流动性良好，铁水中的碳元素含量必须达到工艺指标范围内，因此在长期的生产中需不断地加入一定量的生铁，维持铁水中的碳元素含量和补充铁水损耗，保持铁水具有较好的使用性能。
5.以90万吨电解铝产能测算，每年需补充生铁约2500吨，原料费用为750万，对于电解铝生产企业是一笔不小的开支。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种废旧铝液吸出管回收利用的方法，在不改变现有工艺条件和铁水性能的前提下，采用废旧铝液吸出管作为铁水配料，替代部分生铁，达到降低生铁使用量，节约原料费用的目的。
7.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种废旧铝液吸出管回收利用的方法，包括如下步骤：（1）铝液抬包上的铝液吸出管目测是否存在破损、管壁薄及堵塞，判断报废；（2）拆卸报废的铝液吸出管并进行清理；清理铝液吸出管内凝固的电解质或金属
铝，否则将对阳极浇铸铁水造成污染，影响铁水浇铸性能；（3）中频炉启动后将输出功率设置为零，先加入磷铁环2500-2700kg，再加入生铁，然后依次加入锰铁、磷铁、硅铁；（4）调整中频炉输出功率至1400-1500kw，经20-30min升温，待炉内物料熔化部分后，整体物料上表面降低，加入步骤（2）得到的铝液吸出管100-150kg；加入中频炉炉内的金属物料应遵循磷铁环—生铁—锰铁—磷铁—硅铁—废旧铝液吸出管的次序，铝液吸出管体积较其他金属物料大，需在炉内物料熔化到一定程度后，物料上表面沉降，有容纳废旧铝液吸出管的空间后方可加入中频炉内；加入铝液吸出管后铁水制备过程进入快速阶段，主要因阳极浇铸生产线存在时间和产量要求，调整输出功率至1600kw以上加快金属物料的熔化和冶炼速度，此阶段时间越短对阳极组装生产线效率提升效果越明显，有利于提高单位生产率。中频炉额定输出功率为1800kw,在实际生产中不能完全以额定输出功率操作，一般以中频炉额定输出功率的80%设定，既节约用电又保障阳极浇铸生产；（5）提升中频炉输出功率至1600kw以上，炉内物料开始迅速熔化，高功率加热1-1.5h后，炉内物料转变为液态；（6）炉内液态铁水温度达1350-1400℃时除渣作业，去除浮于铁水表面的炉渣，去除浮于铁水表面的炉渣；中频炉炉内的金属物料全部熔化后，物料表面和内部夹杂以及化学反应形成的炉渣从液态金属中析出，由于炉渣密度较铁水密度低，此物质浮于熔融铁水表面，在炉内铁水温度达到1350℃～1400℃时为除渣最佳温度，由操作人员用漏勺将炉渣从炉内捞出；（7）再次调整中频炉输出功率至1600kw以上，将除渣后的铁水快速升温至1350-1450℃时，降低中频炉输出功率至零；在除渣的过程中中频炉处于停止状态，除渣后铁水温度出现一定的降低，除渣完毕调整中频炉输出功率至1600kw以上，15分钟左右温度升高至1450-1500℃，即可进行出炉作业；（8）将1350-1450℃的铁水从中频炉内倒出，进行阳极浇铸作业。
8.为了进一步实现本发明，步骤（3）中加入生铁的量为100-150kg。
9.为了进一步实现本发明，步骤（3）所述加入锰铁10kg、磷铁15kg、硅铁30kg。
10.为了进一步实现本发明，步骤（4）所述物料上表面降低至距离炉口上表面60-80cm，将中频炉输出功率调低至0-300kw。
11.本发明相较于现有技术的有益效果为：本发明能够实现废旧物资的再利用，从低价废弃物转变为高价生产原料；简化废旧物资的处理过程，节约一定数量的人力和物力的投入；不改变原有作业模式，无安全风险，操作人易于接受；节约生产资金，每年可降低材料费用300万元以上；制备出的阳极浇铸铁水性能无影响，与原工艺基本一致。
具体实施方式
12.下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
13.一种废旧铝液吸出管回收利用的方法，包括如下步骤：（1）铝液抬包上的铝液吸出管目测是否存在破损、管壁薄及堵塞，判断报废；（2）拆卸报废的铝液吸出管并进行清理；（3）中频炉启动后将输出功率设置为零，先加入磷铁环2500-2700kg，再加入生铁，
加入生铁的量为100-150kg，然后依次加入锰铁10kg、磷铁15kg、硅铁30kg；（4）调整中频炉输出功率至1400-1500kw，经20-30min升温，待炉内物料熔化部分后，整体物料上表面降低至距离炉口上表面60-80cm，将中频炉输出功率调低至0-300kw，加入步骤（2）得到的铝液吸出管100-150kg；（5）提升中频炉输出功率至1600kw以上，高功率加热1-1.5h后，炉内物料转变为液态；（6）炉内液态铁水温度达1350-1400℃时除渣作业，去除浮于铁水表面的炉渣；（7）再次调整中频炉输出功率至1600kw以上，将除渣后的铁水快速升温至1350-1450℃时，降低中频炉输出功率至零；（8）将1350-1450℃的铁水从中频炉内倒出，进行阳极浇铸作业。
14.实施例1：（1）铝液抬包上的铝液吸出管目测是否存在破损、管壁薄及堵塞，判断报废；（2）拆卸报废的铝液吸出管并进行清理；（3）中频炉启动后将输出功率设置为零，先加入磷铁环2500kg，再加入生铁，加入生铁的量为100kg，然后依次加入锰铁10kg、磷铁15kg、硅铁30kg；（4）调整中频炉输出功率至1400kw，经20min升温，待炉内物料熔化部分后，整体物料上表面降低至距离炉口上表面60cm，将中频炉输出功率调低至0kw，加入步骤（2）得到的铝液吸出管100kg；（5）提升中频炉输出功率至1600kw以上，高功率加热1h后，炉内物料转变为液态；（6）炉内液态铁水温度达1350℃时除渣作业，去除浮于铁水表面的炉渣；（7）再次调整中频炉输出功率至1600kw以上，将除渣后的铁水快速升温至1350℃时，降低中频炉输出功率至零；（8）将1350℃的铁水从中频炉内倒出，进行阳极浇铸作业。
15.实施例2：（1）铝液抬包上的铝液吸出管目测是否存在破损、管壁薄及堵塞，判断报废；（2）拆卸报废的铝液吸出管并进行清理；（3）中频炉启动后将输出功率设置为零，先加入磷铁环2700kg，再加入生铁，加入生铁的量为150kg，然后依次加入锰铁10kg、磷铁15kg、硅铁30kg；（4）调整中频炉输出功率至1500kw，经30min升温，待炉内物料熔化部分后，整体物料上表面降低至距离炉口上表面80cm，将中频炉输出功率调低至300kw，加入步骤（2）得到的铝液吸出管150kg；（5）提升中频炉输出功率至1600kw以上，高功率加热1.5h后，炉内物料转变为液态；（6）炉内液态铁水温度达1400℃时除渣作业，去除浮于铁水表面的炉渣；（7）再次调整中频炉输出功率至1600kw以上，将除渣后的铁水快速升温至1450℃时，降低中频炉输出功率至零；（8）将1450℃的铁水从中频炉内倒出，进行阳极浇铸作业。
16.实施例3：（1）铝液抬包上的铝液吸出管目测是否存在破损、管壁薄及堵塞，判断报废；
（2）拆卸报废的铝液吸出管并进行清理；（3）中频炉启动后将输出功率设置为零，先加入磷铁环2600kg，再加入生铁，加入生铁的量为130kg，然后依次加入锰铁10kg、磷铁15kg、硅铁30kg；（4）调整中频炉输出功率至1300kw，经25min升温，待炉内物料熔化部分后，整体物料上表面降低至距离炉口上表面70cm，将中频炉输出功率调低至100kw，加入步骤（2）得到的铝液吸出管130kg；（5）提升中频炉输出功率至1600kw以上，高功率加热1.2h后，炉内物料转变为液态；（6）炉内液态铁水温度达1380℃时除渣作业，去除浮于铁水表面的炉渣；（7）再次调整中频炉输出功率至1600kw以上，将除渣后的铁水快速升温至1380℃时，降低中频炉输出功率至零；（8）将1380℃的铁水从中频炉内倒出，进行阳极浇铸作业。
17.实验例：添加废旧铝液吸出管前后的铁水成分对比（一）2020年2月份和3月份，中频炉制备铁水时加入废旧铝液吸出管，每月加入约60吨，2月份和3月份对铁水集中取样分析，铁水中各主要元素含量见表1、表2。
18.（二）未添加废旧铝液吸出管的铁水的成分表3为2019年11月份铁主要元素含量，其碳元素含量与添加废旧铝液吸出管基本一致，表4为2019年12月份铁水主要元素含量，此月铁水碳元素含量有所增高，11月份发现铁水碳元素含量降低后，加入了一定量的增碳剂，对碳元素含量的升高有促进作用，随之增碳剂库存用尽，铁水中的碳元素含量在2020年后相应降低。
19.根据添加废旧铝液吸出管和未添加废旧铝液吸出管制备的铁水中碳元素含量对比数据，废旧铝液吸出管可作为制备阳极浇铸铁水的原料使用，对铁水性能基本无影响。
20.重点考察铁水中的碳元素含量可以看出，目前阳极浇铸用铁水中碳元素含量普遍偏低，造成此现象主要是铁环循环使用时间过长，已循环使用八年之久，依靠补充生铁提高铁水中碳元素含量收效不明显，如果仅采取提高生铁用量来提高铁水中的碳元素含量，势必造成铁环大量积压，占用存储空间并沉淀较多资金，因此在不影响阳极浇铸和阳极质量的前提下，尽可能减少物料富余量。
21.综上所述，废旧铝液吸出管可成为阳极浇铸铁水的原料之一，添加了废旧铝液吸出管的浇铸铁水在理化指标和使用性能上与原工艺制备的阳极浇铸铁水基本无差异，此方法在理论上和技术上可行，且不改变原有操作模式，为电解铝行业的废旧铝液吸出管的处置寻找到一新的办法。