本实用新型涉及一种铝电解槽大修渣无害化处理系统，属于电解铝废弃物处理技术领域。
背景技术：
铝电解槽大修渣中含有阴极碳块、耐火砖、扎糊、保温砖、耐火粉、耐火灰浆、绝热板、渗透的金属和电解质以及少量的氮化铝和氰化物盐类，其成分按重量百分比计包括33%碳质材料、30%含氟物质、34%耐火保温材料和少量其他物质，因其含有可溶性的氟化物和少量的氰化物，被列为危险废物。铝电解槽大修渣的产生量随着电解铝的产量增加而增加，因此，必须进行无害化处理。
传统的处理方式中，填埋处理是应用较多的方式，但是这种方法对环境污染严重。为了避免环境污染，国内铝厂多采用修建无渗漏堆放场进行集中堆放，据了解，目前我国有超过200万吨的电解铝废弃物堆积，这些堆积物不仅造成由于修建和维护堆放场地的成本增加。
授权公告号为CN103239828B的中国实用新型专利（授权公告日为2015年6月10日）公开了一种程控、手控电解铝大修渣无害化生产工艺，该工艺采用加入除氰剂、除氟剂的方式对电解铝大修渣进行无害化处理，具体的采用向两个试剂仓中分别加入除氰剂和除氟剂，将经过破碎和除铁的大修渣制成粉料，加入反应仓中，对反应仓中的粉料进行预检，检测其氰化物含量、氟化物含量、pH值，然后根据氰化物的含量加入适量的除氰剂反应除氰，检测氰化物浓度小于0.5mg/L合格，再根据氟化物的含量加入适量的除氟剂和酸，进行反应除氟，至氟化物浓度小于10mg/L，pH值在6-7 时合格，将反应仓内的浆料打入缓冲池，将缓冲池中的浆料打入压滤机，压滤机分离出来的水导入过滤槽过滤后回流至蓄水池中再次使用，压滤机过滤出来的干泥料即为无害化处理后的大修渣。
该方法使用的装置包括A试剂仓、B试剂仓、调酸罐、反应仓，其中A试剂仓和B试剂仓均通过螺旋输送机与反应仓相连，调酸罐也与反应仓相连。其制备浆料、浆料浸出及除氰和除氟过程只能在同一个反应仓中进行，不利于进行连续处理，为了提高处理效率只能增大反应仓的容量，而单个反应仓中处理浆料过多，则可能导致其除氰除氟反应不均匀，反应速率下降，进而又导致处理效率下降，因此该处理装置对电解铝大修渣无害化处理效率较低。同样的，其无害化工艺在运行时，其大修渣原料、除氰剂同时加入混合，制备浆料、浸出浆料与除氰过程无法分开，原料、各反应物与产物均混合在一起，影响其反应效率，也导致其反应不够彻底，降低了处理效果。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种处理效率非常高的铝电解槽大修渣无害化处理系统。
为了实现以上目的，本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理系统的技术方案如下：
一种铝电解槽大修渣无害化处理系统，包括用来对大修渣浸出的浸出仓以及与所述浸出仓相连并用来进行除氰除氟处理的反应仓单元。
本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理系统包括进出仓和反应仓单元，可以将制浆、浆料浸出过程在浸出仓中进行，除氰和除氟反应在反应仓单元中进行，将上述过程分开进行，则每一个过程处理的同时，另外的处理过程不受影响，能够同时进行，有利于实现处理过程的连续化进行，提高处理效率。
所述反应仓单元上连接有用来向反应仓单元中分步加入除氰剂和除氟剂或者分步加入除氟剂和除氰剂的加药装置。该加药装置可以是一个加药机构，既能向反应仓单元中加入除氰剂又能向反应仓中加入除氟剂，也可以是两个加药机构，分别用来向反应仓单元中加入除氰剂和除氟剂。
所述反应仓单元包括依次相连的第一反应仓、第二反应仓，所述第一反应仓和第二反应仓分别用来进行除氰反应和除氟反应或者除氟反应和除氰反应。该设置可以将除氰反应和除氟反应分开进行，与浸出仓配合起来，则三个仓中可以同时处理三个不同的过程，大大提高了处理效率，而且其中一个处理过程出现问题，则只需将该仓中的物料进行处理即可，其他仓中的物料不受影响。此时，所述加药装置能够分步向第一反应仓和第二反应仓中分别加入除氰剂和除氟剂或者除氟剂和除氰剂。
本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理系统还包括固液分离装置，第二反应仓的出料口与固液分离装置的加料口相连。该固液分离装置可以对最终处理后的无害化浆料进行脱水，将分离渣集中处理，便于运输。
本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理系统还包括循环水池，循环水池的入水口与固液分离装置的液体出口相连。无害化浆料经过固液分离装置分离后的滤液可以在循环水池中收集，便于继续使用。为了便于操作，所述循环水池的出水口与浸出仓的加料口相连。循环水池中收集到的分离液可以直接通过水泵等加入第一反应仓以进行后续的制浆。
所述加药装置包括与反应仓单元相连的拆包机。拆包机均通过螺旋输送机与反应仓相连，便于实现袋装试剂的自动化加料。
本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理系统还包括与第一反应仓相连的输料装置，输料装置包括破碎机、块料仓、给料机、球磨机、粉料仓。
破碎机上连接有振动输送机，振动输送机上连接有原料输送带，原料经原料输送带送至振动输送机，由振动输送机送入破碎机。振动输送机上设置有除铁装置，用来除去原料中的铁块。破碎机下部设置有皮带输送机和滚动筛选机。
块料仓下部设置有给料机，给料机的出料端与球磨机的进料口相连，用以将块料仓中的小块块料输送至球磨机进行制粉。
本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理系统还包括除尘装置，除尘装置能够将收集到的粉尘送入输料装置。
浸出仓、第一反应仓、第二反应仓中均设置有搅拌器。
本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理系统还包括监测控制系统。块料仓和粉料仓顶部均设置有漫反射测距仪。漫反射测距仪用以检测仓内的物料高度，并通过监测控制系统换算为仓内的物料质量。浸出仓、第一反应仓、第二反应仓、循环水池、破碎机、块料仓、球磨机、拆包机、压滤机、原料输送带、振动输送机、皮带输送机、混动筛选机、螺旋输送机、除尘装置、给料机的进出口及其之间的连接管道上均设置有电动阀，电动阀与监测控制系统相连，用以控制各个电动阀的开启和关闭。
浸出仓、第一反应仓、第二反应仓的侧壁上以及粉料仓的底部均设置有取样口。用以取样检测物料中氰化物、氟化物含量或者其pH，以便于控制反应仓中的加料的量。
本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理方法包括：
将大修渣粉料与水混合，浸出，得浸出浆料，将浸出浆料转移至反应容器中；加入除氰剂反应后再加入除氟剂反应，或者加入除氟剂反应后再加入除氰剂反应；固液分离，即得。
本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理方法将制浆、浆料浸出、除氰过程和除氟过程分开进行，便于连续化处理，也有利于对每一个过程单独控制，处理效率较高。另外，本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理方法中不使用酸，既避免了对设备的腐蚀以及可能产生的酸雾对工人健康的损害，且处理后的浆料接近中性，满足排放要求。
所述反应容器为反应仓单元。
所用除氰剂为氯酸钠、漂白粉、双氧水、漂粉精、二氧化氯中的一种或者几种。这些除氰剂均为具有氧化性、能够将CN-转化成N2的物质，能够实现氰化物的的去除与料浆的无害化。
所述除氟剂为氯化钙、氯化铝、氯化镁、氢氧化钙、氧化钙中的一种或者几种。这些除氟剂能够将体系中水溶性的氟离子转化为难溶的氟化物（如氟化钙、氟化铝等）沉淀，进而除去氟化物。
与大修渣粉料混合的水的量为大修渣粉料质量的3倍以上。为了提高浸出效率，加入水的量控制为大修渣粉料质量的3-5倍。
所述浸出的时间一般在10min以上，以能够保证大修渣粉料中的氟化物充分溶出。浸出时间进一步优化为10-30min。浸出的同时进行搅拌，以提高混合均匀程度。
除氰剂和除氟剂加入的量可以根据对待除氰除氟处理的浆料中的氰化物、氟化物含量的检测结果来确定。一般的，除氟剂的加入量以反应后氟离子含量小于10mg/L为准。除氰剂的加入量以反应后氰化物含量小于0.5mg/L为准。
加入除氰剂或者除氟剂后的反应时间视料渣中的氟化物和氰化物的浓度来确定，一般的，反应的时间一般在10min以上，以保证反应充分。反应时间进一步优化为10-30min，以提高反应效率。
所述固液分离后的分离液返回制备浸出浆料。具体的，对除氰除氟最终反应后得到的混合物进行固液分离，分离液与大修渣粉料混合进行重复利用。所述固液分离为采用压滤机进行压滤。
附图说明
图1为本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理系统的实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行进一步的说明。
本实用新型的大修渣为主要包括耐火砖、扎糊、保温砖、耐火粉、耐火灰浆、绝热板、渗透的金属和电解质以及少量的氮化铝和氰化物盐类。
本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理系统的实施例：
如图1所示，本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理系统，包括依次相连的输料装置、浸出仓101、反应仓单元，还包括固液分离装置，反应仓单元包括第一反应仓102、第二反应仓103，浸出仓101的出料口与第一反应仓102的加料口通过管道相连，第一反应仓102的出料口与第二反应仓103的加料口通过管道相连，固液分离装置为压滤机或者离心分离机，本实施例中为板式压滤机201，第二反应仓103的出料口通过管道与板式压滤机的加料口相连，第一反应仓102上设置有除氰剂加入口，第二反应仓103上设置有除氟剂加入口，除氰剂加入口上通过螺旋输送机连接有除氰剂拆包机1021，除氟剂加入口上通过螺旋输送机连接有除氟剂拆包机1031。将袋装的除氰剂和除氟剂放上对应的拆包机，即可实现自动拆包并向反应仓中加入除氰剂或者除氟剂。
浸出仓101、第一反应仓102、第二反应仓103上均设置有搅拌装置，能够反应仓中的物料进行搅拌，提高制浆、浸出或者反应的效率。
本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理系统还包括循环水池4，循环水池的入口与板式压滤机的液体出口通过管道相连，以收集通过压滤机分离后的水，循环水池的出口与浸出仓101的加料口相连，当然，也可以在浸出仓101上设置专用的加水口，并与循环水池的出口相连，循环水池的出口可以通过水泵或者其他抽水装置相连，以提高注水效率。
浸出仓101、第一反应仓102、第二反应仓103及反应仓与压滤机相连的管道上均设置有渣浆泵104，用以提高浆料的转移效率。
输料装置包括破碎机304、块料仓308、给料机309、球磨机306、粉料仓307，破碎机上连接有振动输送机302，振动输送机上连接有原料输送带301，原料经原料输送带送至振动输送机，由振动输送机送入破碎机，振动输送机上设置有除铁装置303，用来除去原料中的铁块，破碎机为箱式破碎机，破碎机下部设置有皮带输送机305和滚动筛选机306，滚动筛选机用于输送和筛分破碎后的块料并能够将杂物除去，对块料的筛分是将混杂在原料中的其他废物如编织袋、玻璃瓶等从块料中筛分分离开来，滚动筛选机上通过第一提升机307与块料仓相连，用以将滚动筛选机筛分后的块料输送至块料仓，块料仓下部设置有给料机309，给料机的出料端与球磨机的进料口相连，用以将块料仓中的块料输送至球磨机进行制粉，本实施例中的给料机为电磁给料机；球磨机上设置有磨头筛，球磨机上连接有第三螺旋输送机，第三螺旋输送机上连接有第二提升机310，第二提升机与粉料仓相连，粉料仓通过第三提升机311与浸出仓101相连。原料输送带、振动输送机、破碎机、块料仓、给料机、球磨机、粉料仓构成了输料线路。
第一提升机上连接有第一螺旋输送机，第一螺旋输送机上连接有第一除尘器312，第一除尘器收集的粉尘经螺旋输送机送入第一提升机；第三螺旋输送机上连接有第二螺旋输送机，第二螺旋输送机上连接有第二除尘器313，第二除尘器收集的粉尘经第二螺旋输送机送入第三螺旋输送机。本实施例的铝电解槽废碳渣回收冰晶石系统还包括除尘管道，振动输送机、破碎机、皮带输送机、电磁给料机、球磨机、浸出仓101、反应仓102均与除尘管道相连，第一除尘器、第二除尘器也与除尘管道314相连，经过除尘器处理后的无尘空气经风机315送入烟囱排放至大气。
第一提升机、第二提升机、第三提升机均可以为现有技术中的提升机，本实施例中均为斗式提升机。第一除尘器、第二除尘器均可以为现有技术中的除尘器，本实施例中均为脉冲除尘器。
块料仓和粉料仓顶部均设置有漫反射测距仪，用以检测仓内的物料高度，并通过监测控制系统换算为仓内的物料质量。浸出仓101、第一反应仓102、第二反应仓103、循环水池、破碎机、块料仓、球磨机、拆包机、压滤机、皮带输送机、滚动筛选机、螺旋输送机、除尘器、提升机、给料机的进出口及其之间的连接管道上均设置有电动阀，电动阀与监测控制系统相连，用以控制各个电动阀的开启和关闭。
浸出仓101、第一反应仓102、第二反应仓103的侧壁上以及粉料仓的底部均设置有取样口，用以取样检测，主要检测氰化物、氟化物含量以及料浆的pH值。
本实施例的铝电解槽大修渣无害化处理系统还包括温度控制系统，温度控制系统包括分别设置在浸出仓101、第一反应仓102、第二反应仓103中的温度探杆和加热装置以及与其相连的温度控制器。
本实施例的铝电解槽大修渣无害化处理系统在使用时，铝电解槽大修渣经过破碎机破碎、筛选后进入块料仓，经给料机送入球磨机球磨制粉，并由提升机送入粉料仓。第一除尘器、第二除尘器中收集的粉尘分别送入对应的提升机和螺旋输送机。大修渣粉料进入浸出仓，制浆，浸出，浆料进入第一反应仓，通过拆包机向第一反应仓中加入除氰剂，搅拌反应，进行除氰处理，然后将反应后的浆料送入第二反应仓，通过拆包机向第二反应仓中加入除氟剂，搅拌反应，进行除氟处理，将反应后的浆料通入板式压滤机进行脱水，滤渣即为无害化了的大修渣，滤液送入循环水池重复利用。
在本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理系统的其他实施例中，第一反应仓上设置除氟剂加入口，第二反应仓上设置有除氰剂加入口，即先进行除氟处理再进行除氰处理。
在其他实施例中，循环水池的出水口不与浸出仓101的加料口相连，最终过滤得到的滤液收集后进行其他方式处理，浸出仓101中需要的水通过其他方式加入。在其他实施例中，第二反应仓的出料口上不连接固液分离装置，直接将无害化处理后的料浆运走处理即可，此时也不需要设置循环水池。
在其他实施例中，除氰剂加入口和除氟剂加入口上不连接拆包机，而是通过皮带输送机向相应的反应仓中加入除氰剂或者除氟剂。在其他实施例中，在相应的反应仓上方设置试剂仓，除氟剂和除氰剂通过相应的除氟剂试剂仓和除氰剂试剂仓向反应仓中加料，不使用拆包机进行拆包加料。
在其他实施例中，视大修渣原料的颗粒情况，输料装置可以不包括破碎机或者球磨机中的一个。在其他实施例中，铝电解槽大修渣无害化处理系统可以不包括除尘器、除尘管道、除铁装置。
本实用新型的铝电解槽大修渣无害化处理方法包括如下步骤：
1）将大修渣原料经原料输送带输送至振动输送机，经过振动输送机上的除铁装置除去原料中的铁块，由振动输送机送入破碎机进行破碎，将破碎后的原料块进行筛选，直径不大于20mm的小块原料经提升机送入块料仓，直径大于20mm的大块原料送回破碎机继续破碎；块料仓中的小块原料经电磁振动给料机送入球磨机进行球磨制成原料细粉，筛分，筛出铝块、铁块等杂质后的原料细粉经第一螺旋输送机输送至第一提升机，由第一提升机提升送入粉料仓；
2）在浸出仓中加入水，将粉料仓中的原料细粉送入浸出仓中，原料细粉与水的质量比为1:3，搅拌浸出30min得浸出浆料，使其中的可溶性氟化物和氰化物充分溶出；
3）步骤2）中的浸出浆料送入第一反应仓中，然后向第一反应仓中加入除氰剂氯酸钠，搅拌反应10min，除去其中的氰化物；除氰剂的加入量以反应后浆料中氰化物含量小于0.5mg/L为准；
4）将步骤3）中除去氰化物后的浆料送入第二反应仓中，向第二反应仓中加入除氟剂氯化钙，搅拌反应10min，除去其中的氟化物；除氟剂的加入量以反应后浆料中氟化物含量小于10mg/L为准；
5）将步骤4）中除去氟化物后的浆料送入板式压滤机进行脱水，脱水后的滤渣即为无害化后的大修渣，滤液送入循环水池收集，并通入浸出仓中进行循环利用。
对无害化后的大修渣进行检测，其氰化物含量低于0.05mg/L，氟化物含量为8.33mg/L。