一种铝电解废旧阴极或废旧槽衬的高温处理用真空罐

1.本实用新型属于电解铝废旧阴极与碳渣的无害化处理装置技术领域，涉及采用高温真空处置废旧阴极、碳渣及其以外的其它具有较高回收利用价值的铝电解废旧槽衬材料的装置，特别涉及一种铝电解废旧阴极或废旧槽衬的高温处理用真空罐。


背景技术：

2.电解铝的生产过程中，会产出废旧阴极、碳渣及其它固体危废；这些危废的产出量巨大，已成为电解铝行业亟待解决的重大难题之一。综上，开发相关处置和综合利用装置或技术，对原铝生产行业的可持续发展具有重要意义。
3.废旧阴极、碳渣、拆解炉衬材料被列入危废的主要原因是可溶氟、氰化物超标；常规的废弃物处理装置并不适用于处理上述危废；另外，目前的真空罐结构在密封或打开卸料时，操作较为繁琐，不能实现快速密封或打开卸料。
4.综上，亟需一种新的用于电解铝废旧阴极和碳渣的处理装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种铝电解废旧阴极或废旧槽衬的高温处理用真空罐，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本实用新型的高温处理用真空罐，可采用高温真空处置废旧阴极、碳渣及其以外的其它具有较高回收利用价值的铝电解废旧槽衬材料；能实现快速密封或打开卸料。
6.为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.本实用新型的一种铝电解废旧阴极或废旧槽衬的高温处理用真空罐，包括：罐体和端盖；
8.所述罐体为筒状罐体；所述罐体的厚度为35mm～55mm；所述罐体的两端分别固定设置有第一法兰和第二法兰；其中，所述第一法兰用于与冷凝器相连接；
9.所述端盖铰接于所述第二法兰，所述端盖与所述第二法兰之间设置有密封装置；所述端盖与所述第二法兰上配合设置有锁紧装置。
10.进一步地，所述罐体和所述端盖均采用高镍铬耐热合金钢制成，能够适用于800℃～1100℃温度、30pa～200pa真空度的工况。
11.进一步地，所述锁紧装置为锁紧卡扣。
12.进一步地，所述密封装置为密封条。
13.进一步地，所述罐体为离心铸造的罐体。
14.进一步地，还包括：支座，所述支座固定设置于所述罐体的外壁，用于实现所述罐体20
°
～60
°
的倾斜安装。
15.进一步地，还包括：物料定位装置，包括：托料盘和顶杆；所述顶杆的一端与托料盘固定连接，所述顶杆的另一端用于顶在端盖的内壁中心处。
16.进一步地，所述端盖的内壁中心处设置有凹坑。
17.进一步地，还包括：冷凝器，所述冷凝器铰接于所述第一法兰；所述冷凝器设置有冷凝水进口、冷凝水出口；所述冷凝器设置有管路，用于连通真空泵。
18.一种高温处理系统，包括：加热炉和真空处理罐，所述真空处理罐为上述的铝电解废旧阴极或废旧槽衬的高温处理用真空罐。
19.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
20.本实用新型的装置是一种铝电解废旧阴极和碳渣高温真空处理罐，是适合于采用高温真空处置废旧阴极、碳渣及其以外的其它具有较高回收利用价值的铝电解废旧槽衬材料的装置；也可用于去除一些易挥发组分的物质提纯或精炼。其中，废旧阴极、碳渣、拆解炉衬材料被列入危废的主要原因是可溶氟、氰化物超标；针对这一特点，本实用新型提出了利用真空加热的处理思路，在处理过程中，可溶氟及部分电解质在真空加热状态下大量挥发，经凝结收集后利用；其中的氰化物通过加热分解。
21.本实用新型的装置由筒状罐体、快速启闭端盖、法兰等部分构成，材质均为高镍铬耐热合金钢，能在800℃
‑
1100℃、30
‑
200pa的真空度下长期工作，适用于采用高温真空处理废旧阴极、碳渣及其它相关物料。
22.本实用新型的装置，采用锁紧卡扣、法兰铰接配合可以实现快速加料和卸料，并能将加入的待处理物料保持在高温区，确保处理效果。
23.本实用新型实施例中，端盖为球冠形状，可通过法兰与筒形罐体法兰对接；端盖一侧与罐体采用铰支连接，另一侧采用快速锁紧装置(也可采用两个快速锁紧装置，与铰支一起形成三点锁紧)，端盖可以水平方向快速开启和关闭。
24.本实用新型实施例中，端盖内侧中心有和物料定位装置的对位凹坑，以便协助物料定位装置。
25.本实用新型实施例中，在卸料端盖内侧，加装物料定位装置。物料定位装置类似活塞，由托料盘和顶杆组成，托料盘的直径略小于筒体内径，顶杆一端焊接在拖料盘上，一端和端盖的对位凹坑对接，端盖关闭时，定位装置的托料盘可以确定加入物料处于高温区。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本实用新型实施例的一种铝电解废旧阴极或废旧槽衬的高温处理用真空罐的结构示意图；
28.图2是本实用新型实施例的一种铝电解废旧阴极或废旧槽衬的高温处理用真空罐的剖视结构示意图；
29.图3是本实用新型实施例的一种高温处理系统的主视结构示意图；
30.图4是本实用新型实施例的一种高温处理系统的侧面剖视结构示意图；
31.图1至图4中，1、罐体；2、法兰；3、端盖；4、锁紧卡扣；5、支座；6、物料定位装置；7、冷凝器。
具体实施方式
32.为使本实用新型实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例。基于本实用新型公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本实用新型保护的范围。
33.请参阅图1和图2，本实用新型实施例的一种铝电解废旧阴极或废旧槽衬的高温处理用真空罐，包括：罐体1和端盖3；
34.所述罐体1为筒状罐体1；所述罐体1的两端均固定设置有连接用法兰2，一端的法兰2用于与冷凝器7及真空管路相连，加料时，冷凝器7连接处打开装料；另一端的法兰2铰接有端盖3，端盖3与法兰2之间设置有启闭装置，所述启闭装置为锁紧卡扣4，可快速密封或打开卸料。
35.优选的，在端盖3上加装有密封条。
36.本实用新型实施例中，真空罐相关部分材质均为高镍铬耐热合金钢，能在800℃～1100℃、30～200pa的真空度下长期工作。
37.本实用新型实施例中，罐体1为采用离心铸造的罐体，罐体1的厚度35～55mm，底部焊接2个支座5，可以满足罐体1倾斜20
°
～60
°
安装在垂直的耐火砖支柱上的要求。优选的，倾斜角度为30
°
～60
°
。
38.本实用新型实施例中，端盖3为球冠形状，可设置法兰与筒形罐体1的法兰2对接。端盖3一侧与罐体1采用铰支连接，另一侧采用快速锁紧装置(也可采用两个快速锁紧装置，与铰支一起形成三点锁紧)，端盖3可以水平方向快速开启和关闭。端盖3内侧中心有和物料定位装置6的对位凹坑，以便协助物料定位装置6。
39.本实用新型实施例中，在卸料用的端盖3内侧，加装物料定位装置6。物料定位装置6类似活塞，由托料盘和顶杆组成，托料盘的直径略小于筒体内径，顶杆一端焊接在拖料盘上，一端和端盖3的对位凹坑对接，端盖3关闭时，定位装置的托料盘可以确定加入物料处于高温区。
40.为了确保工艺的顺利实施，本实用新型提出了一种铝电解废旧阴极和碳渣高温真空处理罐，可以在满足高温真空处理工艺基本要求的前提下，实现快速装卸料及物料定位的要求，不仅可以用于废旧阴极和碳渣无害化处理与利用，还可用于碳化硅砖等有回收利用价值的槽衬材料的无害化处理与回收。
41.请参阅图3和图4，本实用新型实施例的一种高温处理系统，基于高温真空处理工艺设想，处理装置一般由加热炉系统、真空系统、真空处理罐、加料和出料系统、挥发物冷凝等部分构成。该装置的使用方法包括：将废旧阴极、碳渣、碳化硅砖等碎块加入真空处理罐，并与真空系统接通；在加热炉内对真空罐进行加热；达到要求温度后抽真空，并保持一定时间，直到处理物料中的挥发物充分挥发及有害物质分解转化；破真空，排出真空罐内的物料。
42.本实用新型实施例中，真空罐采用水平或倾斜安装方式(装料罐与水平方向夹角为30
°
～60
°
)，其中倾斜式料罐的安装方式便于装料和卸料。
43.本实用新型实施例装置的处置过程包括：
44.将废旧阴极等碎块加入真空处理罐，并与冷凝器及真空系统连接；在加热炉内对真空罐进行加热，升温到处理温度600℃
‑
1100℃时(具体处理温度点可以根据各企业废旧阴极、碳渣和碳化硅砖中氟化物含量和组成有所调整)，开启真空系统，将真空度降低到30pa～500pa，并保持2hr～8hr，直到处理物料中的挥发物充分挥发及有害物质分解转化；破真空，打开装料侧的加料口，对冷凝器进行清理，并打开卸料端盖上的快速锁紧装置，旋开端盖(水平旋开)，拉出物料定位装置，排出真空罐内的物料；装入物料定位装置，将物料定位装置和端盖上的凹坑对准，合上端盖，并与筒体法兰快速锁紧；从装料口装料后，用快速锁紧装置与冷凝器及真空管道连接，开始下一个冶炼周期。
45.排出的物料经处理已经可转化为一般固废(可溶氟、氰酸根等相关指标可降低到危废的控制阈值以下：f
‑
100mg/l、cn
‑
5mg/l(gb5085.3
‑
2007))。
46.实施例1
47.本实用新型实施例中，对电解铝生产企业的废旧阴极处理，装置采用本实用新型的真空罐6支。每个真空罐由筒体部分、端盖、物料定位装置构成，材质均采用zg3cr24ni7sinre；罐体外径600mm，长度4000mm，厚度为45mm，采用离心铸造。罐体安装角度为与水平方向夹角30
°
，支座采用30
°
楔形体焊接到筒体的方式。
48.卸料侧端盖采用铰支和一个快速锁紧扣与罐体连接(两点锁紧)。端盖水平旋开和闭合。物料定位装置的托料盘直径490mm，厚度6mm。
49.处理温度800℃，真空度降低到450pa以下，保持时间6hr。每罐卸料和装料时间可控制在3～4分钟。
50.实施例2
51.本实用新型实施例中，对铝电解碳渣的处理，装置采用本实用新型实施例的真空罐12支。每个真空罐由筒体部分、端盖、物料定位装置构成，材质均采用zg40cr28ni16。罐体外径700mm，长度4500mm，厚度为50mm，采用离心铸造，筒体支座也同时铸出。罐体安装角度为与水平方向夹角20
°
。卸料侧端盖采用铰支和两个快速锁紧扣与罐体连接(三点锁紧)，端盖水平旋开和闭合。物料定位装置的托料盘直径580mm，厚度8mm。
52.处理温度1000℃，真空度降低到20pa以下，保持时间3hr。每罐卸料和装料时间可控制在4
‑
5分钟。
53.实施例3
54.本实用新型实施例中，对电解槽拆解碳化硅砖的处理，装置采用本实用新型的真空罐4支。每个真空罐由筒体部分、端盖、物料定位装置构成，材质均采用zg3cr24ni7sinre。罐体外径560mm，长度3600mm，厚度为36mm，采用离心铸造，筒体支座也同时铸出。罐体安装角度为与水平方向夹角45
°
。卸料侧端盖采用铰支和两个快速锁紧扣与罐体连接(三点锁紧)，端盖水平开启和闭合。物料定位装置的托料盘直径460mm，厚度6mm。
55.处理温度900℃，真空度降低到300pa以下，保持时间5hr。每罐卸料和装料时间可控制在2
‑
3分钟
56.综上所述，本实用新型涉及电解铝废旧阴极与碳渣的无害化处理、综合回收利用和环保技术领域，提出了一种铝电解废旧阴极和碳渣高温真空处理罐，适合于采用高温真空处置废旧阴极、碳渣及其以外的其它具有较高回收利用价值的铝电解废旧槽衬材料的处置系统。也可用于去除一些易挥发组分的物质提纯或精炼。本实用新型涉及一种铝电解废
旧阴极和碳渣高温真空处理用罐，可用于采用真空处理方法处置废旧阴极、碳渣及碳化硅砖等有回收利用价值的槽衬材料。在处置过程中，废旧阴极等材料被放入本真空处理罐，从罐体外部加热，罐体与真空系统相连，物料中的可溶氟被挥发出来并收集利用，氰酸根离子等分解，处理后的废旧阴极等成为一般固废，且其碳含量提高，可以返回利用或用于其它用途。该处理罐由筒状罐体、快速启闭端盖、物料定位装置等部分构成，罐体、端盖及物料定位装置均由高铬镍耐热合金钢制备而成，可以倾斜安装，适用于一侧装料、另一侧出料的高温真空处理方法。罐体能在800℃
‑
1100℃、150pa的真空度下长期工作；快速启闭端盖可以快速打开和关闭，以缩短卸料和加料时间；物料定位装置可以保证加入的物料处于加热炉的高温区，确保真空高温处理效果。本处理罐也可用于处理其它有回收利用价值的含氟固体废料，如碳化硅砖等。
57.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本实用新型的权利要求保护范围之内。