一种热态铝渣冷却装置及方法

1.本发明涉及铝工业固体危险废弃物处置技术领域，特别是指一种热态铝渣冷却装置及方法。


背景技术：

2.我国是铝工业世界第一大国，原铝和各类铝加工材产量均居于世界首位。据估算，我国电解铝、铝加工和再生铝生产过程中，约排放400万吨的各类铝灰(渣)固体废物。热态的铝灰在扒渣和冷却过程中，由于会接触空气中的氮气，会产生大量的氮化铝。这些氮化铝在正常堆存过程中会与空气中的水汽反应，产生刺激性的氨气，如不采用特殊的脱氮处理工艺，铝灰(渣)中的氮化铝分解需要相当长的时间。
3.相关技术采用的铝渣冷却方法主要为水冷和风冷，大部分水冷处理方法是采用冷却筒并在冷却筒中设有冷却导管或者是使冷却筒与冷却夹套之间形成腔体，然后在冷却筒下端设置进水口，上端设置出水口，以实现对热态铝灰的自动冷却。冷风处理方法采用的是将设备与鼓风机相连，将风机产生的风经过输风管与铝灰进行接触，从而达到降温冷却的目的。
4.然而水冷方式传热效率低、需要很长的冷灰筒来延长冷却时间、占地大，冷却效果差。还有一部分采用喷淋的方式进行冷却，即直接对铝渣进行喷淋，但这种冷却方式需要消耗大量水，而且会产出大量含氟、含氯废水，污染大，水处理成本高。风冷处理方法冷却效率也不高，对于大块状铝渣冷却时间长，同时冷却初期鼓入的空气还会与热态铝灰反应生成更多的氮化铝，增大了后续铝灰的处置和利用难度。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种热态铝渣冷却装置及方法，可以解决水冷方式传热效率低、需要很长的冷灰筒来延长冷却时间、占地大，冷却效果差等问题。
6.本发明实施例提供了一种热态铝渣冷却装置，所述装置包括：
7.传送部，用于输送热态铝渣和冷却破碎介质；
8.冷却部，与所述传送部连接，用于对所述热态铝渣进行冷却；
9.所述冷却部包括相连接的冷却器、氩气冷却部与导向板；
10.所述氩气冷却部用于为所述冷却器提供冷却介质氩气；
11.所述冷却器的进口与所述传送部连接，所述导向板在所述冷却器内间隔错位设置，所述热态铝渣通过所述导向板逐级降温、破碎和筛分。
12.在一种可选的实施例中，所述传送部包括传动电机，传送带，传送轴以及壳体；
13.所述传送电机与所述传送轴连接，所述传送带位于所述传送轴上，所述传送带与所述传送轴均位于所述壳体内，所述壳体与所述冷却器连接。
14.在一种可选的实施例中，所述壳体与所述冷却器之间呈第一预设角度连接，所述壳体上端具有进料口，所述进料口用于所述热态铝渣和冷却破碎介质进入。
15.在一种可选的实施例中，所述导向板包括第一导向板第二导向板；
16.所述第一导向板与所述冷却器内壁第一面之间呈第二预设角度设置，所述第二导向板与所述冷却器内壁第二面之间呈第三预设角度设置，所述第一导向板与所述第二导向板错位设置，所述第一导向板与所述第二导向板之间具有流通间隙，所述流通间隙用于热态铝渣和冷却破碎介质通过；
17.所述第一面与所述第二面相对。
18.在一种可选的实施例中，所述第一预设角度与所述第二预设角度均为锐角。
19.在一种可选的实施例中，所述第一导向板包括间隔设置的第一子导向板与第一子筛板，所述第二导向板包括间隔设置的第二子导向板与第二子筛板。
20.在一种可选的实施例中，所述第一子筛板与所述第二子筛板的直径从上至下依次减小。
21.在一种可选的实施例中，所述氩气冷却部包括氩气瓶，所述氩气瓶的一端与所述冷却器的出口连接，另一端与所述冷却器的底部连接。
22.在一种可选的实施例中，所述装置还包括冷却链，所述冷却器外壁具有外壳，所述外壳与所述冷却器之间的间隙用于冷却水流通，以形成所述冷却链。
23.在一种可选的实施例中，所述导向板上均设置有冷却水通道，所述冷却水通道与所述外壳与所述冷却器之间的间隙连通，所述冷却水通道用于对经过所述导向板的热态铝渣进行冷却。
24.还提供了一种热态铝渣冷却方法，所述方法采用上述任一所述的装置对热态铝渣进行冷却。
25.本发明实施例提供的装置至少具有以下有益效果：
26.本发明实施例提供的冷却装置通过传送部将热态铝渣和冷却破碎介质输送至冷却部，通过氩气冷却部用于为所述冷却器提供冷却介质氩气，通过冷却部间隔设置的导向板实现热态铝渣的多级降温和破碎。本发明实施例提供的冷却装置可以将冷却、粉碎和筛分在一台设备中完成，减少设备和工序，提高了热态铝渣分离效率，减小动力消耗以降低成本，实现对热态铝渣的自动冷却，分离，降低劳动强度，提高了铝灰回收率，减少扬尘，并且减少了铝灰渣冷却过程氮化铝的生成量，解决了热铝灰低污染处理的问题。
附图说明
27.图1为本发明热态铝渣冷却装置结构图。
28.[附图标记]
[0029]
1、冷却器；101、流通间隙；2、氩气冷却部；3、导向板；31、第一导向板；32、第二导向板；4、筛网；5、传送部。
具体实施方式
[0030]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本发明进行具体的限定。
[0031]
需要指出的是，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等指示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。另外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例(无论是否明确描述)实现这种特征、结构或特性应在相关领域技术人员的知识范围内。
[0032]
通常，可以至少部分从上下文中的使用来理解术语。例如，至少部分取决于上下文，本文中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数意义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述复数意义的特征、结构或特性的组合。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达一组排他性的因素，而是可以替代地，至少部分地取决于上下文，允许存在不一定明确描述的其他因素。
[0033]
可以理解的是，本公开中的“在
……
上”、“在
……
之上”和“在
……
上方”的含义应当以最宽方式被解读，以使得“在
……
上”不仅表示“直接在”某物“上”而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义，并且“在
……
之上”或“在
……
上方”不仅表示“在”某物“之上”或“上方”的含义，而且还可以包括其“在”某物“之上”或“上方”且其间没有居间特征或层的含义。
[0034]
此外，诸如“在
…
之下”、“在
…
下方”、“下部”、“在
…
之上”、“上部”等空间相关术语在本文中为了描述方便可以用于描述一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系，如在附图中示出的。空间相关术语旨在涵盖除了在附图所描绘的取向之外的在设备使用或操作中的不同取向。设备可以以另外的方式被定向，并且本文中使用的空间相关描述词可以类似地被相应解释。
[0035]
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0036]
如图1所示，本发明实施例提供了一种热态铝渣冷却装置，装置包括：
[0037]
传送部5，用于输送热态铝渣和冷却破碎介质；
[0038]
冷却部，与传送部5连接，用于对热态铝渣进行冷却；
[0039]
冷却部包括相连接的冷却器1、氩气冷却部2与导向板3；
[0040]
氩气冷却部2用于为冷却器1提供冷却介质氩气；
[0041]
冷却器1的进口与传送部5连接，导向板3在冷却器1内间隔错位设置，热态铝渣通过导向板3逐级降温、破碎和筛分。
[0042]
本发明实施例提供的装置至少具有以下有益效果：
[0043]
本发明实施例提供的冷却装置通过传送部5将热态铝渣和冷却破碎介质输送至冷却部，通过氩气冷却部2用于为冷却器1提供冷却介质氩气，通过冷却部间隔设置的导向板3实现热态铝渣的多级降温和破碎。本发明实施例提供的冷却装置可以将冷却、粉碎和筛分在一台设备中完成，减少设备和工序，提高了热态铝渣分离效率，减小动力消耗以降低成本，实现对热态铝渣的自动冷却，分离，降低劳动强度，提高了铝灰回收率，减少扬尘，并且减少了铝灰渣冷却过程氮化铝的生成量，解决了热铝灰低污染处理的问题。
[0044]
以下将通过可选的实施例进一步解释和描述本发明实施例提供的装置。
[0045]
需要说明的是，本发明实施例提供的冷却破碎介质为钢球，钢球的直径为3cm-10cm，示例的，可以是3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm等。钢球与热态铝渣的质量比在0.5-5之间，示例的，可以为0.5、0.7、0.8、1、1.3、1.5、2、2.3、2.5、2.7、3、3.5、4、4.5、4.7、
4.9、5等。通过钢球与热态铝渣混合，通过钢球与热态铝渣的挤压和磨损使热态铝渣破碎，并且通过钢球与热态铝渣接触，加速热态铝渣的传热冷却。热态铝渣由传送部5的进料口与冷钢球和部分氩气一起进入冷却器中进行破碎快速降温，破碎后的铝渣和钢球受重力作用不断进行破碎和筛分，同时氩气于冷却器底端进气口不断向冷却器进行流动，从而使得热态铝渣快速降温并破碎达到相应要求的尺寸，而与热态铝渣进行热传递后的高温氩气则从冷却器上方出气口流出，抵达氩气冷却部冷却后，再次循环使用，氩气在冷却过程中不仅其冷却作用还能避免铝渣与空气中的氮气反应。
[0046]
进一步地，将待处理的热态铝渣置入传送部5中，经传送部5运送至冷却器1顶部；热态铝渣、钢球从顶部进料口进入冷却器1，底部通过氩气冷却部2通入氩气，热态铝渣、钢球和气体逆流运动；氩气在从上向下运动过程中，与冷的钢球碰撞后，被破碎的同时与钢球传热冷却，同时通入的冷氩气也与热态铝渣、钢球传热，使物料冷却。本发明实施例通过钢球与热态铝渣混合进行第一重降温，通过底部通入冷却氩气进行第二重冷却，增加了冷却方式，并且不需要设置单独的冷却装置，提高了冷却效率。
[0047]
进一步地，本发明实施例提供的冷却器1可以为竖直的长方体，顶部一侧有进料口，进料口与传送部5连接。
[0048]
在一种可选的实施例中，传送部5包括传动电机，传送带，传送轴以及壳体；
[0049]
传送电机与传送轴连接，传送带位于传送轴上，传送带与传送轴均位于壳体内，壳体与冷却部连接。
[0050]
进一步地，传送部5热态铝渣进料温度在600℃-1050℃之间，本发明实施例提供的装置最终冷却后热态铝渣的温度在50℃-150℃之间。
[0051]
可以理解的是，由于进入传送部5热态铝渣的温度很高，因此传送带可以为耐热性较高的材质制作的传送链，示例的可以为不锈钢材质支撑的传送链。在传送链上设置传送框，热态铝渣和冷却破碎介质放在传送框内进行传送。
[0052]
作为一种示例，传送电机可以设置在壳体的外面，以减少对壳体内空间位置的占用。
[0053]
在一种可选的实施例中，壳体与冷却器1之间呈第一预设角度连接，壳体上端具有进料口，进料口用于热态铝渣和冷却破碎介质进入。
[0054]
作为一种示例，第一预设角度可以为30
°‑
60
°
，示例的，可以为30
°
、35
°
、40
°
、45
°
、50
°
、55
°
、60
°
等。
[0055]
在一种可选的实施例中，导向板3包括第一导向板31第二导向板32；
[0056]
第一导向板31与冷却器1内壁第一面之间呈第二预设角度设置，第二导向板32与冷却器1内壁第二面之间呈第三预设角度设置，第一导向板31与第二导向板32错位设置，第一导向板31与第二导向板32之间具有流通间隙101，流通间隙101用于热态铝渣和冷却破碎介质通过；
[0057]
第一面与第二面相对。
[0058]
本发明实施例提供的冷却壁可以为长方体形状，此时第一面与第二面相对，第一导向板31与第二导向板32分别设置在第一面与第二面上。并且第一导向板31与第二导向板32形成向下滑行的“之”字形形状，以保证热态铝渣能顺利通过筛分和破碎。
[0059]
在一种可选的实施例中，第一预设角度与第二预设角度均为锐角，第二预设角度
与第三预设角度设置为锐角，以保证第一导向板31与第二导向板32向下倾斜，以保证热态铝渣和冷却破碎介质向下运动。示例的，第二预设角度与第三预设角度可以为30
°‑
60
°
，示例的，可以为30
°
、35
°
、40
°
、45
°
、50
°
、55
°
、60
°
等。
[0060]
在一种可选的实施例中，流通间隙101不小于热态铝渣中最大热态铝渣之长，不大于热态铝渣中最小热态铝渣长度的一倍。
[0061]
可以理解的是，热态铝渣最终要通过流通间隙101流向冷却器1的底部，因此流通间隙101必须能保证热态铝渣正常通过，但是流通间隙101也不能太大，太大会降低钢球对热态铝渣的破碎效率。
[0062]
在一种可选的实施例中，本发明实施例提供的流通间隙101可以沿冷却器1顶部至底部方向依次减小，考虑到热态铝渣在从上至下流动不断被破碎，其尺寸会不断减小，通过设置流通间隙101不断减小，可以提高热态铝渣的破碎效率，也进一步增大热态铝渣与钢球的接触面积，提高冷却效率。
[0063]
在一种可选的实施例中，第一导向板31包括间隔设置的第一子导向板与第一子筛板，第二导向板32包括间隔设置的第二子导向板与第二子筛板。
[0064]
本发明实施例提供的第一导向板31可以是筛板与导向板3的组合，即可以是多组导向板3与筛板间隔是指，对热态铝渣进行层层筛分，对已经达到标准尺寸的热态铝渣即可以通过下一层筛板筛分至下一层导向板3进行破碎和冷却，提高了筛分和冷却的效率。
[0065]
在一种可选的实施例中，第一子筛板与第二子筛板的直径从上至下依次减小。
[0066]
可以理解的是，热态铝渣在由上之下运动时不断被破碎，尺寸不断减小，因此，通过设置第一子筛板与第二子筛板的直径从上至下依次减小，以提高热态铝渣的筛分效率。需要说明的是，本发明实施例提供的第一子筛板与第二子筛板的直径可以根据需要冷却的热态铝渣的整体状况进行确定，本发明实施例对次不作限定。
[0067]
在一种可选的实施例中，氩气冷却部2包括氩气瓶，氩气瓶的一端与冷却器1的出口连接，另一端与冷却器1的底部连接。
[0068]
通过氩气瓶可以为冷却部提供冷却氩气，冷却氩气从冷却器1底部通入气体由下而上，与冷却器1顶部由上而下的热态铝渣混合，进行冷却，冷却后的氩气经过冷却器1顶部出口回收纸氩气瓶进行循环利用。氩气一方面起到冷却作用，一方面在过程中起到保护气氛的作用，防止热态铝渣与空气中的氮气接触，生成氮化铝。冷却器顶部有氩气的排气口，部分氩气进入到冷却器内，用于保护传送过程中热态铝渣与空气尽可能少接触；另一部分氩气经冷却后循环利用回到冷却器进气口，还要补充一部分新鲜的氩气。
[0069]
在一种可选的实施例中，装置还包括冷却链，冷却器1外壁有外壳，外壳与冷却器1之间的间隙用于冷却水流通，以形成冷却链。
[0070]
本发明实施例通过在冷却器1外壁设置外壳，可以在通过冷却氩气与钢球冷却的同时进行水冷，提高冷却效率，并且冷却链不需要额外设置多余的冷却装置，减少了装置空间占用率，降低了冷却成本。
[0071]
在一种可选的实施例中，导向板3上均设置有冷却水通道，冷却水通道与外壳与冷却器1之间的间隙连通，冷却水通道用于对经过导向板3的热态铝渣进行冷却。
[0072]
可以理解的是，热态铝渣通过导向板3由上而下流入冷却器1的底部，本发明实施例通过在导向板3的两侧设置冷却水通道，对与导向板3接触的热态铝渣进一步进行冷却，
提高了冷却效率，并且不需要额外设置冷却装置，降低了冷却成本。
[0073]
需要说明的是，本发明实施例提供的冷却器的底部设置有出料口，通过出料口将经过冷却和筛分的热态铝渣处理。在冷却器的底部设置有筛网4，筛网4的孔径大于位于其上面筛板的孔径，筛网4与冷却器内壁的第一面与第二面垂直连接。钢球被筛网4截留后收集，铝灰经过筛网4在底部回收。筛网4的孔径小于钢球的尺寸。底部未经过筛网4的大块热态铝渣与钢球一起返回重复使用。
[0074]
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。