一种基于碳渣提取的电解质块及其提取工艺的制作方法

本发明一种基于碳渣提取的电解质块及其提取工艺，涉及在针对在电解铝制备过程中，产生的碳渣进行进一步的细化提取出电解质块的电解质提取工艺，属于材料工程领域。特别涉及一种针对碳渣进行细化，并结合粉末喷射熔炼，对碳渣进行短时间的熔融，缩短碳渣在熔炼炉内的时间，减低烧损的电解质块提取工艺。

背景技术：

目前，在电解铝生产过程中，由于投放了大量的电解质，因此在电机反应过程中，会产生大量的含有电解质的碳渣，在电解铝过程中，每生产1吨原铝会产生10kg-15kg的碳渣，经过对碳渣的成分析发现，碳渣的成分中，电解质占比约50-60%，碳占比40-50%，因此还有很高的回收利用价值，且国家危废名录2016年6月1日明确将电解碳渣列为危险废物，较多的碳渣会对铝电解生产带来一系列不利影响，譬如造成电解质电压升高、电耗增大、导致热槽的产生等，目前国内电解铝生产厂大多无法对碳渣进行有效处置，假定在1000吨碳渣中含有电解质550吨，碳450吨。7000吨碳渣经熔炼处理后提取电解质约3850吨，熔炼提取的电解质可返回到电解生产中循环使用。约2205吨碳返回无害化处理中心再进行无害化处理后外销，也可用作阳极钢爪保护环原料循环使用。

现有的一些提取方法在提取过程中，会产生大量的废水、废气以及固体废弃物，对环境污染较大，提取的电解质纯度第，含碳量高于10%，而对电解质的回收率仅仅只有9%，设备投入大，能耗高，且在提取工艺过程中，各个环节均存在安全风险，效率低下，成本巨大。

公告号cn105463506b公开了一种分离回收铝电解质阳极碳渣中电解质和碳的方法，所述方法先将铝电解质阳极碳渣置于熔炼炉内，在氮气或惰性气体的气氛下，加热熔化得到铝电解质阳极碳渣熔体，再采用对熔体进行吹气的方式，达到分离铝电解质阳极碳渣中电解质和碳的目的，获得高品质的电解质和碳产品，该制备工艺中，通过保护气氛进行防护，不能够将大量的碳用于热量提供中，导致熔炼炉能耗增加，产生大量的碳进行后续处理，增加后续处理负担。

公开号cn203144535u公开了一种铝电解碳渣的加热法电解质回收系统，包括碳渣处理输送装置、加热炉、物料回收装置、余热回收机构、尾气输送机构，加热炉由上至下依次设置有高温烟道、炉膛、燃烧器、进料口、低温风进口；物料回收装置包括低温烟道、旋风收料器、成品仓；余热回收机构包括包裹在高温烟道外周的一级热交换器和一次鼓风机、设于低温烟道中的二级热交换器、二次鼓风机，一级热交换器出风端经连至燃烧器的助燃气进口，其进风端连至一次鼓风机，二级热交换器的出风端连至低温风进口，其进风端连至二次鼓风机，该装置采用设备复杂，能耗好，电解质提取率低。

技术实现要素：

为了改善上述情况，本发明一种基于碳渣提取的电解质块及其提取工艺涉及一种针对碳渣进行细化，并结合粉末喷射熔炼，对碳渣进行短时间的熔融，缩短碳渣在熔炼炉内的时间，减低烧损的电解质块提取工艺。

本发明一种基于碳渣提取的电解质块,其特征在于包括：

f：48%-54%、al：13%-14.5%、na：24%-25.5%、p2o5：0.045%-0.065%、caf2:5.0%-5.5%、mgf2:1.6%-1.8%、kf：2.28%-2.55%、sio2:0.2%-0.3%、fe2o3：0.06%-0.08%、al2o3:5.96%-6.25%、lif:5.5%-5.8%,上述组分为质量比；

本发明一种基于碳渣提取的电解质块的提取工艺步骤如下：

1、将熔炼过程产生的碳渣从电解槽内打捞聚集后，进行冷却；

2、对冷却后的碳渣进行研磨，将碳渣通过皮带运输至鄂式破碎机组进行粉碎细化，同步喷洒水雾，使得碳渣湿度为50%-55%；

3、将细化后的碳渣抛射至熔炼炉内，熔炼炉内通过天然气燃烧喷烧至960℃，然后保温0.5-0.6小时，进一步升温至1150℃-1300℃，碳渣内残留电解质完全融化成液态；

4、融化后的电解液在熔炼炉内沉淀1-1.5小时、耙取表面浮渣；

5、在燃烧过程中产生的粉尘进行除尘采集，部分残留的碳在熔炼炉内参与燃烧，燃烧产生的废气通过除尘系统收取后，进行净化排出；

6、将熔炼炉内的融入电解质导出填充至模具内，电解质在模具内冷却成型，冷却后获得电解质块；

7、熔炼炉内残留的碳进行处理利用。

所述熔炼炉内的天然气燃烧喷烧喷嘴为斜向布置，倾斜设计的喷嘴将天然气在热风的作用下，中心火焰直接扫过碳渣表面，实际碳渣表面受到的温度达到1400℃左右，在1-2小时后，碳渣表面的电解质熔融流淌，将碳渣中的电解质全部熔融，碳漂浮在电解质的表面，整体炉膛温度达到1200℃左右。

有益效果。

一、能够对国家危废名录中将碳渣列为有毒性（t）危险废物，废物代码为：321-025-48（电解铝过程中产生的盐渣、浮渣），进行处理，减低排放标准。

二、利用熔炼炉将碳渣中的电解质熔融，将漂浮的碳扒出，分离率高。

三、碳渣中的碳一部分参与燃烧，剩余部分扒出后再经过无害化处理，制成炭精粉或用作制作阳极钢爪保护环的原料使用。

四、帮助企业对碳渣危废的进行更好的处理，使企业形成环保经济型的生产模式。

五、电解铝企业能够内部自行循环处理，减少外围处置量，减低处理成本。

附图说明

图1为本发明一种基于碳渣提取的电解质块及其提取工艺的工艺流程图。

图2为本发明一种基于碳渣提取的电解质块的实物图。

具体实施方式。

实施例1

本发明一种基于碳渣提取的电解质块的提取工艺步骤如下：

1、将熔炼过程产生的碳渣从电解槽内打捞聚集后，进行快速冷却；

所述快速冷却为5分钟内冷却至室温，采用风冷进行冷却；

2、对冷却后的碳渣进行研磨，将碳渣通过皮带运输至鄂式破碎机组进行粉碎细化，同步喷洒水雾，使得碳渣湿度为50%；

破碎后所述碳渣目数为8-10目；

3、将细化后的碳渣抛射至熔炼炉内，熔炼炉内通过天然气燃烧喷烧至960℃，然后保温0.6小时，进一步升温至1300℃，碳渣内残留电解质完全融化成液态；

4、融化后的电解液在熔炼炉内沉淀1.5小时；

5、在燃烧过程中产生的粉尘进行除尘采集，部分残留的碳在熔炼炉内参与燃烧，燃烧产生的废气通过除尘系统收取后，进行净化排出；

6、将熔炼炉内的融入电解质导出填充至模具内，电解质在模具内冷却成型，冷却后获得电解质块；

7、熔炼炉内残留的碳进行处理利用。

实施例2

本发明一种基于碳渣提取的电解质块的提取工艺步骤如下：

1、将熔炼过程产生的碳渣从电解槽内打捞聚集后，进行水冷冷却；

2、对冷却后的碳渣进行研磨，将碳渣通过皮带运输至鄂式破碎机组进行粉碎细化，细化后碳渣碳渣湿度为55%；

3、将细化后的碳渣抛射至熔炼炉内，熔炼炉内通过天然气燃烧喷烧至960℃，然后保温0.5小时，进一步升温至1150℃，碳渣内残留电解质完全融化成液态；

4、融化后的电解液在熔炼炉内沉淀1小时；

5、在燃烧过程中产生的粉尘进行除尘采集，部分残留的碳在熔炼炉内参与燃烧，燃烧产生的废气通过除尘系统收取后，进行净化排出；

6、将熔炼炉内的融入电解质导出填充至模具内，电解质在模具内冷却成型，冷却后获得电解质块；

7、熔炼炉内残留的碳进行处理利用。

实施例3

本发明一种基于碳渣提取的电解质块的提取工艺步骤如下：

1、将熔炼过程产生的碳渣从电解槽内打捞聚集后，进行冷却；

2、对冷却后的碳渣进行研磨，将碳渣通过皮带运输至鄂式破碎机组进行粉碎细化，同步喷洒水雾，使得碳渣湿度为52%；

3、将细化后的碳渣抛射至熔炼炉内，熔炼炉内通过天然气燃烧喷烧至960℃，然后保温0.55小时，进一步升温至1200℃，碳渣内残留电解质完全融化成液态；

4、融化后的电解液在熔炼炉内沉淀1.2小时；

5、在燃烧过程中产生的粉尘进行除尘采集，部分残留的碳在熔炼炉内参与燃烧，燃烧产生的废气通过除尘系统收取后，进行净化排出；

6、将熔炼炉内的融入电解质导出填充至模具内，电解质在模具内冷却成型，冷却后获得电解质块；

7、熔炼炉内残留的碳进行处理利用。

上述三组提取工艺设备参数如下：

熔炼炉：每天处理量：40t/d，总用电量为130kw，实际熔炼炉用电量为95kw,每天工作24小时，总用电量为95*24=2280kw.h，即2280度电，每吨电解质耗电为2280/14=162度；

每炉有效处理量：每4小时熔炼1炉，每炉产量约1.2吨（电解质）；

作业时间：每天三班连续生产，每班8小时需要的台数：20/24=0.833吨/小时，每4小时的产量单台为1.2吨，需要的台数为：1.2/4=0.3吨/小时，0.833/0.3=2.78台；

按照计算用3台5吨的熔炼炉即可满足生产需要；

天然气：每产出1吨电解质，耗费天然气为280-360nm3（平均按320nm3/吨电解质计算，门站的压大约0.25mpa，熔炼炉的正常使用压力为100-170kpa，在天然气管道进入熔炼炉的总管上将天然气压力降低到100-170kpa的使用压力；单台炉总烟气量为22000m3/h，炉内压力为240pa，2台炉运行，总烟气量为44000m3/h，200ka电解槽的单台烟气排烟量约为24000nm3/h，4台熔炼炉产生的总烟气量相当于44000/24000=1.83台电解槽的烟气量。

经过对碳渣熔炼过程的温度监测，当表面温度达到1400℃时，碳渣离表面100mm下的碳渣温度只有560℃左右。由此得出，碳渣在温度达到1200℃时，若没有火焰高温的作用，电解质是无法熔融的，因此对碳渣的细化能够加速电解质的融化。

对上述产生的电解质块进行成分分析如下：

根据上述分析数据各成分整体回收电解质的有效成分含量较高，残渣残留量少，且由于细化后，能够加速电解质的熔融，减少了在熔炼炉内是加热时间，烧失量小，同时能耗和电解质提取率均由于现有的制备工艺。

上述实施例为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。