CN1396282A - 用铝电解废弃物制取再生氟化盐、氧化铝的装置 - Google Patents

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陈德元
刘毅斌
王兰
李玉成
曲爱民
张并立
姜宝伟
张颖
王德辉
马明启
岳增利
佟利华
王旸
刘伟
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付天宝
邵君
张静
杨和
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Abstract

本发明公开了一种用铝电解废弃物制取再生氟化盐、氧化铝的装置。该装置是在ZL96115111.0专利的基础上增设风动散料器构成。本装置前端增设有锤碎机和筛分机组成的破碎筛分***。本发明采用上述技术方案，不仅保留了ZL96115111.0专利能够焙烧铝电解烟道灰、脏料、吸附沥青氧化铝，使之再生氧化铝、氟化盐的优点，又解决了现有沸腾焙烧装置对处理比重大的铝电解阳极碳渣、废阴极碳块、铸造铝灰等废渣焙烧时点火时间过长，浪费电能，且易熔炉结块导致无法处理的不足。本装置不仅操作简单、焙烧中无二次污染，且回收率高，得到的再生氟化盐、氧化铝产品质量好，能直接用于铝电解生产。

Description

用铝电解废弃物制取再生氟化盐、氧化铝的装置
(一)技术领域
本发明涉及一种采用火法沸腾焙烧工艺处理有色金属生产中产生的固体废弃物的装置——用铝电解废弃物制取再生氟化盐、氧化铝的装置，该装置适宜对铝电解阳极碳渣、废阴极碳块、铸造铝灰、铝电解烟道灰、脏料、吸附沥青氧化铝、保温填料等废弃物的处理，经该装置处理的上述废弃物可再生氟化盐、氧化铝，使之重新用于铝电解的生产。
(二)背景技术
目前，世界各国金属铝的冶炼主要是采用霍尔——埃鲁法的熔盐电解工艺生产，因其电解槽的阳极和阴极均系碳素制品，又由于熔盐和磁场的作用，使每生产一吨铝将会从电解槽中排放阳极碳渣、废阴极碳块等废渣50kg左右。以抚顺铝厂为例，年排放上述废渣块约有8000吨。这些工业垃圾的堆放或掩埋，由于长期受到风雨冲刷、地下水浸泡等因素作用，造成氟化物、氰化物的分解溶出而造成生态环境的污染。多年来国内外炼铝行业的许多专家对此提出和实施了种种处理方法，如用反射炉、转炉、液固分相炉的一般火法处理等，特别是抚顺铝厂推出的沸腾焙烧炉的火法处理技术(ZL96115111.0)，利用主、副炉的余热互补，使物料在该装置中自热闭路循环焙烧，对处理铝电解生产中排放的烟道灰、脏料、吸附沥青氧化铝等固体废弃物使之再生氧化铝、氟化铝、氟化钠用于重新铝电解的生产，取得了相当可观的经济效益和社会效益。但是，在生产实践中发现，由于受上述专利装置炉体结构的限制，对于回收铝电解生产中所排放的阳极碳渣、废阴极碳块等废渣中的氟化盐、氧化铝还存在诸多问题：铝电解生产中排放的阳极碳渣、废阴极碳块等块状废弃物在ZL96115111.0装置中焙烧时，点火所需时间长达3小时，对工业化生产不利；在焙烧中易熔炉烧结，使之不能自动排料；其布风板使用周期短，易烧坏，影响生产效率。
(三)发明内容
本发明的目的是在ZL96115111.0专利的基础上对其进行创造性的改进，提供一种既能处理比重在1克/cm3左右的粉尘状的铝电解烟道灰等废弃物，又能处理比重在3克/cm3左右且变形温度又较低的铝电解阳极碳渣、废阴极碳块、铸造铝灰等铝电解废渣，使之能够再生氟化盐、氧化铝重新用于铝电解生产。
本发明——用铝电解废弃物制取再生氟化盐、氧化铝的装置是对ZL96115111.0的改进，由以下二个技术方案实现：
技术方案一：该装置包括主炉，主炉由炉体、给料机和炉体顶端与排烟道连接的除尘器构成；炉体的下部为电热箱，电热箱与炉膛的分界处有主炉布风板；炉膛又分为沸腾段和炉顶扩散段；给料机安装在炉膛的沸腾段的炉料进口处，在沸腾段的侧面有人工处理门和排料口；主炉的余热互补结构是采用在炉顶扩散段内设有换热器，压缩空气管路与换热器的进口相接，其换热器的出口通过管路接至炉底部的电热箱。其特点是在主炉的给料机的出料口处增设风动散料器。
技术方案二：该装置包括主炉、副炉，主炉由炉体、给料机和炉体顶端与排烟道连接的除尘器构成，炉体下部为电热箱，电热箱与炉膛分界处有主炉布风板，炉膛又分为沸腾段和炉顶扩散段，给料机安装在炉膛的沸腾段的炉料进口处；主炉的排料口与副炉炉膛的沸腾段相通，使主、副炉联结构成一体；副炉的炉膛结构同主炉，副炉的布风板的下面为风箱；在副炉的沸腾段内有封闭主炉排料口的低位放料塞和高位放料塞，其低、高位放料塞由贯穿于副炉炉膛中的放料塞杆控制，实现主炉排料口的开关；主、副炉的余热互补结构是在主炉和副炉的炉顶扩散段均设有换热器，管路内的压缩空气经副炉的换热器至主炉的换热器输出再排入主炉电热箱中，另一组管路内的压缩空气经主炉换热器输出再排入副炉的风箱内。其特点是在主炉的给料机的出料口处增设风动散料器。
本发明装置采用上述技术方案，因增加了风动散料器的作用，可使给料机旋入主焙烧炉中比重大的物料被压缩空气吹散并能均匀地分配在炉床表面，这样助燃气体进入料层后与物料充分接触，着火后不需外加能源，只靠炉料本身的可燃成分即可维持自热焙烧，直至将炉料中的有害物沥青和绝大多数碳质燃尽，便会得到外观白色的再生氟化盐、氧化铝粉料。因此，本发明不仅保留了ZL96115111.0专利能够焙烧铝电解烟道灰、脏料、吸附沥青氧化铝，使之能够再生氧化铝、氟化铝和氟化钠用于铝电解生产的优点，又解决了现有的沸腾焙烧装置对有色金属生产中产生的阳极碳渣、废阴极碳块、铸造铝灰等铝电解废渣存在的焙烧时点火时间长、浪费电能，且易熔炉结块的不足，使其点火时间由原来的3小时降至现在的1.5小时，吨产品电耗也由原来的400KW·h降至现在的150KW·h。克服了以往一般火法焙烧只限在物料表面进行并且还需补充大量能源的不足，从根本上消除了铝电解废渣在焙烧时易熔炉结块、温度不易控制的现象。使用本发明装置处理铝电解废弃物，不仅操作简单，在焙烧中无二次污染，且得到的再生氟化盐、氧化铝产品质量好，回收率可高达70％以上，其产品可直接用于铝电解的生产中。
(四)附图说明
图1为本发明的技术方案一的结构示意图；
图2为本发明的技术方案二的结构示意图；
图3为本发明中风动散料器的安装方式结构示意图；
图4为本发明采用的自动控制***原理图。
图1至图3中，由锤式破碎机1、筛分机2组成破碎筛分***。电器操作盘3用于控制本发明装置工作。流量计8为转子流量计，安装于压缩空气的进气管路上，用于计量气流量。主炉为17，副炉为27。主炉17上的换热器11和副炉27上的换热器9均采用弓形管换热器，用不锈钢管制成。主炉布风板5、副炉布风板23均为不锈钢复合平面筛板。4为主炉电热箱，26为主炉电热箱中的电热器。24为副炉风箱。6为阀门，7为人工处理门。19、20分别为主炉排料口处的低、高位放料塞。给料机10为螺旋给料机，29为给料机的蓄料箱，28为加料斗。12为主炉17的烟道，15为副炉27的烟道。14为安装于烟道顶部的除尘器。13为除尘器14的电磁铁自动振打器。18为排烟机16的集烟罩，25为排烟机16的除尘器。21为出料口的排料器，22为料箱。30为风动散热器。
图4中，DL为主炉电热器26。D1为给料机10。D2为锤碎机。D3为筛分机。DCT为电磁铁振打器13。ZK1-ZK6为自动空气开关。Wy为温度控制仪。RD1-RD4为熔断器。1HK-4HK为组合开关。1C-3C为接触器。4C-10C为磁力启动器。RJ1-RJ3为热继电器。1J-7J为中间继电器。1ST-6ST为时间继电器。1WK-2WK为转换开关。1AN-15AN为按钮。
(五)具体实施方式
图1、图3所示，本发明是在ZL96115111.0专利中带有余热互补结构的主炉的基础上增设风动散料器30构成。风动散料器30安装在主炉17的给料机10的出料口处。
图2所示，本发明是在带有主、副炉余热互补结构的ZL96115111.0专利的基础上增设风动散料器30。风动散料器30安装在主炉17的给料机10的出料口处。
本发明所述的风动散料器30是由带流量计的压缩空气管路构成；压缩空气管路的出风口设在给料机10的出料口处，并在压缩空气管路的出风口处设有喷咀。将本发明装置的主炉17的高度增至5.5米，其扩散段高度达2.5米。本发明装置增加风动散料器和主炉高度的作用是将加入主炉内的比重大的铝电解废弃物料通过风动散料器进入的压缩空气吹散，使物料能均匀地分布在炉床表面上，由气垫架起的沸腾料层可达200-800mm，这样不但能有效地遏制比重大的物料在炉内易熔炉结块、温度难以控制的问题，而且增加了处理物料的能力，提高了生产效率。
为了更好地解决用本发明装置处理比重大的铝电解阳极碳渣、废阴极碳块等块状废弃物的课题，在本发明装置的给料机10前端增设破碎筛分***，其破碎筛分***由锤碎机1和筛分机2组成。锤碎机1选用7KW锤式破碎机，筛分机2选用2KW平面斜筛机。将比重大的块状废弃物料粉碎后再经给料机送入炉内焙烧，使之再生氟化盐、氧化铝重新用于铝电解生产，回收率可达70％以上。
为了进一步提高布风板的传热效率和适应吹举起大比重的物料的能力，将主炉布风板5和副炉布风板23的开孔率选为0.8％，其筛孔的孔径为1.5mm，这样就可解决物料在炉中点火时间过长，布风板使用周期短易烧坏的问题。
本发明装置可采用手动控制完成粉碎、加料、控温、焙烧与排料的全部过程，也可采用图4中自动控制***对粉碎、加料、控温、焙烧与排料全过程实现自动控制。
使用本发明装置是采用沸腾法处理铝电解阳极碳渣、废阴极碳块、铸造铝灰等固体废弃物，使之再生氟化盐、氧化铝，重新用于铝电解生产。该装置仍然适合沸腾焙烧铝电解烟道灰、脏料、吸附沥青氧化铝等。因此，本发明定会给铝冶炼厂家带来巨大的经济效益和社会效益。

Claims (6)

1、一种用铝电解废弃物制取再生氟化盐、氧化铝的装置，包括主炉(17)，主炉(17)由炉体、给料机(10)和炉体顶端与排烟道(12)连接的除尘器(14)构成；炉体的下部为电热箱(4)，电热箱(4)与炉膛的分界处有主炉布风板(5)；炉膛又分为沸腾段和炉顶扩散段，给料机安装在炉膛的沸腾段的炉料进口处，在沸腾段的侧面有人工处理门和排料口；主炉(17)的余热互补结构是采用在炉顶扩散段内设有换热器，压缩空气管路与换热器(11)的进口相接，其换热器(11)的出口通过管路接至炉底部的电热箱(4)；其特征是在主炉(17)的给料机(10)的出料口处增设风动散料器(30)。
2、一种用铝电解废弃物制取再生氟化盐、氧化铝的装置，包括主炉(17)、副炉(27)，主炉(17)由炉体、给料机(10)和炉体顶端与排烟道(12)连接的除尘器(14)构成，炉体下部为电热箱(4)，电热箱(4)与炉膛分界处有主炉布风板(5)，炉膛又分为沸腾段和炉顶扩散段，给料机(10)安装在炉膛的沸腾段的炉料进口处；主炉的排料口与副炉(27)的炉膛的沸腾段相通，使主、副炉联结构成一体；副炉的炉膛结构同主炉，副炉(27)的布风板(23)的下面为风箱(24)；在副炉(27)的沸腾段内有封闭主炉排料口的低位放料塞(19)和高位放料塞(20)，其放料塞(19)、(20)由贯穿于副炉炉膛中的放料塞杆控制，实现主炉排料口的开关；主、副炉的余热互补结构是在主炉(17)和副炉(27)的炉顶扩散段均设有换热器，管路内的压缩空气经副炉(27)的换热器(9)至主炉(17)的换热器(11)输出再排入主炉电热箱(4)中，另一组管路内的压缩空气经主炉(17)的换热器(11)输出再排入副炉(27)的风箱(24)内；其特征是在主炉(17)的给料机(10)的出料口处增设风动散料器(30)。
3、根据权利要求1或2所述的用铝电解废弃物制取再生氟化盐、氧化铝的装置，其特征是所述的风动散料器(30)由带流量计的压缩空气管路构成，压缩空气管路的出风口设在给料机(10)的出料口处，并在压缩空气管路的出风口处设有喷咀。
4、根据权利要求1或2所述的用铝电解废弃物制取再生氟化盐、氧化铝的装置，其特征是在上述装置的给料机(10)前端增设破碎筛分***，其破碎筛分***由锤碎机(1)和筛分机(2)组成。
5、根据权利要求1或2所述的用铝电解废弃物制取再生氟化盐、氧化铝的装置，其特征是将主炉(17)的高度增至5.5米，其扩散段高度达2.5米。
6、根据权利要求1或2所述的用铝电解废弃物制取再生氟化盐、氧化铝的装置，其特征是主炉布风板(5)和副炉布风板(23)的开孔率为0.8％。
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