專利名稱：用鋁電解廢棄物制取再生氟化鹽、氧化鋁的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用火法沸騰焙燒工藝處理有色金屬生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢棄物的裝置——用鋁電解廢棄物制取再生氟化鹽、氧化鋁的裝置，該裝置適宜對(duì)鋁電解陽(yáng)極碳渣、廢陰極碳?jí)K、鑄造鋁灰、鋁電解煙道灰、臟料、吸附瀝青氧化鋁、保溫填料等廢棄物的處理，經(jīng)該裝置處理的上述廢棄物可再生氟化鹽、氧化鋁，使之重新用于鋁電解的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
目前，世界各國(guó)金屬鋁的冶煉主要是采用霍爾——埃魯法的熔鹽電解工藝生產(chǎn)，因其電解槽的陽(yáng)極和陰極均系碳素制品，又由于熔鹽和磁場(chǎng)的作用，使每生產(chǎn)一噸鋁將會(huì)從電解槽中排放陽(yáng)極碳渣、廢陰極碳?jí)K等廢渣50kg左右。以撫順?shù)X廠為例，年排放上述廢渣塊約有8000噸。這些工業(yè)垃圾的堆放或掩埋，由于長(zhǎng)期受到風(fēng)雨沖刷、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態(tài)環(huán)境的污染。多年來(lái)國(guó)內(nèi)外煉鋁行業(yè)的許多專家對(duì)此提出和實(shí)施了種種處理方法，如用反射爐、轉(zhuǎn)爐、液固分相爐的一般火法處理等，特別是撫順?shù)X廠推出的沸騰焙燒爐的火法處理技術(shù)(ZL96115111.0)，利用主、副爐的余熱互補(bǔ)，使物料在該裝置中自熱閉路循環(huán)焙燒，對(duì)處理鋁電解生產(chǎn)中排放的煙道灰、臟料、吸附瀝青氧化鋁等固體廢棄物使之再生氧化鋁、氟化鋁、氟化鈉用于重新鋁電解的生產(chǎn)，取得了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是，在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于受上述專利裝置爐體結(jié)構(gòu)的限制，對(duì)于回收鋁電解生產(chǎn)中所排放的陽(yáng)極碳渣、廢陰極碳?jí)K等廢渣中的氟化鹽、氧化鋁還存在諸多問(wèn)題鋁電解生產(chǎn)中排放的陽(yáng)極碳渣、廢陰極碳?jí)K等塊狀廢棄物在ZL96115111.0裝置中焙燒時(shí)，點(diǎn)火所需時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3小時(shí)，對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)不利；在焙燒中易熔爐燒結(jié)，使之不能自動(dòng)排料；其布風(fēng)板使用周期短，易燒壞，影響生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在ZL96115111.0專利的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)造性的改進(jìn)，提供一種既能處理比重在1克/cm3左右的粉塵狀的鋁電解煙道灰等廢棄物，又能處理比重在3克/cm3左右且變形溫度又較低的鋁電解陽(yáng)極碳渣、廢陰極碳?jí)K、鑄造鋁灰等鋁電解廢渣，使之能夠再生氟化鹽、氧化鋁重新用于鋁電解生產(chǎn)。
本發(fā)明——用鋁電解廢棄物制取再生氟化鹽、氧化鋁的裝置是對(duì)ZL96115111.0的改進(jìn)，由以下二個(gè)技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案一該裝置包括主爐，主爐由爐體、給料機(jī)和爐體頂端與排煙道連接的除塵器構(gòu)成；爐體的下部為電熱箱，電熱箱與爐膛的分界處有主爐布風(fēng)板；爐膛又分為沸騰段和爐頂擴(kuò)散段；給料機(jī)安裝在爐膛的沸騰段的爐料進(jìn)口處，在沸騰段的側(cè)面有人工處理門(mén)和排料口；主爐的余熱互補(bǔ)結(jié)構(gòu)是采用在爐頂擴(kuò)散段內(nèi)設(shè)有換熱器，壓縮空氣管路與換熱器的進(jìn)口相接，其換熱器的出口通過(guò)管路接至爐底部的電熱箱。其特點(diǎn)是在主爐的給料機(jī)的出料口處增設(shè)風(fēng)動(dòng)散料器。
技術(shù)方案二該裝置包括主爐、副爐，主爐由爐體、給料機(jī)和爐體頂端與排煙道連接的除塵器構(gòu)成，爐體下部為電熱箱，電熱箱與爐膛分界處有主爐布風(fēng)板，爐膛又分為沸騰段和爐頂擴(kuò)散段，給料機(jī)安裝在爐膛的沸騰段的爐料進(jìn)口處；主爐的排料口與副爐爐膛的沸騰段相通，使主、副爐聯(lián)結(jié)構(gòu)成一體；副爐的爐膛結(jié)構(gòu)同主爐，副爐的布風(fēng)板的下面為風(fēng)箱；在副爐的沸騰段內(nèi)有封閉主爐排料口的低位放料塞和高位放料塞，其低、高位放料塞由貫穿于副爐爐膛中的放料塞桿控制，實(shí)現(xiàn)主爐排料口的開(kāi)關(guān)；主、副爐的余熱互補(bǔ)結(jié)構(gòu)是在主爐和副爐的爐頂擴(kuò)散段均設(shè)有換熱器，管路內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)副爐的換熱器至主爐的換熱器輸出再排入主爐電熱箱中，另一組管路內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)主爐換熱器輸出再排入副爐的風(fēng)箱內(nèi)。其特點(diǎn)是在主爐的給料機(jī)的出料口處增設(shè)風(fēng)動(dòng)散料器。
本發(fā)明裝置采用上述技術(shù)方案，因增加了風(fēng)動(dòng)散料器的作用，可使給料機(jī)旋入主焙燒爐中比重大的物料被壓縮空氣吹散并能均勻地分配在爐床表面，這樣助燃?xì)怏w進(jìn)入料層后與物料充分接觸，著火后不需外加能源，只靠爐料本身的可燃成分即可維持自熱焙燒，直至將爐料中的有害物瀝青和絕大多數(shù)碳質(zhì)燃盡，便會(huì)得到外觀白色的再生氟化鹽、氧化鋁粉料。因此，本發(fā)明不僅保留了ZL96115111.0專利能夠焙燒鋁電解煙道灰、臟料、吸附瀝青氧化鋁，使之能夠再生氧化鋁、氟化鋁和氟化鈉用于鋁電解生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，又解決了現(xiàn)有的沸騰焙燒裝置對(duì)有色金屬生產(chǎn)中產(chǎn)生的陽(yáng)極碳渣、廢陰極碳?jí)K、鑄造鋁灰等鋁電解廢渣存在的焙燒時(shí)點(diǎn)火時(shí)間長(zhǎng)、浪費(fèi)電能，且易熔爐結(jié)塊的不足，使其點(diǎn)火時(shí)間由原來(lái)的3小時(shí)降至現(xiàn)在的1.5小時(shí)，噸產(chǎn)品電耗也由原來(lái)的400KW·h降至現(xiàn)在的150KW·h。克服了以往一般火法焙燒只限在物料表面進(jìn)行并且還需補(bǔ)充大量能源的不足，從根本上消除了鋁電解廢渣在焙燒時(shí)易熔爐結(jié)塊、溫度不易控制的現(xiàn)象。使用本發(fā)明裝置處理鋁電解廢棄物，不僅操作簡(jiǎn)單，在焙燒中無(wú)二次污染，且得到的再生氟化鹽、氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量好，回收率可高達(dá)70％以上，其產(chǎn)品可直接用于鋁電解的生產(chǎn)中。


圖1為本發(fā)明的技術(shù)方案一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的技術(shù)方案二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中風(fēng)動(dòng)散料器的安裝方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明采用的自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖。
圖1至圖3中，由錘式破碎機(jī)1、篩分機(jī)2組成破碎篩分系統(tǒng)。電器操作盤(pán)3用于控制本發(fā)明裝置工作。流量計(jì)8為轉(zhuǎn)子流量計(jì)，安裝于壓縮空氣的進(jìn)氣管路上，用于計(jì)量氣流量。主爐為17，副爐為27。主爐17上的換熱器11和副爐27上的換熱器9均采用弓形管換熱器，用不銹鋼管制成。主爐布風(fēng)板5、副爐布風(fēng)板23均為不銹鋼復(fù)合平面篩板。4為主爐電熱箱，26為主爐電熱箱中的電熱器。24為副爐風(fēng)箱。6為閥門(mén)，7為人工處理門(mén)。19、20分別為主爐排料口處的低、高位放料塞。給料機(jī)10為螺旋給料機(jī)，29為給料機(jī)的蓄料箱，28為加料斗。12為主爐17的煙道，15為副爐27的煙道。14為安裝于煙道頂部的除塵器。13為除塵器14的電磁鐵自動(dòng)振打器。18為排煙機(jī)16的集煙罩，25為排煙機(jī)16的除塵器。21為出料口的排料器，22為料箱。30為風(fēng)動(dòng)散熱器。
圖4中，DL為主爐電熱器26。D1為給料機(jī)10。D2為錘碎機(jī)。D3為篩分機(jī)。DCT為電磁鐵振打器13。ZK1-ZK6為自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)。Wy為溫度控制儀。RD1-RD4為熔斷器。1HK-4HK為組合開(kāi)關(guān)。1C-3C為接觸器。4C-10C為磁力啟動(dòng)器。RJ1-RJ3為熱繼電器。1J-7J為中間繼電器。1ST-6ST為時(shí)間繼電器。1WK-2WK為轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。1AN-15AN為按鈕。
具體實(shí)施方式
圖1、圖3所示，本發(fā)明是在ZL96115111.0專利中帶有余熱互補(bǔ)結(jié)構(gòu)的主爐的基礎(chǔ)上增設(shè)風(fēng)動(dòng)散料器30構(gòu)成。風(fēng)動(dòng)散料器30安裝在主爐17的給料機(jī)10的出料口處。
圖2所示，本發(fā)明是在帶有主、副爐余熱互補(bǔ)結(jié)構(gòu)的ZL96115111.0專利的基礎(chǔ)上增設(shè)風(fēng)動(dòng)散料器30。風(fēng)動(dòng)散料器30安裝在主爐17的給料機(jī)10的出料口處。
本發(fā)明所述的風(fēng)動(dòng)散料器30是由帶流量計(jì)的壓縮空氣管路構(gòu)成；壓縮空氣管路的出風(fēng)口設(shè)在給料機(jī)10的出料口處，并在壓縮空氣管路的出風(fēng)口處設(shè)有噴咀。將本發(fā)明裝置的主爐17的高度增至5.5米，其擴(kuò)散段高度達(dá)2.5米。本發(fā)明裝置增加風(fēng)動(dòng)散料器和主爐高度的作用是將加入主爐內(nèi)的比重大的鋁電解廢棄物料通過(guò)風(fēng)動(dòng)散料器進(jìn)入的壓縮空氣吹散，使物料能均勻地分布在爐床表面上，由氣墊架起的沸騰料層可達(dá)200-800mm，這樣不但能有效地遏制比重大的物料在爐內(nèi)易熔爐結(jié)塊、溫度難以控制的問(wèn)題，而且增加了處理物料的能力，提高了生產(chǎn)效率。
為了更好地解決用本發(fā)明裝置處理比重大的鋁電解陽(yáng)極碳渣、廢陰極碳?jí)K等塊狀廢棄物的課題，在本發(fā)明裝置的給料機(jī)10前端增設(shè)破碎篩分系統(tǒng)，其破碎篩分系統(tǒng)由錘碎機(jī)1和篩分機(jī)2組成。錘碎機(jī)1選用7KW錘式破碎機(jī)，篩分機(jī)2選用2KW平面斜篩機(jī)。將比重大的塊狀廢棄物料粉碎后再經(jīng)給料機(jī)送入爐內(nèi)焙燒，使之再生氟化鹽、氧化鋁重新用于鋁電解生產(chǎn)，回收率可達(dá)70％以上。
為了進(jìn)一步提高布風(fēng)板的傳熱效率和適應(yīng)吹舉起大比重的物料的能力，將主爐布風(fēng)板5和副爐布風(fēng)板23的開(kāi)孔率選為0.8％，其篩孔的孔徑為1.5mm，這樣就可解決物料在爐中點(diǎn)火時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，布風(fēng)板使用周期短易燒壞的問(wèn)題。
本發(fā)明裝置可采用手動(dòng)控制完成粉碎、加料、控溫、焙燒與排料的全部過(guò)程，也可采用圖4中自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)粉碎、加料、控溫、焙燒與排料全過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
使用本發(fā)明裝置是采用沸騰法處理鋁電解陽(yáng)極碳渣、廢陰極碳?jí)K、鑄造鋁灰等固體廢棄物，使之再生氟化鹽、氧化鋁，重新用于鋁電解生產(chǎn)。該裝置仍然適合沸騰焙燒鋁電解煙道灰、臟料、吸附瀝青氧化鋁等。因此，本發(fā)明定會(huì)給鋁冶煉廠家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種用鋁電解廢棄物制取再生氟化鹽、氧化鋁的裝置，包括主爐(17)，主爐(17)由爐體、給料機(jī)(10)和爐體頂端與排煙道(12)連接的除塵器(14)構(gòu)成；爐體的下部為電熱箱(4)，電熱箱(4)與爐膛的分界處有主爐布風(fēng)板(5)；爐膛又分為沸騰段和爐頂擴(kuò)散段，給料機(jī)安裝在爐膛的沸騰段的爐料進(jìn)口處，在沸騰段的側(cè)面有人工處理門(mén)和排料口；主爐(17)的余熱互補(bǔ)結(jié)構(gòu)是采用在爐頂擴(kuò)散段內(nèi)設(shè)有換熱器，壓縮空氣管路與換熱器(11)的進(jìn)口相接，其換熱器(11)的出口通過(guò)管路接至爐底部的電熱箱(4)；其特征是在主爐(17)的給料機(jī)(10)的出料口處增設(shè)風(fēng)動(dòng)散料器(30)。
2.一種用鋁電解廢棄物制取再生氟化鹽、氧化鋁的裝置，包括主爐(17)、副爐(27)，主爐(17)由爐體、給料機(jī)(10)和爐體頂端與排煙道(12)連接的除塵器(14)構(gòu)成，爐體下部為電熱箱(4)，電熱箱(4)與爐膛分界處有主爐布風(fēng)板(5)，爐膛又分為沸騰段和爐頂擴(kuò)散段，給料機(jī)(10)安裝在爐膛的沸騰段的爐料進(jìn)口處；主爐的排料口與副爐(27)的爐膛的沸騰段相通，使主、副爐聯(lián)結(jié)構(gòu)成一體；副爐的爐膛結(jié)構(gòu)同主爐，副爐(27)的布風(fēng)板(23)的下面為風(fēng)箱(24)；在副爐(27)的沸騰段內(nèi)有封閉主爐排料口的低位放料塞(19)和高位放料塞(20)，其放料塞(19)、(20)由貫穿于副爐爐膛中的放料塞桿控制，實(shí)現(xiàn)主爐排料口的開(kāi)關(guān)；主、副爐的余熱互補(bǔ)結(jié)構(gòu)是在主爐(17)和副爐(27)的爐頂擴(kuò)散段均設(shè)有換熱器，管路內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)副爐(27)的換熱器(9)至主爐(17)的換熱器(11)輸出再排入主爐電熱箱(4)中，另一組管路內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)主爐(17)的換熱器(11)輸出再排入副爐(27)的風(fēng)箱(24)內(nèi)；其特征是在主爐(17)的給料機(jī)(10)的出料口處增設(shè)風(fēng)動(dòng)散料器(30)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用鋁電解廢棄物制取再生氟化鹽、氧化鋁的裝置，其特征是所述的風(fēng)動(dòng)散料器(30)由帶流量計(jì)的壓縮空氣管路構(gòu)成，壓縮空氣管路的出風(fēng)口設(shè)在給料機(jī)(10)的出料口處，并在壓縮空氣管路的出風(fēng)口處設(shè)有噴咀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用鋁電解廢棄物制取再生氟化鹽、氧化鋁的裝置，其特征是在上述裝置的給料機(jī)(10)前端增設(shè)破碎篩分系統(tǒng)，其破碎篩分系統(tǒng)由錘碎機(jī)(1)和篩分機(jī)(2)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用鋁電解廢棄物制取再生氟化鹽、氧化鋁的裝置，其特征是將主爐(17)的高度增至5.5米，其擴(kuò)散段高度達(dá)2.5米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用鋁電解廢棄物制取再生氟化鹽、氧化鋁的裝置，其特征是主爐布風(fēng)板(5)和副爐布風(fēng)板(23)的開(kāi)孔率為0.8％。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用鋁電解廢棄物制取再生氟化鹽、氧化鋁的裝置。該裝置是在ZL96115111.0專利的基礎(chǔ)上增設(shè)風(fēng)動(dòng)散料器構(gòu)成。本裝置前端增設(shè)有錘碎機(jī)和篩分機(jī)組成的破碎篩分系統(tǒng)。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，不僅保留了ZL96115111.0專利能夠焙燒鋁電解煙道灰、臟料、吸附瀝青氧化鋁，使之再生氧化鋁、氟化鹽的優(yōu)點(diǎn)，又解決了現(xiàn)有沸騰焙燒裝置對(duì)處理比重大的鋁電解陽(yáng)極碳渣、廢陰極碳?jí)K、鑄造鋁灰等廢渣焙燒時(shí)點(diǎn)火時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，浪費(fèi)電能，且易熔爐結(jié)塊導(dǎo)致無(wú)法處理的不足。本裝置不僅操作簡(jiǎn)單、焙燒中無(wú)二次污染，且回收率高，得到的再生氟化鹽、氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量好，能直接用于鋁電解生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C01B9/00GK1396282SQ02132469
公開(kāi)日2003年2月12日 申請(qǐng)日期2002年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月14日
發(fā)明者衣慶波, 陳德元, 劉毅斌, 王蘭, 李玉成, 曲愛(ài)民, 張并立, 姜寶偉, 張穎, 王德輝, 馬明啟, 岳增利, 佟利華, 王旸, 劉偉, 王慶華, 付天寶, 邵君, 張靜, 楊和 申請(qǐng)人:撫順?shù)X廠科學(xué)研究所