本發(fā)明屬于固廢處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁電解含氟炭質(zhì)固廢的無(wú)害化處理與資源化利用的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鋁工業(yè)含氟化鹽的陽(yáng)極殘極和廢陰極約含30％的氟化鹽，陽(yáng)極碳渣約含70％的氟化鹽，此外還含有0.01％～0.1％的氰化鈉，屬于危險(xiǎn)固廢，若處置不當(dāng)，將給環(huán)境、空氣、土壤或地下水帶來(lái)嚴(yán)重污染，直接嚴(yán)重危害人體的健康；此外，這三種危險(xiǎn)固廢除含少量的氮化鋁和少量的鐵、鋁、鈣、鎂的氧化物或硅鋁酸鹽雜質(zhì)外，其余均為氟化鹽和碳素，具有很高的資源化利用價(jià)值。近幾年來(lái)，眾多科研單位、企業(yè)及研究人員對(duì)鋁工業(yè)炭質(zhì)危險(xiǎn)固廢開(kāi)展了許多無(wú)害化和資源化的研究，歸納起來(lái)主要有以下方法：
1、浮選法處置陽(yáng)極碳渣：即通過(guò)破碎除鐵-研磨除鐵-捕收劑起泡劑浮選機(jī)的浮選方法使得炭與氟化鹽、雜質(zhì)分離；此法應(yīng)用已久，其優(yōu)點(diǎn)是投資少，工藝安全；缺點(diǎn)是選出來(lái)的氟化鹽電解質(zhì)品質(zhì)不夠理想，含雜含細(xì)碳粉較高，不能單獨(dú)直接回用到電解鋁的生產(chǎn)工藝，而且選出的碳粉中含有16％以上的氟化鹽，仍屬于危險(xiǎn)固廢；
2、燃燒法處置陽(yáng)極碳渣或廢陰極：把陽(yáng)極碳渣或廢陰極置于爐內(nèi)燃燒，炭被燒掉，留下氟化鹽等不燃物。此法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)二次炭質(zhì)危險(xiǎn)固廢產(chǎn)生；其缺點(diǎn)是所得氟化鹽電解質(zhì)與雜質(zhì)共存，其純度及白度均不高，不能直接回用到電解鋁生產(chǎn)工藝；此外，燃燒炭時(shí)，除了存有大量co2排空問(wèn)題之外、還有一定量的co、nox及氣態(tài)氟化鹽或氟化鹽固體微粒等有害物排空，無(wú)害化處置及資源化利用均不到位，并且有悖于節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)的國(guó)策；
3、熔煉法處置陽(yáng)極碳渣：把陽(yáng)極碳渣置于容器中加熱熔煉，氟化鹽和雜質(zhì)融化留在容器的下部，炭飄浮到氟化鹽和雜質(zhì)熔融液的上面，將炭扒走，再將氟化鹽和雜質(zhì)熔融液倒出或排放出來(lái)，冷卻收集；該法不足之處有兩點(diǎn)：一是收集的氟化鹽與雜質(zhì)共存、白度及純度均不高，不能單獨(dú)直接回用到鋁電解生產(chǎn)工藝；二是扒出來(lái)的炭中仍含15％左右的氟化鹽，所得的炭仍為危險(xiǎn)固廢；
4、研磨-水浸-浮選-濾液蒸發(fā)結(jié)晶、或酸浸處置電解鋁廢陰極，該法的優(yōu)點(diǎn)是水浸濾液蒸發(fā)結(jié)晶工藝所得氟化鈉純度較高；缺點(diǎn)是廢陰極中的氟化鋁及冰晶石不能被浸出回收，與碳共存，氟化鈉也浸出不完全，碳產(chǎn)品仍屬于危險(xiǎn)固廢，此外蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)投資大、耗能也大；
5、采用真空蒸餾爐進(jìn)行碳渣中氟化鹽和碳的分離：將碳渣置于真空蒸餾爐內(nèi)進(jìn)行真空蒸餾，在真空蒸餾爐上部冷凝收集被蒸餾出來(lái)的氟化鹽和雜質(zhì)，在真空蒸餾爐下部收集蒸餾后的殘余碳渣。該法的優(yōu)點(diǎn)是工藝比較簡(jiǎn)單，炭與雜質(zhì)及氟化鹽的分離效果較好；不足的是1)需蒸餾的量大(約70％)、耗能很高；2)氟化鹽與雜質(zhì)共存；3)間歇式生產(chǎn)，效率低，余熱浪費(fèi)大；
6、用電解鋁廢陰極炭塊生產(chǎn)全石墨化碳素制品：將電解鋁廢陰極炭塊高溫煅燒，制為全石墨化碳素制品；高溫爐產(chǎn)生的廢氣進(jìn)入霧化噴淋裝置，霧態(tài)的水對(duì)廢氣中的氟蒸氣進(jìn)行吸附，合格尾氣從水霧噴淋裝置頂部排放。該方法尚有工藝難于實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，例如霧態(tài)的水對(duì)廢氣中的氟蒸氣(氟蒸氣溫度極高)進(jìn)行噴淋吸附時(shí)，將產(chǎn)生大量的水蒸氣，水蒸氣中夾帶著較高濃度的氟化鹽和hf氣體，設(shè)在水霧噴淋裝置頂部的尾氣難以合格排放；由霧化噴淋裝置到高溫爐廢氣出口的溫度梯度為110℃～氣態(tài)氟化鹽所需溫度，此溫度梯度下，通道內(nèi)易生成濃稠液體及凝結(jié)成固體、導(dǎo)致通道被堵塞。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的目的是提出一種鋁業(yè)炭質(zhì)危廢低溫熔融滲透連續(xù)分離方法。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提出所述方法得到的高品質(zhì)產(chǎn)物。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提出一種鋁業(yè)炭質(zhì)危廢低溫熔融滲透連續(xù)分離系統(tǒng)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：
一種鋁業(yè)炭質(zhì)危廢低溫熔融滲透連續(xù)分離方法，包括步驟：
s1：鋁業(yè)炭質(zhì)危廢經(jīng)過(guò)破碎除鐵預(yù)處理；
s2：對(duì)預(yù)處理后的炭質(zhì)危廢在1000～1200℃下進(jìn)行低溫電煅，使得氟化鹽熔融成液態(tài)，并被滲透分離，獲得高白高純氟化鹽產(chǎn)品，剩余的低氟碳粒經(jīng)滲透除雜后進(jìn)入高溫電煅爐；
s3：控制高溫電煅的電煅電壓為10～36v、電流為15～100ka,高溫電煅爐的高溫?zé)煔鉁囟瓤刂茷?300～1600℃，低氟碳粒經(jīng)高溫電煅后得到碳素，經(jīng)過(guò)梯度降溫和介質(zhì)循環(huán)冷卻后，排入碳素收集倉(cāng)；高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?zé)煔馔ǖ肋M(jìn)入高溫?zé)煔鉄崮芾醚b置，熱能被低溫電煅步驟利用；
s4：低溫?zé)煔饨?jīng)冷卻降塵，脈沖布袋收塵，氫氧化鈉溶液噴淋處置，達(dá)標(biāo)排放。
其中，所述鋁業(yè)炭質(zhì)危廢包括鋁電解廢陰極、鋁電解陽(yáng)極碳渣(包括保護(hù)陽(yáng)極的渣)和鋁電解含氟化鹽的陽(yáng)極殘極(大部分殘極不含氟化鹽)；步驟s1中首先將鋁業(yè)炭質(zhì)危廢破碎至最大粒徑≯變頻碳素排料器直徑的1/4，然后經(jīng)過(guò)除鐵。
變頻碳素排料器采用市售的螺旋排料器，其入口為圓孔，本方法控制鋁業(yè)炭質(zhì)危廢破碎至入口直徑的1/4以下，就可以順利排料、不會(huì)堵塞。
優(yōu)選地，步驟s2低溫電煅及氟化鹽熔融滲透分離收集獲得氟化鹽產(chǎn)品的溫度為1050～1200℃，氟化鹽滲透分離后的物料控制溫度在1200～1400℃，在此溫度下物料中以al2o3為主的雜質(zhì)熔融液穿過(guò)雜質(zhì)滲透分離器、落入液態(tài)雜質(zhì)收集口并被鑄成al2o3雜錠，剩余的低氟碳粒進(jìn)入高溫電煅爐。
其中，步驟s3中，低氟碳粒經(jīng)高溫電煅后得到碳素，由變頻碳素排料器控制在500～600kg碳素/h的速度向下自然移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)梯度降溫，再由冷卻介質(zhì)冷卻獲得高純碳素產(chǎn)品；所述冷卻介質(zhì)為油或水。
本發(fā)明中的高溫電煅爐底部形狀有類似于沙漏的錐形，顆粒自然降落至爐底、受變頻碳素排料器的輸送速度控制，向下自然移動(dòng)。
進(jìn)一步地，低溫電煅階段排出的煙氣控溫≯900℃，經(jīng)過(guò)降溫降塵后溫度≯120℃，經(jīng)過(guò)脈沖布袋除塵(降塵室和除塵器所收集的粉塵返到原料倉(cāng))，除塵后的煙氣溫度≯80℃，進(jìn)入氫氧化鈉溶液噴淋裝置，被氫氧化鈉溶液、雙氧水、na2s2o3溶液中的一種或多種噴淋吸收，對(duì)微量的氟和氰化物進(jìn)行吸收和無(wú)害處置，達(dá)標(biāo)煙氣從達(dá)標(biāo)尾氣排放口安全排放。
當(dāng)噴淋裝置中的cn-被富集到一定濃度時(shí)，加h2o2或加na2s2o3溶液進(jìn)行消解。反應(yīng)式如下：
nacn+h2o2＝nacno+h2o(過(guò)氧化氫不足時(shí))
nacn+h2o2+h2o＝nahco3+nh3(過(guò)氧化氫過(guò)量時(shí))
nacn+na2s2o3＝＝＝nascn+na2so3，
cn-+s2o32-＝＝＝scn-+so32-(成弱毒性的scn-)]。
h2o2或na2s2o3溶液的用量按計(jì)量關(guān)系，或稍過(guò)量投加，為本領(lǐng)域已知技術(shù)。
本發(fā)明所述鋁業(yè)炭質(zhì)危廢低溫熔融滲透連續(xù)分離方法分離得到的產(chǎn)品，所述產(chǎn)品包括氟化鹽產(chǎn)品和碳素產(chǎn)品。
一種鋁業(yè)炭質(zhì)危廢低溫熔融滲透連續(xù)分離系統(tǒng)，包括：顎式破碎機(jī)、除鐵器、低溫電煅爐、高溫電煅爐，
所述顎式破碎機(jī)用于破碎鋁業(yè)炭質(zhì)危廢，所述顎式破碎機(jī)、除鐵器和低溫電煅爐順序連接；
所述低溫電煅爐下部設(shè)置有氟化鹽熔融液滲透分離器，所述氟化鹽熔融液滲透分離器包括炭質(zhì)濾芯，炭質(zhì)濾芯上開(kāi)有孔徑0.01～0.3mm的通孔；所述氟化鹽熔融液滲透分離器上方設(shè)置有變頻螺旋排料器，所述螺旋排料器連接有al2o3雜質(zhì)熔融液滲透分離器，所述雜質(zhì)熔融液滲透分離器連接所述高溫電煅爐；所述低溫電煅爐頂部開(kāi)有低溫?zé)煔獬隹?，所述低溫?zé)煔獬隹谕ㄟ^(guò)管道順次連接有降溫降塵室、脈沖布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)、噴淋裝置、達(dá)標(biāo)氣體排放口。
所述低溫電煅爐的爐膛中部設(shè)置有高溫?zé)煔鉄崮芾醚b置，所述高溫?zé)煔鉄崮芾醚b置為抗1500℃以上氟化鹽腐蝕的耐磨管(也可以是方管)，管材為aln、sic、sin或sic-sin復(fù)合材質(zhì)，所述耐磨管與高溫電煅煙氣通道相連接；
所述高溫電煅爐具有圓筒形狀的爐膛，爐膛膛壁從里到外分別設(shè)有耐火防腐層、保溫層和爐殼，所述耐火防腐層采用碳質(zhì)材料，高溫電煅爐的爐膛頂部設(shè)有加熱源，所述加熱源為交流石墨電極組或直流石墨電極對(duì)；爐膛中下部為設(shè)有溫度監(jiān)測(cè)器的自然梯度降溫區(qū)，爐膛底部設(shè)置有出口，出口外套設(shè)置有循環(huán)冷卻器。
本發(fā)明提出的低溫電煅爐、高溫電煅爐都具有自密閉的結(jié)構(gòu)，爐膛隔絕空氣、不會(huì)有氧氣進(jìn)入。
進(jìn)一步地，所述氟化鹽熔融液滲透分離器包括厚度為3～50mm厚的炭質(zhì)濾芯，在炭質(zhì)濾芯的上下兩側(cè)均設(shè)置有厚度5～80mm、通孔孔隙率15～70％的耐腐耐磨保護(hù)板，所述耐腐耐磨保護(hù)板為sic板、sin板、aln板或sic-sin復(fù)合板；在氟化鹽熔融液滲透分離器下方設(shè)置有液態(tài)氟化鹽收集口和鹽錠鑄造模。
其中，所述變頻螺旋排料器的出料端連接有al2o3雜質(zhì)熔融液滲透分離器，所述al2o3雜質(zhì)熔融液滲透分離器連接高溫電煅爐爐膛；所述高溫電煅爐的側(cè)壁上方開(kāi)有高溫?zé)煔馔ǖ溃鐾ǖ琅c設(shè)置在自密閉低溫電煅爐爐膛中部的高溫?zé)煔鉄崮芾醚b置相連通，所述al2o3雜質(zhì)熔融液滲透分離器位于所述高溫?zé)煔馔ǖ赖南路健?/p>
更優(yōu)選地，所述al2o3雜質(zhì)熔融液滲透分離器包括連接高溫電煅爐爐膛、且向下傾斜的輸送部，所述輸送部包括設(shè)有通孔的耐腐耐磨板，所述通孔的孔徑為0.01～0.3mm，通孔孔隙率為15～70％，所述耐腐耐磨板為5～80mm厚的sic板、sin板、aln板或sic-sin復(fù)合板；在所述輸送部下方設(shè)置有液態(tài)雜質(zhì)收集口及al2o3雜錠鑄造模。
可選地，在所述顎式破碎機(jī)上方設(shè)置有收塵罩，所述收塵罩通過(guò)管道連接所述脈沖布袋除塵器。
本發(fā)明的有益效果在于：
本發(fā)明提供了一種鋁業(yè)炭質(zhì)危廢低溫熔融滲透連續(xù)分離方法，本方法采用一條工藝生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)鋁工業(yè)含氟化鹽陽(yáng)極殘極、陽(yáng)極碳渣和廢陰極三種危廢的無(wú)害化處置及資源化利用，投資少，效率高；
本發(fā)明連續(xù)式低溫熔融滲透除雜分離方法回收的氟化鹽產(chǎn)品高白(白度≧90)、高純(氟化鹽含量≧98％)，各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)標(biāo)二級(jí)品以上要求，可單獨(dú)直接回用到鋁電解生產(chǎn)工藝；
含氟化鹽30-70％的炭質(zhì)危廢原料由低溫電煅先分離出3/5以上的氟化鹽及雜質(zhì)，所得低雜低氟化鹽碳素再?gòu)牡蜏仉婌严到y(tǒng)直接送入高溫電煅爐中電煅，且高溫電煅煙氣的熱能通過(guò)熱能利用裝置回用到低溫電煅工藝，因此節(jié)能功效顯著，較連續(xù)式直接高溫電煅工藝節(jié)能近40％，較間歇式直接高溫電煅工藝節(jié)能60％以上；而且所得碳素產(chǎn)品的固定碳含量≧99.85％，明顯高于各種現(xiàn)有工藝。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明鋁業(yè)炭質(zhì)危廢低溫熔融滲透連續(xù)分離方法的工藝結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1上料鏟車；2顎式破碎機(jī)；3收塵罩；4斗式提升機(jī)；5原料倉(cāng)；6低溫電煅爐；7低溫?zé)煔獬隹冢?高溫電煅爐；9降溫降塵室；10脈沖布袋除塵器；11引風(fēng)機(jī)；12除鐵器；13變頻螺旋排料器；14高溫?zé)煔鉄崮芾醚b置；15氟化鹽熔融液滲透分離器；16液態(tài)氟化鹽收集口；17高溫?zé)煔馔ǖ溃?8雜質(zhì)熔融液滲透分離器；19液態(tài)雜質(zhì)收集口；20自然梯度降溫區(qū)；21循環(huán)冷卻器；22變頻碳素排料器；23碳素收集倉(cāng)；24噴淋裝置；25達(dá)標(biāo)尾氣排放口；26高溫電煅區(qū)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明方法的主要步驟為：
s1：鋁業(yè)炭質(zhì)危廢經(jīng)過(guò)破碎機(jī)2破碎、除鐵器12除鐵預(yù)處理；
s2：對(duì)預(yù)處理后的炭質(zhì)危廢在1050～1200℃下進(jìn)行低溫電煅，使得氟化鹽熔融成液態(tài)，并被滲透分離，獲得氟化鹽產(chǎn)品，剩余的低氟碳粒經(jīng)滲透除雜后進(jìn)入高溫電煅爐8；
s3：控制高溫電煅區(qū)26的電煅電壓為15～20v/電流為35～40ka,高溫?zé)煔馔ǖ?7優(yōu)選控溫為1300～1500℃，低氟碳粒經(jīng)高溫電煅后得到碳素，由碳素排料器22控速(550～600kg/h)向下自然移動(dòng)，經(jīng)過(guò)梯度降溫20和循環(huán)冷卻器21(油介質(zhì))冷卻后，再由碳素排料器22排入碳素收集倉(cāng)，高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?zé)煔馔ǖ?7到高溫?zé)煔鉄崮芾醚b置14，熱能被低溫電煅利用，氟化鹽熔融液及雜質(zhì)熔融液分別穿過(guò)氟化鹽熔融液滲透分離器15和雜質(zhì)熔融液滲透分離器18被滲透分離回收；
s4：低溫?zé)煔饨?jīng)降溫降塵，脈沖布袋收塵，氫氧化鈉溶液噴淋處置，達(dá)標(biāo)排放。低溫電煅階段排出的煙氣從低溫?zé)煔獬隹?控溫800～900℃)引到低溫?zé)煔饨禍亟祲m室，降溫降塵后再?gòu)慕祲m室的出口(控溫90～100℃)引到脈沖布袋除塵器(降塵室和除塵器所收集的粉塵返到原料倉(cāng))，除塵后的煙氣(控溫50～80℃)進(jìn)入氫氧化鈉溶液噴淋裝置，對(duì)微量的氟和氰化物進(jìn)行吸收和無(wú)害處置，達(dá)標(biāo)尾氣從達(dá)標(biāo)尾氣排放口安全排放。
以下以具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，不用于限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例中，如無(wú)特別說(shuō)明，所用技術(shù)手段為本領(lǐng)域常規(guī)的技術(shù)手段。
實(shí)施例1：
本發(fā)明提出的工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，一種鋁業(yè)炭質(zhì)危廢低溫熔融滲透連續(xù)分離系統(tǒng)，包括：顎式破碎機(jī)2、除鐵器12、低溫電煅爐6、低溫?zé)煔獬隹?、高溫電煅爐8，高溫?zé)煔鉄崮芾醚b置14，氟化鹽熔融液滲透分離器15，液態(tài)氟化鹽收集口16，高溫?zé)煔馔ǖ?7，雜質(zhì)熔融液滲透分離器18，液態(tài)雜質(zhì)收集口19，自然梯度降溫區(qū)20，循環(huán)冷卻器21，變頻碳素排料器22，碳素收集倉(cāng)23，噴淋裝置24，高溫電煅區(qū)26；
鋁業(yè)炭質(zhì)危廢由上料鏟車1輸送至所述顎式破碎機(jī)2破碎，顎式破碎機(jī)連接有除鐵器；破碎和除鐵后的物料由斗式提升機(jī)4送至原料倉(cāng)5，原料倉(cāng)與低溫電煅爐連接；在顎式破碎機(jī)2上方設(shè)置有收塵罩3，所述收塵罩3通過(guò)管道連接脈沖布袋除塵器10。
低溫電煅爐爐體從外到內(nèi)由爐殼、保溫絕緣層、耐火防腐層組成，耐火防腐層采用c質(zhì)材料。爐體頂部設(shè)有2個(gè)進(jìn)料口。低溫電煅爐6下部設(shè)置有氟化鹽熔融液滲透分離器15，所述氟化鹽熔融液滲透分離器包括炭質(zhì)濾芯，炭質(zhì)濾芯上開(kāi)有通孔，孔徑分布區(qū)間為0.02～0.2mm，厚度為5mm；在炭質(zhì)濾芯的上下兩側(cè)均設(shè)置有厚度5mm、通孔孔隙率30％的sic耐磨損保護(hù)板，在氟化鹽滲透分離器下方設(shè)置有液態(tài)氟化鹽收集口和鹽錠鑄造模。
在氟化鹽滲透分離器上方設(shè)置有變頻螺旋排料器13，螺旋排料器13的上方設(shè)有高溫?zé)煔鉄崮芾醚b置14，所述螺旋排料器13連接高溫電煅爐8，所述熱能利用裝置14與高溫?zé)煔馔ǖ?7相連接；高溫電煅爐8為自密封連續(xù)式交流電煅爐，具有圓筒形狀的爐膛，高溫電煅爐爐膛中部為高溫電煅區(qū)26，爐膛中下部為設(shè)有溫度監(jiān)測(cè)器的自然梯度降溫區(qū)20，爐膛底部設(shè)置有出口，出口外套置有循環(huán)冷卻器21。高溫電煅爐8底部連接有變頻碳素排料器22，排料器出口端連接有碳素收集倉(cāng)23。
上述的排料器由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可變速推進(jìn)物料。上述的低溫電煅爐、高溫電煅爐都具有自密閉的結(jié)構(gòu)，爐膛隔絕空氣、不會(huì)有氧氣進(jìn)入。
其中，變頻螺旋排料器13的出料端連接有雜質(zhì)熔融液滲透分離器18，分離器連接高溫電煅爐爐膛；所述高溫電煅爐的側(cè)壁上方開(kāi)有高溫?zé)煔馔ǖ溃鐾ǖ琅c設(shè)置在自密閉低溫電煅爐爐膛中部的高溫?zé)煔鉄崮芾醚b置相連通，所述雜質(zhì)熔融液滲透分離器18位于所述通道的下方，該分離器包括連接高溫電煅爐爐膛、且向下傾斜的輸送部，所述輸送部包括有通孔的耐磨板sic板，所述耐磨板上通孔孔徑分布區(qū)間為0.02～0.2mm；在輸送部下方設(shè)置有液態(tài)雜質(zhì)收集口19及雜錠鑄造模。
高溫電煅爐8爐體正上部位設(shè)有交流石墨電極組加熱源，爐體從外到內(nèi)由爐殼、保溫絕緣層、耐火防腐層組成，耐火防腐層采用c質(zhì)材料。高溫電煅爐8的側(cè)壁上方開(kāi)有高溫?zé)煔馔ǖ?7，通道與設(shè)置在低溫電煅爐爐膛中部的高溫?zé)煔鉄崮芾醚b置14相連通，該高溫?zé)煔鉄崮芾醚b置為1根抗1500℃以上氟化鹽腐蝕的耐磨圓管，管材為sic材質(zhì)，圓管內(nèi)徑ф300mm，管壁厚45mm、管壁通透孔隙率35％。
低溫電煅爐6的加熱源為交流石墨電極組，爐頂部開(kāi)有低溫?zé)煔獬隹?，所述低溫?zé)煔獬隹谕ㄟ^(guò)管道順次連接有降溫降塵室9、脈沖布袋除塵器10、引風(fēng)機(jī)11、噴淋裝置24、達(dá)標(biāo)尾氣排放口25。
本系統(tǒng)中，耐磨圓管、炭質(zhì)濾芯、耐腐耐磨保護(hù)板、分離器的輸送部等屬于耗材類，可更換為其他材質(zhì)(如sic、sin、aln、sic-sin復(fù)合材質(zhì))、其他尺寸的元件。
實(shí)施例2
采用實(shí)施例1的系統(tǒng)，處理的鋁業(yè)炭質(zhì)危廢為鋁電解陽(yáng)極碳渣，氟化鹽質(zhì)量含量69.8％；具體工藝如下：
s1：鋁電解陽(yáng)極碳渣經(jīng)過(guò)破碎，至粒度0～30mm(本實(shí)施例排料器的入口孔徑180mm)，經(jīng)過(guò)除鐵、送入低溫電煅爐；
s2：對(duì)預(yù)處理后的陽(yáng)極碳渣進(jìn)行1050～1200℃下的低溫電煅，陽(yáng)極碳渣中的氟化物被熔融，熔融液被滲透分離，穿過(guò)氟化鹽熔融液滲透分離器15進(jìn)行鹽錠鑄造。
通過(guò)對(duì)陽(yáng)極碳渣在1050～1200℃下的熔融滲透分離試驗(yàn)可知，陽(yáng)極碳渣中69.8％(即氟化鹽:碳≈69.8:30.2)的氟化鹽大部分被分離出去。
本實(shí)施例中，氟化鹽鹽錠破碎至≤3mm即為氟化鹽電解質(zhì)產(chǎn)品，用白度儀測(cè)得其白度為90.3，按國(guó)標(biāo)gb/t4291-2007方法測(cè)得氟化鹽含量為98.2％，其中含氟52.7％、鋁13.2％、鈉32.3％，測(cè)得氟化鹽分離后的低氟碳渣中氟化鹽質(zhì)量含量為15.1％(即氟化鹽:碳≈15.1:84.9)。
氟化鹽熔融液被滲透分離后剩余的物料經(jīng)過(guò)分離器18除雜(主要雜質(zhì)為al2o3)后進(jìn)入高溫電煅爐8。
粘稠狀的雜質(zhì)熔融液附著在碳渣表面，隨著碳渣被螺旋排料器13推向雜質(zhì)熔融液滲透分離器18，雜質(zhì)熔融液因溫度的升高(1200℃-1400℃)流動(dòng)性增強(qiáng)，自流穿過(guò)雜質(zhì)熔融液滲透分離器18，并繼續(xù)自流到液態(tài)雜質(zhì)收集口及雜錠鑄造模19，被鑄造成雜錠副產(chǎn)品，低氟化鹽碳渣(測(cè)得氟化鹽:碳≈13.5:86.5)被繼續(xù)推進(jìn)送入自密封連續(xù)式交流高溫電煅爐8。
s3：控制高溫電煅區(qū)26的電煅電壓為22～28v/電流為30～35ka，高溫?zé)煔馔ǖ?7控溫為1300～1500℃，低氟碳渣經(jīng)高溫電煅后得到碳素，由碳素排料器22控速(550kg/h)向下自然移動(dòng)，經(jīng)過(guò)梯度降溫20和循環(huán)冷卻器21(油介質(zhì))冷卻后，再由碳素排料器22排入碳素收集倉(cāng)，高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?zé)煔馔ǖ?7到高溫?zé)煔鉄崮芾醚b置14，熱能被低溫電煅利用，氟化鹽熔融液及雜質(zhì)熔融液被分別滲透分離回收。對(duì)得到的碳素產(chǎn)品進(jìn)行元素分析，其中固定碳含量為99.87％。
低溫電煅階段排出的煙氣從低溫?zé)煔獬隹?(控溫800～900℃)引到低溫?zé)煔饨禍亟祲m室9，冷卻降塵后再?gòu)慕祲m室的出口(控溫75～95℃)引到脈沖布袋除塵器10(降塵室和除塵器所收集的粉塵返到原料倉(cāng)5)，除塵后的煙氣(控溫40～50℃)進(jìn)入氫氧化鈉溶液噴淋裝置24，對(duì)微量的氟和氰化物進(jìn)行吸收和無(wú)害處置，達(dá)標(biāo)煙氣從達(dá)標(biāo)尾氣排放口25安全排放。
被氫氧化鈉溶液噴淋裝置所富集的氟化鹽，經(jīng)電煅余熱烘干回用到鋁電解生產(chǎn)工藝，氟化鹽含量98.1％；當(dāng)噴淋裝置中的cn-被富集到一定濃度時(shí)，加h2o2或加na2s2o3溶液進(jìn)行消解。
實(shí)施例3
采用實(shí)施例1的系統(tǒng)，處理的鋁業(yè)炭質(zhì)危廢為鋁電解廢陰極，其中氟化鹽含量為30.5％(質(zhì)量百分比，即氟化鹽:碳≈30.5:69.5)，具體工藝如下：
s1：廢陰極經(jīng)過(guò)破碎，至粒度0～45mm(本實(shí)施例排料器的入口孔徑180mm)，經(jīng)過(guò)除鐵、送入原料倉(cāng)，原料倉(cāng)5中的廢陰極由電動(dòng)閥門調(diào)控、自落到自密封交流低溫電煅爐6內(nèi)，
s2：對(duì)預(yù)處理后的陽(yáng)極碳渣進(jìn)行1050～1200℃下的低溫電煅，廢陰極炭塊中的氟化鹽被熔融，熔融液經(jīng)過(guò)氟化鹽熔融液滲透分離器15被滲透分離并被鑄成鹽錠。
通過(guò)對(duì)廢陰極炭塊在1050～1200℃下的熔融滲透分離試驗(yàn)可知，廢陰極炭塊中30.5％(即氟化鹽:碳≈30.5:69.5)的大部分氟化鹽被分離出去。氟化鹽鹽錠破碎至≤3mm即為氟化鹽電解質(zhì)產(chǎn)品，白度儀測(cè)得白度為90，按國(guó)標(biāo)gb/t4291-2007測(cè)得氟化鹽含量為98.1％，測(cè)得氟化鹽分離后的低氟炭塊中氟化鹽質(zhì)量含量為15.2％(即氟化鹽:碳≈15.2:84.8)。
氟化鹽熔融液被滲透分離后剩余的物料經(jīng)過(guò)分離器除雜(主要雜質(zhì)為al2o3)后進(jìn)入高溫電煅爐。
粘稠狀的雜質(zhì)熔融液附著在炭塊表面，隨著炭塊被螺旋排料器13推向雜質(zhì)熔融液滲透分離器18，雜質(zhì)熔融液因溫度的升高(1200℃-1400℃)流動(dòng)性增強(qiáng)，自流穿過(guò)雜質(zhì)熔融液滲透分離器18，并繼續(xù)自流到液態(tài)雜質(zhì)收集口及雜錠鑄造模19被鑄造成雜錠副產(chǎn)品，低氟化鹽炭塊(測(cè)得氟化鹽:碳≈13:87)被螺旋排料器繼續(xù)推進(jìn)送入自密封連續(xù)式交流高溫電煅爐8。
s3：控制高溫電煅區(qū)26的電煅電壓為26～33v/電流為29～35ka，高溫?zé)煔馔ǖ?7控溫為1300～1500℃，低氟碳粒經(jīng)高溫電煅后得到碳素，由碳素排料器22控速(600kg/h)向下自然移動(dòng)，經(jīng)過(guò)梯度降溫20和循環(huán)冷卻器21(油介質(zhì))冷卻后，再由碳素排料器22排入碳素收集倉(cāng)，高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?zé)煔馔ǖ?7到高溫?zé)煔鉄崮芾醚b置14，熱能被低溫電煅利用，氟化鹽熔融液及雜質(zhì)熔融液被分別滲透分離回收。對(duì)得到的碳素產(chǎn)品進(jìn)行元素分析，其中固定碳含量為99.89％。
低溫電煅階段排出的煙氣從低溫?zé)煔獬隹?(控溫800～900℃)引到低溫?zé)煔饫鋮s降塵室9，冷卻降塵后再?gòu)慕祲m室的出口(控溫75～95℃)引到脈沖布袋除塵器10(降塵室和除塵器所收集的粉塵返到原料倉(cāng)5)，除塵后的煙氣(控溫45～60℃)進(jìn)入氫氧化鈉溶液噴淋裝置24，對(duì)微量的氟和氰化物進(jìn)行吸收和無(wú)害處置，達(dá)標(biāo)煙氣從達(dá)標(biāo)尾氣排放口25安全排放。
被氫氧化鈉溶液噴淋裝置所富集的氟化鹽，經(jīng)水洗、過(guò)濾及電煅余熱烘干回用到鋁電解生產(chǎn)工藝，氟化鹽含量98.1％；當(dāng)噴淋裝置中的cn-被富集到一定濃度時(shí)，加h2o2或加na2s2o3溶液進(jìn)行消解。
實(shí)施例4
采用實(shí)施例1的系統(tǒng)，處理的鋁業(yè)炭質(zhì)危廢為鋁電解含氟化鹽陽(yáng)極殘極，其中氟化鹽含量為29.7％(質(zhì)量百分比)，具體工藝如下：
s1：殘極經(jīng)過(guò)破碎，至粒度0～45mm(本實(shí)施例排料器的入口孔徑180mm)，經(jīng)過(guò)除鐵、送入原料倉(cāng)5，原料倉(cāng)5中的陽(yáng)極殘極由電動(dòng)閥門調(diào)控、自落到自密封交流低溫電煅爐內(nèi)；
s2：對(duì)預(yù)處理后的陽(yáng)極殘極進(jìn)行1100～1200℃下的低溫電煅，陽(yáng)極殘極中的氟化鹽被熔融成熔融液，氟化鹽熔融液穿過(guò)滲透分離器15被收集鑄成鹽錠。
氟化鹽鹽錠破碎至≤3mm即為氟化鹽電解質(zhì)產(chǎn)品，測(cè)得白度90.1，氟化鹽含量98.3％。
粘稠狀的雜質(zhì)熔融液附著在陽(yáng)極殘極碳粒表面，隨著陽(yáng)極殘極碳粒被變頻螺旋排料器13推向雜質(zhì)熔融液滲透分離器18，雜質(zhì)熔融液因溫度的升高(1200℃-1400℃)流動(dòng)性增強(qiáng)，自流穿過(guò)分離器，并繼續(xù)自流到液態(tài)雜質(zhì)收集口及雜錠鑄造模19被鑄造成雜錠副產(chǎn)品，低雜低氟化鹽陽(yáng)極殘極碳粒(測(cè)得氟化鹽:碳≈11:89)被螺旋排料器13繼續(xù)推進(jìn)送入自密封連續(xù)式交流高溫電煅爐8。
s3：控制高溫電煅區(qū)26的電煅電壓為25～32v/電流為27～33ka,高溫?zé)煔馔ǖ?7控溫為1300～1500℃，低氟碳粒經(jīng)高溫電煅后得到碳素，由碳素排料器22控速(600kg/h)向下自然移動(dòng)，經(jīng)過(guò)梯度降溫20和循環(huán)冷卻器21(油介質(zhì))冷卻后，再由碳素排料器22排入碳素收集倉(cāng)，高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?zé)煔馔ǖ?7到高溫?zé)煔鉄崮芾醚b置14，熱能被低溫電煅利用，氟化鹽熔融液及雜質(zhì)熔融液被分別滲透分離回收。對(duì)得到的碳素產(chǎn)品進(jìn)行元素分析，其中固定碳含量為99.96％。
低溫電煅階段排出的煙氣從低溫?zé)煔獬隹?(控溫800～850℃)引到低溫?zé)煔饫鋮s降塵室9，冷卻降塵后再?gòu)慕祲m室的出口(控溫70～90℃)引到脈沖布袋除塵器10(降塵室和除塵器所收集的粉塵返到原料倉(cāng)5)，除塵后的煙氣(控溫45～55℃)進(jìn)入氫氧化鈉溶液噴淋裝置24，對(duì)微量的氟和氰化物進(jìn)行吸收和無(wú)害處置，達(dá)標(biāo)煙氣從達(dá)標(biāo)尾氣排放口25安全排放。
被氫氧化鈉溶液噴淋裝置所富集的氟化鹽，經(jīng)水洗、過(guò)濾及電煅余熱烘干回用到鋁電解生產(chǎn)工藝，氟化鹽含量98.2％；當(dāng)噴淋裝置中的cn-被富集到一定濃度時(shí)，加h2o2或加na2s2o3溶液進(jìn)行消解。
以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上還可做多種修改和變化，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。