[实用新型]铝电解废炭渣无害化处理系统

说明书

技术领域

本发明及一种废炭渣处理系统，尤其涉及一种铝电解废炭渣无害化处理系统。

背景技术

铝作为重要的基础工业原材料，电解铝属于重要的轻有色金属工业，在国民经济中占据非常重要的地位，已广泛应用于交通、国防、电力、机械、建筑、轻工、航天等多个行业中，并且随着科技的不断发展，铝的应用将更加的广泛。在电解铝生产过程中，由于阳极碳素体未完全参与反应、长期受电解质冲蚀和洗刷、质量不合格等种种原因会在电解槽内形成碳渣；而阴极碳素内衬及其他筑炉材料长期受钠、电解质和铝的侵蚀而吸收大量的含氟盐，同时侵蚀过程中产生的应力作用会使电解槽变形和内衬破损，电解槽在运行到一定寿命(6～8年)必须进行大修，大修时电解槽内衬就要更换，包括底部阴极碳块、耐火砖、保温砖和防渗材料和侧部碳化硅砖。因此在电解铝生产、铸造过程中和电解槽大修过程中，会产生大量的炭渣、铝灰、残阳极、废阴极炭块、废保温砖、废耐火材料和废阴极方钢等，这类物质统称为电解铝炭渣。据统计，每生产和铸造一吨铝，大约产生10-20kg炭渣、20-30kg铝灰、20-30kg废阴极、25-35kg废耐火材料。而随着电解铝产量的增加，此类炭渣的量也在迅速增加。2013年，我国原铝产量达2300万吨，约占全球总产量的45%，产生的炭渣排放量约30万吨，铝灰排放量约20万吨，废旧碳阴极排放量达40万吨，耐火材料48万吨。由于该类炭渣中均含有一定量的可溶性氟化钠，根据2008年6月6日环境保护部、国家发展和改革委员会联合发布的《国家危险废物名录》（环境保护部、国家发展和改革委员会令第1号）规定，该类废弃物属于工业危险废物。同时，通过浸出试验证明，在这些炭渣中，其浸出液中氟含量可达6000mg/L，CN-含量可达10～40mg/L（注：F- 和CN-的含量因槽型、使用寿命、电解槽内衬结构、操作工艺的不同而有所不同），大大超过了国家《危险废物鉴别标准一浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）标准要求规定的F^-＜50mg/L、CN^-＜ 1mg/L的120倍和10～40倍。因此电解铝炭渣也被判别为工业危险废物，并被业内称为“隐形炸弹”。目前，电解铝厂对该类炭渣大多采用露天堆放或建渣场填埋的方式进行处理，不仅占用了大量土地，而且其中含有的可溶性氟化物、氰化物还会随雨水流入江河，渗入地下污染土壤和地下水、地表水，对周围生态环境、人类健康和动植物生长造成极大危害，破坏生态环境，影响农业生态平衡，使农作物减产。此类危害是严重的、长期的、不可逆转的，这与构建低投入、高产出、低消耗、少排放，能循环、可持续的资源节约型社会相违背。

目前对该类炭渣所采用的的技术有：

（1）浮选技术；该技术存在的不足之处有：回收电解质纯度底，不能直接使用：回收的电解质中含碳约5%，并且夹杂有浮选剂。直接使用会造成微细碳粒及其它有机物质在电解质中燃烧，诱发阳极效应，不利于电解槽稳定运行。必须进行焙烧去碳和浮选剂后才能使用；其次浮选产生的废水氟含量超标，不能直接外排：浮选废水中氟含量约100mg/L，高于工业废水排放限值10mg/L，必须进行废水处理；最后，浮选技术电解质回收率较底，约为85%：浮选回收的碳粉中仍含有电解质约10%，废水中也含有一定量的电解质，所回收的碳粉由于电解质含量较高，也不能返回碳素系统使用，且浮选工艺复杂，成本较高；正是因为以上因素的制约，浮选法处理炭渣在国内只是停留在实验阶段，并没有在行业内推广开来。

（2）火法处理技术；该技术存在的不足之处在于：首先，回收率较低，约为85%，在加热过程中会存在氟化物分解挥发现象，污染环境；其次，回收成本较高，回收1吨成品约消耗1吨的焦炭、100KW的电能、10NM³的氧气；再者，回收的尾气由于含有大量的粉尘、以及氟化物、氰化物，不能直接排放，必须经过除尘和氟化物回收，工序复杂、处理成本高；由于该技术存在上述劣势，从而没有在行业内得到应用推广。

因此，为了解决上述问题，亟需一种可以更好的回收炭渣中材料的系统与方法，且在回收处理中不会产生有害的气体或液体，避免对环境造成破换，与当前可持续发展与环境保护相协调。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种铝电解废炭渣无害化处理系统，旨在解决当前电解铝行业对炭渣回收利用率不高、且在加热过程中，现有加热炉在对温度影响较大造成炉膛温度分布不均匀而造成炭渣等分解挥发不均匀产生的尾气造成环境污染、部分原材料由于温度过高而烧结的现象的技术问题。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：