[实用新型]水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统

说明书

本实用新型提供一种水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统，包括依次连接的大修渣粉碎系统、水泥窑旁路焚烧系统、转化脱碱系统、水泥窑资源化处理系统，所述水泥窑旁路焚烧系统包括方法包括悬浮式组合焚烧炉。本实用新型针对铝电解槽大修渣的特性设计专门的悬浮式组合焚烧炉作为煅烧设备，不仅设备构造简单独特，操作方便、造价低，而且通过两段组合式旋风燃烧、富氧燃烧等独特工艺，可以确保石墨化废碳极的完全燃烧，本系统能实现对铝电解槽大修渣无害化、资源化、终极化、大批量处置。

技术领域

本实用新型涉及电解铝工业危险废弃物处理技术领域，具体涉及一种水泥窑旁路焚烧处置铝电解槽大修渣的系统。

背景技术

铝电解槽大修渣是铝电解槽定期排出的固体废弃物，是对电解槽大修时清除的所有废旧内衬材料及含碳电极材料的统称。其中，炭质材料包括废阴极炭块和阳极炭粒；废耐火保温材料包括耐火砖、保温砖、防渗料及隔热板等组合的混合物。铝电解槽大修过程中一般未将电解槽废弃耐火保温材料和炭质材料等分开存放，而是废炭质电极材料和废耐火保温材料的混合物。铝电解槽每3～5年必须进行大修，据统计每生产1吨电解铝将产生25kg左右的铝电解槽大修渣。目前，我国累积堆存铝电解槽大修渣超过700万吨，同时年新增铝电解槽大修渣约超过100万吨。

铝电解槽大修渣为灰褐色固体块状物质，其大块粒度为30～40cm，易碎裂、难于磨细、有一定的粘性并且随其使用年限的长短有所变化。铝电解槽大修渣化学组成为C、NaF、Na₃AIF₆、A1₂0₃、Si0₂的材料占90％以上，以及少量其他杂质。通过X-衍射分析发现，废槽内衬的物相组成较复杂，XRD谱中可见较多的氟化物。铝电解槽大修渣中的氟化物以NaF、Na₃AIF₆和AlF₃形式存在，主要来自于电解质对阴极内衬的渗透和侵蚀。此外废槽内衬中还含有较多的石墨和β-NaAl₁₁O_l7,β-NaAl₁₁O_l7为耐火保温材料与渗入的电解质反应生成的产物，石墨来自于炭质材料在电解温度下的缓慢石墨化。由于各个电解铝厂电流容量、内衬结构、内衬材料种类、电解工艺条件、操作制度、槽寿命差别较大。每个废槽衬的具体组成千差万别，其中的氟化物含量肯定也有差别。研究表明，拆除的废槽衬中，一般以炭质材料为主，约占50％左右，平均热值大于8000kJ/kg；此外含有冰晶石、氟化钠、霞石、β—氧化铝，少量的α—氧化铝、碳化铝、氮化铝、铝铁合金和微量氰化物(约0.2％)。

铝电解槽大修渣中的氟化物以NaF、AlF₃和Na₃AlF₆的存在，遇水水解产生F^-，并释放出剧毒HF，危害性极大。大修渣中的氰化物以NaCN和Na(FeCN₆)存在，遇水溶解产生的CN^-，也会释放出剧毒HCN。特别是HCN少量就能致人中毒并在几秒钟内死亡，有皮肤擦伤伤口进入血液或进入呼吸道均可使人中毒。铝电解槽大修渣中浸出液氟含量可达 2800mg/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)，大大超过国家《危险废物鉴别标准一浸出毒性鉴别》标准。同时，大修渣中的金属铝、AlN、Al₂C₃等水解也可能产生NH₃、H₂、CH₄气体，这些气体可能造成燃烧和爆炸事故。如不及时进行无害化处理，其对环境的危害将是严重的和长期的。由于其含有毒物质氟化物和氰化物浸出风险，在《国家危险废物名录》中规定为危险固体废弃物(类别：HW48)，是国家明令禁止随意丢弃的I类废物。